1. Las tijeras cortan el papel, pero la grapadora lo atraviesa y dobla la grapa
Cuando cortamos papel con tijeras, las dos hojas pasan una junto a la otra en posiciones ligeramente desplazadas. Que una fuerza actúe paralela a la superficie interna de un objeto se denomina cizallamiento (en japonés, sen-dan).[1] El papel situado entre las hojas de las tijeras se corta debido a esta fuerza de cizallamiento.
Por otro lado, la grapadora (o stapler) es un artículo de papelería que inserta una aguja en forma de U en el papel y dobla las puntas salientes hacia adentro desde ambos lados para unir las hojas. El núcleo de su función es "atravesar" y "doblar", no separar o cortar el papel.[4] Aunque ambas herramientas aplican fuerza al mismo material, las tijeras están diseñadas para cortar y la grapadora para sujetar. En los siguientes apartados veremos, paso a paso, cómo se dobla la aguja.
2. Cómo la aguja de la grapa atraviesa el papel y se dobla en la ranura de la base
Dentro de la grapadora, una pieza llamada impulsor empuja la aguja hacia abajo para que atraviese el papel. En el lado inferior del papel hay una base o receptor (en japonés, clincher), donde las patas de la aguja, ya atravesadas, chocan contra unas ranuras y se doblan.[2]
Estas ranuras crean el camino que siguen las patas al doblarse. Gracias a la forma de estas guías, ambas patas se doblan de manera uniforme.[2] En este momento, el protagonista es el "doblado". No determinamos si, en el instante en que la aguja atraviesa el papel, está cortando las fibras o separándolas. Por lo tanto, dejamos abierto si debemos llamar cizallamiento al momento de la penetración. Lo que sí podemos afirmar con claridad es que el momento en que las patas chocan contra la ranura y se doblan es un movimiento de flexión.
3. Por qué las patas de la grapa se doblan en la dirección correcta
En las puntas de las patas de la grapa hay una leve conicidad (se afinan hacia la punta), lo que controla la dirección del doblado. Además, la sección transversal de la aguja no es un cuadrado, sino un rectángulo, lo cual también determina la dirección más fácil para doblar.[3]
Pensemos en una regla de plástico. Si la sección es rectangular, la facilidad para doblarla cambia según la dirección. Imagina una regla plana: si presionas su cara ancha, se flexiona; pero si empujas desde el lado estrecho, es difícil que se doble. Las patas de la aguja, con sección rectangular, también tienen una dirección fácil y otra difícil para doblarse por esta misma razón. Sin embargo, como las agujas son finas y cortas, la forma en que se aplica la fuerza difiere de la regla, así que esto es solo una guía conceptual.
Si la dirección del doblado variara cada vez, las dos patas podrían chocar entre sí o quedar levantadas en el reverso del papel, haciendo que la unión sea irregular. Se considera que la uniformidad en la dirección no solo afecta la estética, sino también la firmeza con la que se sujeta el papel. Se explica que el afinamiento de la punta y la sección rectangular son diseños para que la aguja entre bien en la ranura de la base y se pliegue en una dirección fija.[3]
4. Qué es el cizallamiento y cómo actúa sobre las hojas ya grapadas
Si intentamos deslizar lateralmente el montón de hojas grapadas, las superficies del papel tienden a moverse en direcciones opuestas. En ese momento, las patas de la aguja que atraviesan los agujeros reciben esta fuerza lateral. Dado que la definición de cizallamiento es una fuerza paralela a la superficie,[1] podemos aplicar este concepto a dicha fuerza lateral. Es similar al principio de las hojas de tijeras que se cruzan para cortar.
No obstante, esta es una interpretación basada en la definición, no una explicación específica de las fuerzas internas de la sección de la aguja. Por tanto, si la grapadora es una herramienta de cizallamiento depende del momento que analicemos: el paso de la aguja es penetración, el doblado en la base es flexión, y el intento de deslizamiento posterior implica cizallamiento.
Se cree que, en la dirección de separar las hojas, las puntas dobladas de las patas enganchan el papel, dificultando que la aguja se salga. Esto es una inferencia basada en la estructura.
5. Cómo eran las primeras grapadoras: ¿unían con un solo golpe?
La patente obtenida por Henry Heyl en Estados Unidos en 1877 (patente estadounidense 195,603) era una máquina que pasaba la aguja y doblaba las patas. En su forma inicial, el primer golpe insertaba la aguja y doblaba parcialmente las patas hacia adentro, y el segundo golpe terminaba el proceso. La versión que lograba unir con un solo golpe se publicó en la reedición de 1881.[5]
La máquina patentada por George McGill en 1879 (patente estadounidense 212,316) pasaba y doblaba la aguja con un solo golpe, siendo considerada la primera grapadora comercialmente exitosa. Sin embargo, pesaba más de 1 kg.[6] Es muy diferente al tamaño actual, que cabe en la palma de la mano.
Quién fue el primer inventor es un tema con opiniones divididas según las fuentes.[6] En este artículo no afirmamos quién fue "el primer inventor". El nombre "ho-chi-kis" (grapadora) en Japón proviene del hecho de que, en 1903, la tienda Ito Kichi (actual Itoki) importó por primera vez desde EE. UU. el modelo Hotchkiss No.1 de la empresa E.H. Hotchkiss.[4][7]
6. Cómo comprobar el doblado de las patas en el reverso del papel grapado
Toma una hoja de papel grapada y mira el reverso. ¿Están ambas patas dobladas planas de la misma manera? Si el doblado es uniforme, se puede considerar que la ranura de la base y la forma de la aguja están funcionando correctamente.
Nota: Las puntas de las agujas son afiladas, así que realiza cualquier tarea de extracción o manipulación junto con un adulto. Para quienes desean investigar más, los libros de texto de mecánica de materiales son útiles para entender el cizallamiento de las tijeras. En la sección de fuentes hay artículos que muestran el interior de una grapadora desmontada. La pregunta "¿por qué se dobla la aguja?" es un campo con pocos recursos accesibles hasta ahora.