Cuando se eligen los pernos y espárragos adecuados, las cosas se mantienen seguras y funcionan bien. Los espárragos y los tornillos mantienen unidas las cosas, pero su resistencia no depende sólo de su tamaño o de su material. La resistencia a la tracción nos indica cuánta fuerza puede soportar un tornillo. La resistencia al cizallamiento indica su capacidad para soportar fuerzas de deslizamiento. Por ejemplo, los tornillos suelen tener resistencia al cizallamiento que es aproximadamente 60% de su resistencia a la tracción.. Muchos ingenieros se preguntan si los espárragos ofrecen mejor fuerza de apriete o si los tornillos son igual de buenos. Cada elemento de fijación tiene características especiales que cambian su funcionamiento en la vida real.

Principales conclusiones

• Elija tacos para cargas pesadas y condiciones duras; los tornillos funcionan bien para trabajos cotidianos y montajes rápidos.
• Elija materiales como el acero inoxidable para lugares húmedos y el acero aleado para altas temperaturas, para que las fijaciones sean resistentes y duraderas.
• Utilice roscas de paso fino y profundas para resistir las vibraciones y soportar cargas pesadas; las roscas gruesas se adaptan a tareas rápidas y ligeras.
• Seleccione el tamaño de perno o espárrago adecuado para su trabajo; demasiado pequeño debilita las juntas, demasiado grande puede dañar los materiales.
• Instale siempre las fijaciones con el par correcto y sistemas de rosca coincidentes para evitar aflojamientos o roturas.

Conceptos básicos sobre espárragos y pernos

¿Qué son los tacos?

Los espárragos se utilizan en muchos grandes proyectos. Parecen varillas largas sin cabeza. Espárragos tienen roscas en ambos extremos o por todas partes. Se necesitan tuercas en cada extremo para mantenerlos en su sitio. Este diseño reparte la fuerza uniformemente. Ayuda a mantener fuertes las uniones cuando están bajo presión. Los espárragos son buenos para lugares con mucha tensión, calor o sacudidas. Se utilizan en la industria del petróleo y el gas, centrales eléctricas y obras de construcción. Los espárragos son fuertes y no se oxidan fácilmente. Por eso son ideales para trabajos duros. Se pueden poner y quitar rápidamente. Esto ahorra tiempo a la hora de arreglar cosas. Los espárragos permiten utilizar diferentes tuercas. Esto te da más opciones para máquinas especiales.

Consejo: Los tacos son lo mejor cuando se necesita un fuerte sujeción para cargas pesadas y lugares difíciles.

¿Qué son los pernos?

pernos tienen una cabeza en forma de hexágono. Para girarlos se utiliza una llave inglesa o una llave de vaso. La mayoría de los tornillos sólo tienen rosca en un extremo. Esto facilita su uso en espacios reducidos. Puedes colocarlos cuando sólo alcanzas un lado. Los tornillos son buenos para la construcción, las máquinas y los coches. Se pueden sacar rápidamente para cambiar piezas. Los tornillos son suficientemente fuertes para trabajos normales y uso diario.

He aquí una tabla que muestra las diferencias entre espárragos y tornillos:

Debes conocer estas diferencias antes de elegir un espárrago o un tornillo. Los espárragos son más resistentes y duran más en lugares difíciles. Los pernos son rápidos de usar y buenos para trabajos sencillos.

Resistencia del material

Materiales comunes

Los espárragos y pernos se fabrican con muchos materiales. Acero y acero inoxidable se utilizan mucho en coches y edificios. El acero es resistente y cuesta menos dinero. El acero inoxidable no se oxida y dura más en lugares húmedos. Los tornillos de acero al carbono de grado 2, 5 y 8 se utilizan en coches y edificios. El grado 2 es para trabajos ligeros. El grado 5 es bueno para los coches. El grado 8 es fuerte para cargas pesadas como las suspensiones de los coches.

El titanio se utiliza ahora en los coches eléctricos porque es ligero y resistente. Los aceros aleados como el AISI 4140 y 4142 fabrican tornillos prisioneros B7 para altas temperaturas y presiones. Estas aleaciones tienen carbono, cromo y molibdeno. Esto ayuda a que sean resistentes y no se desgasten rápidamente. El bronce y el latón se utilizan a veces, pero no a menudo.

Consejo: utilice acero inoxidable en lugares húmedos o salados. Elija acero aleado para trabajos en caliente o pesados.

Impacto en el rendimiento

El material que elijas cambia el funcionamiento de los espárragos y pernos. El acero inoxidable es mejor para lugares húmedos o con productos químicos. Las aleaciones de acero son buenas para altas temperaturas y fuertes presiones. El acero al carbono ahorra dinero en trabajos sencillos, pero no dura en lugares duros. El titanio es fuerte y ligero para los coches eléctricos.

