El aflojamiento, la corrosión o una precarga incorrecta pueden comprometer una unión atornillada. Esta guía repasa mecanismos de fallo y soluciones de fijación, siempre condicionadas a los requisitos de diseño, apriete y servicio.
Las uniones mecánicas son esenciales en el montaje y el mantenimiento industrial. Pueden realizarse mediante tornillos, pasadores, chavetas u otros elementos; también existen uniones permanentes por soldadura. La selección y comprobación de cada solución debe responder a las cargas, las condiciones ambientales, el material y los requisitos de mantenimiento del conjunto.
Las uniones atornilladas son un tipo de conexión mecánica que se utiliza para unir dos piezas de metal mediante el uso de tornillos. Esta técnica se utiliza a menudo en la fabricación y la reparación de piezas metálicas, ya que es una forma fiable y segura de unir dos piezas de metal. Las uniones atornilladas son particularmente útiles cuando es necesario desmontar o ajustar las piezas conectadas con frecuencia, ya que los tornillos pueden aflojarse y apretarse fácilmente.
Debido al extendido uso de las uniones atornilladas, profundizaremos en este tipo en particular. Las geometrías y designaciones normalizadas de los tornillos son numerosas; la elección depende del diseño de la unión, los esfuerzos, el montaje y las condiciones de servicio.
Si se requiere garantizar la seguridad de la unión, se necesitará evaluar lo siguiente:
- Diseño de carga.
- Selección de los materiales teniendo en cuenta el ambiente corrosivo.
- Par apriete correcto para la unión.
- Lubricación (Si corresponde).
Aunque estos puntos iniciales son fundamentales, debemos pregúntanos ¿Qué tipo de fenómenos hacen que una unión atornillada falle?, si podemos entender esto, seleccionaremos de forma correcta al perno.
Causas que deterioran una unión atornillada
- Uso incorrecto en la manipulación de montaje
- Deterioro del material
- Vibraciones del sistema
- Fatiga
- Golpes
- Cargas inesperadas no calculadas
- Desgaste
- Corrosión & Corrosión Galvánica
Los fenómenos mencionados existen, aunque en el diseño y cálculo del perno estén hechos de forma correcta.
Corrosión Galvánica
La corrosión galvánica es uno de los grandes peligros que tienen las uniones atornilladas. Ten siempre en cuenta esto; nunca combines dos metales con similar nobleza. Para entender esto lo analizamos de la siguiente manera.
Cada uno de los materiales tiene un índice anódico, así que en la unión, uno actuará como ánodo y el otro como el cátodo. Solo faltaría la presencia de un electrolito para que se produzca la corrosión galvánica, y es tan fácil de encontrar como la propia humedad ambiental. El metal que sufriría la oxidación sería el que actúa como ánodo.
El metal que actúa como cátodo se protege de la corrosión, mientras que el metal que actúa como ánodo se corroe. La corrosión galvánica puede ser un problema en aplicaciones industriales, ya que puede debilitar la estructura de las piezas metálicas y hacer que fallen. Se puede evitar utilizando un material conductor inerte, como el grafito, entre los dos metales, o utilizando un material conductor que sea resistente a la corrosión, como el cobre o el aluminio. También es importante mantener los metales limpios y secos para evitar la corrosión.
¿Cómo evitar que se suelten las uniones atornilladas?
Las vibraciones, la flexión o las cargas cíclicas pueden causar que las uniones atornilladas se aflojen. El diseño de diferentes tipos de tuercas con detalles de diseño particulares y enfocados a evitar la pérdida de la estabilidad en las uniones.
Hay varias medidas que se pueden tomar para evitar que las uniones atornilladas se aflojen:
- Utilizar tornillos de alta calidad: Los tornillos de alta calidad tienen roscas más precisas y son menos propensos a aflojarse.
- Apretar adecuadamente los tornillos: Es importante ajustar adecuadamente los tornillos para evitar que se aflojen. Se recomienda utilizar un torque adecuado y aplicar un par de torsión constante.
- Utilizar bloqueos de tornillo: Los bloqueos de tornillo son productos químicos o mecánicos que se aplican a las roscas de los tornillos para evitar que se aflojen.
- Utilizar tuercas de seguridad: Las tuercas de seguridad son tuercas diseñadas específicamente para evitar que se aflojen. Estas tuercas tienen una superficie lisa en un extremo y una superficie dentada en el otro. Cuando se aprieta la tuerca de seguridad, las ranuras se cierran y evitan que la tuerca se afloje.
- Utilizar adhesivos de fijación: Los adhesivos de fijación son productos químicos que se aplican a las roscas de los tornillos para evitar que se aflojen. Estos adhesivos se endurecen una vez secos y proporcionan una adherencia fuerte y duradera.
Arandelas y tuercas de seguridad más utilizadas
- Arandelas Nord-lock
- Arandelas de Resorte, Dentada y de Lengüeta
- Tuercas Spiralock
- Tuerca de Inserción de NYLON
- Tuerca Almenada o tipo Castillo.
- Tuercas Palnut
El uso particular de cada tipo dependerá del criterio o la experiencia del mecánico montador. Cada una ofrece un nivel de seguridad a nuestra unión y aunque muy parecidas, la eficacia se ve condicionada a una buena práctica de uso. La seguridad de nuestros diseños y la fiabilidad es lo más importante y siempre va a estar bien valorada.
Para prevenir el aflojamiento se deben documentar la precarga, el procedimiento de apriete y los elementos elegidos. Pueden consultarse tornillos y tirafondos y tuercas y arandelas, contrastando la clase resistente y el método de bloqueo.