EL
ORIGEN
¡Uf, el origen! Será difícil encontrarlo como difícil es citar mecanismos de la antigüedad que no lleve algún
tipo de rosca.
El “mecanismo” de la rosca se conoce desde antiguo y hasta el XIX se usa con profusión pero cada rosca es de su “creador”. Con la llegada de la revolución industrial se pretende estandarizar un poco y evitar así que cada herrero o carpintero hiciese sus propias roscas "al gusto”.
El “mecanismo” de la rosca se conoce desde antiguo y hasta el XIX se usa con profusión pero cada rosca es de su “creador”. Con la llegada de la revolución industrial se pretende estandarizar un poco y evitar así que cada herrero o carpintero hiciese sus propias roscas "al gusto”.
Es cierto que llega la estandarización pero..., si incluso hoy que presumimos de tecnología, aún no somos
capaces de ponernos de acuerdo en si medimos en galones o en litros,
en millas o kilómetros, en libras o kilogramos así que ¿cómo
vamos a ser capaces de tener una única rosca?
¿Para
qué sirve una rosca?: Su uso es bien para mantener piezas
unidas: típico ejemplo de tornillo y tuerca o bien para
transmitir un movimiento: es la rosca de una prensa de uva en la cual
el movimiento de rotación se convierte en lineal o viceversa o el mecanismo del tornillo sin fin...
CLASIFICANDO
LAS ROSCAS
Hablemos
con propiedad, veamos a que nos referimos al hablar de las diferentes
partes de una rosca:
Cresta
y valle: se dice cresta a la parte más alta de la rosca y valle a la más baja
Hilo
o
filete:
es la hélice que constituye
en si la rosca
Diámetro
nominal:
es el mayor diámetro de la rosca, es el diámetro exterior.
Observa
que es diferente este
diámetro según nos refiramos a
tuerca o tornillo. En un tornillo es el que se mide entre las
crestas, mientras que en una tuerca será el diámetro medido entre
valles.
Paso:
es la distancia entre dos crestas consecutivas. El paso es lo que
avanza el tornillo en una vuelta completa.
Hay
varios pasos “extrafino”, “fino”, “grueso” o “normal”.
Según se va estandarizando más se ve una cierta tendencia a ir
quitando pasos.
Ángulo:
es el ángulo que forman los flancos de un hilo, se mide en grados
sexagesimales.
Rosca
sencilla o doble:
en el caso de rosca sencilla el avance de la tuerca por el tornillo
corresponde al paso (distancia entre dos crestas consecutivas) pero
si es de rosca doble el avance es el doble del paso.
¿De
derechas o de izquierdas?:
La
mayoría de los tornillos son de rosca “a derechas” (el tornillo
gira en sentido horario para atornillar) pero también existen las
roscas “a izquierdas” por ejemplos los tornillos de apriete de
las ruedas o el pedal de una bicicleta… el fin de estas roscas a
izquierdas es impedir su afloje por la acción normal de uso.
El mejor paso: ¿fino o grueso?
Pues
el paso fino tiene una mayor resistencia a la tracción porque
sencillamente tiene una mayor sección resistente. También el paso
fino tiene menos tendencia a aflojarse y además se pueden dar
reglajes más precisos.
Pero
ojo porque en aplicaciones habituales de tornillos en maquinaria, la
mayor carga es dinámica y en esta característica lo principal es la
resistencia a la fatiga y en ese caso el paso grueso aguanta mejor
porque con un paso grueso hay menos carga en el fondo del hilo. Y si,
es cierto que un paso grueso se afloja más pero también es cierto
que ese problema se puede solucionar con arandelas de blocaje o
incluso con productos químicos (tipo loctite) o incluso, reconoce 😱, un punto de soldadura, para mantener la
carga.
También
se debe tener en cuenta que un paso grueso posee mayor resistencia a
los choques. Por último considérese que es más sencillo el
atornillado y por ende resulta más difícil de “trasroscar”.
LA
ESTANDARIZACIÓN Y LOS INGLESES A “SU BOLA”
La
estandarización ha llegado al mundo de los tornillos aunque no del
todo y es que por lo general los de origen inglés, una vez más, van
a su “bola”.