Los materiales modifican el peso que pueden soportar los tornillos. Los tornillos más grandes y de mayor calidad soportan más peso. El siguiente gráfico muestra cómo los distintos materiales y tamaños refuerzan los tornillos:

Deberías pensar en cuánto duran los tornillos. Superficies duras hechas rodando ayudan a que los tornillos duren más. El cincado protege los tornillos de la oxidación y desgaste. En lugares con muchas sacudidas, elige materiales que no se rompan con facilidad.

El entorno también importa. El óxido puede debilitar los tornillos, sobre todo si los metales se tocan. El calor puede ablandar el acero y restarle resistencia. El frío puede hacer que se rompan los tornillos después de calentarlos. Elija siempre el material adecuado para su trabajo y lugar para mantener las cosas seguras y fuertes.

Diseño de hilo

Paso y profundidad

El paso y la profundidad de la rosca desempeñan un papel importante en el funcionamiento de las fijaciones. El paso es la distancia entre los picos de rosca. Cuando se elige un paso gruesose obtienen menos roscas por pulgada. Esto permite instalar los tornillos más rápidamente, pero reduce la resistencia al cizallamiento y los hace menos resistentes a las vibraciones. Las roscas de paso fino tienen más roscas por pulgada. Estas roscas aumentan la carga de apriete y ayudan a evitar que se aflojen por las vibraciones. Se obtiene una mayor resistencia y durabilidad, pero la instalación lleva más tiempo. Las roscas finas también pueden pegarse o agrietarse si se aprietan demasiado.

Los fabricantes se fijan en el paso de rosca cuando fijaciones de diseño. Prueban y simulan diferentes pasos para encontrar el mejor equilibrio entre capacidad de carga, velocidad y resistencia al aflojamiento. A veces, un pequeña diferencia de tono entre el tornillo y la tuerca puede hacer que la conexión dure más y resista el aflojamiento. Esta diferencia reparte mejor la carga y reduce la tensión en cada rosca. Si la diferencia de paso es demasiado grande, puede perder fuerza de apriete.

La profundidad de la rosca también importa. Hilos más profundos proporcionan una mayor superficie de contacto entre el tornillo y la tuerca. Esto reparte la carga y reduce la tensión en cada rosca. Se obtiene una mayor capacidad de carga y una mayor resistencia al desgaste. Las roscas más profundas también ayudan a que el tornillo dure más, pero aumentan la fricción. Las roscas poco profundas facilitan la instalación y reducen la fricción, pero no soportan tanta carga.

Consejo: Elija paso fino y roscas más profundas para trabajos con altas vibraciones o cargas pesadas. Utilice roscas de paso grueso y poco profundas para montajes rápidos y tareas ligeras.

Ajuste y carga

Ajuste del hilo afecta a la sensación de apriete del tornillo y a su permanencia en su sitio. Un ajuste apretado aumenta la fricción dentro de las roscas. Esta fricción ayuda a evitar que el tornillo se afloje cuando las cosas tiemblan o vibran. Si el ajuste es flojo, el tornillo puede moverse y aflojarse con el tiempo. El par de apriete proviene de la fricción bajo la cabeza del tornillo y dentro de las roscas. La mayor parte del par de apriete mantiene el tornillo en su sitio. Sólo una pequeña parte del par aprieta realmente el tornillo.

Cuando se elige el ajuste correcto de la rosca, se reduce el riesgo de aflojamiento. También mejora la distribución de la carga entre las roscas. Las pruebas dinámicas demuestran que la carga no se queda en las primeras roscas. Se propaga a lo largo de toda la rosca, especialmente cuando las cosas se mueven o se agitan. Las roscas más largas y profundas ayudan a repartir la carga y a mantener la unión firme.

Las nuevas tecnologías ayudan a hacer mejores roscas. Impresión 3D le permite crear formas de rosca especiales para trabajos duros como las turbinas de gas. La automatización hace que la producción de elementos de fijación sea más rápida y uniforme. Algunas fijaciones, como SCRAILutilizan roscas exclusivas que combinan una instalación rápida con una gran capacidad de sujeción. Estos avances le ayudan a conseguir conexiones más fuertes y fiables en muchos sectores.

Tamaño y dimensiones

Diámetro y longitud

Debe prestar mucha atención a diámetro y longitud a la hora de elegir elementos de fijación. El diámetro indica el grosor del tornillo o espárrago. A mayor diámetro, mayor resistencia. Por ejemplo, un Perno de 3/4 de pulgada de diámetro puede soportar mucho más peso que uno más pequeño. La resistencia a la tracción aumenta a medida que lo hace el diámetro, porque el área de tensión es mayor. Esto se puede ver en la maquinaria pesada, donde los tornillos y espárragos van desde tamaños pequeños como M6 o #6 hasta tamaños grandes como M30 o 1-1/2 pulgadas. Estos tamaños se ajustan a las normas industriales para garantizar que las piezas encajen y funcionen con seguridad.

He aquí un cuadro que muestra gamas de tamaños estándar para pernos y espárragos en maquinaria pesada:

La longitud es tan importante como el diámetro. Usted medir la longitud desde la base hasta el punto de conexión. Los tornillos y espárragos más largos sirven para unir piezas pesadas. Los más cortos se adaptan a espacios reducidos, como en los coches. Comprueba siempre las medidas para evitar errores.

Elegir las dimensiones

Elegir el tamaño adecuado mantiene la seguridad de su estructura. Si utiliza pernos o espárragos que son demasiado delgado o bajoLas juntas se debilitan y pueden fallar bajo carga. Si elige unas demasiado gruesas o largas, corre el riesgo de partir o agrietar el material. Debe adaptar el tamaño al trabajo. Piense en el grosor del material y el tipo de aplicación. La maquinaria pesada necesita espárragos más largos para mantener la estabilidad. Los trabajos con limitaciones de espacio, como los de automoción, necesitan espárragos más cortos.

Siga estas directrices a la hora de seleccionar las dimensiones:

• Mida desde el punto de anclaje hasta el punto de conexión.
• Compruebe dos veces la exactitud de las mediciones.
• Tenga en cuenta el grosor y el tipo de material.
• Elija tacos más largos para cargas pesadas y más cortos para espacios reducidos.
• Utilice normas como la ASTM para evitar fallos.
• Alinear e instalar correctamente para mantener la capacidad de carga.
• Elige el material adecuado para el entorno.

Si utiliza un tamaño incorrecto, corre el riesgo de que se aflojen las juntas, se doblen los tornillos o incluso se produzcan fallos estructurales. Un apriete excesivo puede dañar las roscas o agrietar los materiales. Un apriete insuficiente puede aflojar las uniones. Compruebe siempre los requisitos de carga y siga las mejores prácticas para mantener todo seguro y resistente.

Calificaciones y certificación

Sistemas de clasificación

Es importante saber sistemas de clasificación antes de elegir un elemento de fijación. Estos sistemas indican la resistencia y fiabilidad de un tornillo o espárrago. Los principales sistemas de clasificación son SAE, ISO y ASTM. Cada sistema utiliza grados o clases para mostrar la resistencia y el mejor uso. Puede ver las diferencias en esta tabla:

Puede consultar la tabla siguiente para comparar los rangos de resistencia. Esto le ayudará a elegir el grado adecuado para su trabajo.

Importancia de la certificación

Debe utilizar fijaciones certificadas para lugares de alta presión o calientes. Normas de certificación como ASTM A193 y ASTM A194 establecen normas sobre el material de los elementos de fijación. Estas normas ayudan a que los tornillos y espárragos duren más y se mantengan fuertes. Las certificaciones ISO, como la ISO 9001, comprueban si el proveedor fabrica buenos productos. ISO 3506-1 e ISO 3506-2 comprueban si las fijaciones de acero inoxidable resisten la oxidación. Las fijaciones certificadas funcionan bien en lugares difíciles.

Fijaciones certificadas utilizan materiales especiales como Inconel, Monel, acero inoxidable y titanio. Estos materiales se someten a pruebas de presión, calor y oxidación. Las marcas y los documentos demuestran que el elemento de fijación cumple las normas. Puede comprobar y rastrear cada elemento de fijación certificado. Esto reduce las posibilidades de fallo y mantiene la seguridad de su proyecto.

Las normas ASTM cubren muchos pernos y espárragos. Indican de qué está hecho el elemento de fijación, su resistencia y cómo probarlo. SAE e ISO se centran en la resistencia y las marcas. ASTM ofrece más detalles para trabajos especiales. Compruebe siempre la certificación antes de utilizar un elemento de fijación en un lugar importante.

Consejo: Elija elementos de fijación certificados para trabajos a alta presión, calientes u oxidados. Así mantendrá su trabajo seguro y resistente.

Instalación y par de apriete

Instalación correcta

Debes tener cuidado cuando colocar pernos y espárragos. Esto ayuda a mantener fuertes las uniones. Si se apresura o utiliza la herramienta equivocada, puede dañar las roscas. Esto debilita la unión. Algunas personas mezclar elementos de fijación métricos e imperiales. Esto es un error. Provoca un mal ajuste y juntas flojas. Comprueba siempre que las roscas y los tamaños sean iguales antes de empezar. Si el molde no está alineado o la placa es demasiado gruesa o fina, tendrá problemas. Estos errores pueden doblar las roscas, hacer que las uniones queden flojas y disminuir la resistencia.

He aquí algunos errores que no debe cometer:

• Mezclar elementos de fijación métricos e imperiales
• Elegir un paso o tamaño de rosca incorrecto
• Utilizar una velocidad de perforación demasiado alta
• No comprobar el grosor de la placa o el tamaño de los orificios
• Omisión de comprobaciones y no calibración de herramientas

Debe utilizar la presión de remachado, la velocidad de punzonado y el tiempo de sujeción adecuados. Estos pasos evitan que las piezas se doblen y mantienen las uniones estables. Compruebe su trabajo a menudo con herramientas de alineación y medidores de grosor. Esto le ayudará a detectar los problemas a tiempo. Si ve un espárrago dañado, retírelo y coloque uno nuevo. Así se recupera la resistencia.

Consejo: Utilice siempre elementos de fijación del mismo sistema. Compruebe dos veces que las roscas encajan antes de instalarlas.

Par y fuerza

El par de apriete es la fuerza con la que se gira un tornillo o espárrago para apretarlo. En par derecho mantiene la junta segura y evita que falle. Si no se aplica un par de apriete suficiente, la unión puede aflojarse, tener fugas o romperse cuando las cosas se sacuden. Un par de apriete excesivo puede estirar el tornillo, dañar las roscas o romper el material. Debe utilizar el par de apriete que corresponda al tamaño y grado.

Aquí hay una tabla con buenos valores de par de apriete para los tornillos del coche:

Debe utilizar una llave dinamométrica que esté comprobada y funcione bien. Siga el orden correcto al apretar los tornillos. Si utiliza poco o demasiado parEl tornillo puede fallar. No utilizar suficiente par de apriete es peor. Deja que el la junta se deshace y sobrecarga el tornillo. Un par de apriete excesivo hace que el tornillo se desgaste más rápido o se rompa enseguida.

Haga estas cosas para reducir las probabilidades de fracaso:

1. Utilice el par de apriete adecuado para el tamaño y la calidad del tornillo.
2. Apriete los tornillos en el orden correcto.
3. Prepare los hilos y utilice aceite si es necesario.
4. Asegúrese de que sus herramientas funcionan correctamente.

Nota: El par de apriete correcto mantiene las juntas apretadas y evita que se desgasten. Utilice siempre los valores indicados por el fabricante para obtener los mejores resultados.

Si se entera de la cinco datos principales sobre la resistencia de espárragos y pernos... puedes hacer que las cosas sean más seguras y fiables. Mira la siguiente tabla para ver cómo cada hecho ayuda a mantener las partes mecánicas seguras:

Compruebe el material, el grado, el diseño de la rosca, el tamaño y la forma de instalación antes de elegir los elementos de fijación. Elija siempre productos que normas del sector y utilice buenos métodos para trabajos duros. Las decisiones inteligentes ayudan a proteger su trabajo y a mantener a salvo a las personas.

Preguntas más frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre resistencia a la tracción y resistencia al cizallamiento?

La resistencia a la tracción indica cuánta fuerza de tracción puede soportar un elemento de fijación antes de romperse. La resistencia al cizallamiento mide cómo resiste las fuerzas de deslizamiento. Cuando elijas tornillos o pernos para tu proyecto, deberás comprobar ambos aspectos.

¿Cómo sé qué tipo de tornillo debo utilizar?

Hay que tener en cuenta la carga y el entorno del trabajo. Los grados más altos significan tornillos más resistentes. Para cargas pesadas o altas temperaturas, elija el grado 8 o ISO 10.9. Para trabajos ligeros, el Grado 2 o ISO 8.8 funciona bien.

¿Por qué es importante el paso de rosca?

El paso de rosca influye en el grado de apriete de las piezas. Las roscas de paso fino ofrecen un mejor agarre y resisten las vibraciones. Las roscas de paso grueso se instalan más rápido, pero pueden aflojarse con más facilidad. El paso debe adaptarse a las necesidades del trabajo.

¿Puedo mezclar elementos de fijación métricos e imperiales?

Nunca se deben mezclar elementos de fijación métricos e imperiales. Mezclarlos provoca un mal ajuste y uniones débiles. Utilice siempre el mismo sistema para todos los tornillos, espárragos y tuercas de su proyecto.

¿Qué ocurre si utilizo un par de apriete incorrecto?

Un par de apriete incorrecto puede dañar las roscas o aflojar las juntas. Un par de apriete demasiado bajo hace que las piezas se muevan y fallen. Un par de apriete excesivo puede romper el tornillo. Siga siempre el par de apriete recomendado para cada tamaño y grado.