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| Comparativa cotas tornillos M10 y M14 (Valvias) |
Hay
dos grandes estándares en los tornillos “métricos”, por una
parte está la norma DIN alemana y por otra la JIS japonesa aunque
son
prácticamente iguales pero no idénticas.
También
está
la rosca ANSI y que se usa más en EEUU.
Algunas
característica de la métrica ISO es que el
ángulo formado
por los flancos
del filete es
de 60º. El
paso se
mide en milímetros. Si
el paso es “grueso” se
designa con la letra M y un número que indica el diámetro nominal
en milímetros (M10 que
significa que el diámetro exterior nominal es de 10 mm).
Si el
paso es “fino” se
designa con la letra M y el diámetro nominal y el paso también en
milímetros pero separados por “x” (M10*0,25)
Hay
más roscas como las que se usan en tubería donde ahí es la rosca
británica, rosca “gas” la que se impone (ISO
228-1).
En la rosca “gas” los flancos de los filetes forman 55º. Las
crestas y los valles son redondeados y el diámetro exterior,
nominal, se expresa en pulgadas.
LA
CALIDAD DE UN TORNILLO, TODO ESTÁ ESCRITO
Efectivamente
esta entrada se dirige
especialmente a los tornillos de máquinas, si se hablara de
industria maderera hay pautas diferentes.
El
marcaje: Los fabricantes de tornillos deben indicar los valores
de resistencia mecánica del material y que quede bien visible en la
cabeza del tornillo o tuerca. Saber interpretar la lectura de un
tornillo es crucial para garantizar la carga que se le puede dar al
tornillo.
El
marcaje de los tornillos se
coloca en
la cabeza, mientras que en las tuercas se suele
hacer
en el lateral. Hay dos tipos de marcas,
unas que corresponden al fabricante y
que no son de nuestro interés y las
otras que son los números que aparecen
y que son los que realmente nos aportan
información.
La
información debe expresarse según
indica la ISO 898-1 (solo
obliga a los tornillos
de diámetro nominal superior a 5 mm) La
marca tiene dos números separados por un punto. Así veremos
marcajes como 3.6; 4.6;
5.6; 6.8; 8.8; 10.9; 12.9.
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| Tornillos 10.9 y 8.8 |
¿Qué
significa?
De
esos dos números marcados, el primer
número indica la resistencia máxima a
la tracción del acero. El número marcado multiplicado por 100 sería
la resistencia a la tracción (Newton) por milímetro cuadrado.
El
segundo número, se debe combinar con el
primero, e indica, multiplicado
por 10 y en tanto por cierto, el límite
elástico o punto de fluencia (límite
máximo que se puede aplicar al tornillo sin que la deformación sea
irreversible)
Ejemplo 1: Un
tornillo 8.8
- Resistencia a la tracción: 8*100 = 800 N/mm²
- Punto de fluencia: lo marca el segundo 8, y se combina con el primer número. 8*10= 80 % de la resistencia a la tracción. 80%*8= 640 N/mm² de fluencia
- Resistencia a la tracción: 800*52,3=41.840 N=4266 kg
- Límite elástico: 640*52,3 = 33.472 N (3413 kg)
- Resistencia a la tracción: 1200 N/mm²
- Límite elástico: 9*10= 90%; 90*1200= 1080 N/mm²
- Resistencia a la tracción: 1200*76,3=91560 N = 9342 kg
- Límite elástico: 1080*76,3=82404 N = 8408 kg
¿Tracción o Cizalla?: Lo
que ocurre es que los tornillos raramente trabajan a tracción pura
en las utilizaciones normales en agricultura, y sin embargo trabajan
más en cizallamiento. El cálculo de la resistencia a cizalla
(corte) se hace igual pero tomando el 70 % de la tensión de fluencia.
Así
que para los cálculos del ejemplo 1, un tornillo 8.8, la resistencia
a corte o cizalla sería 80*0,8=640 N/mm2; el 70 % es 450 N/mm² y que para este mismo
tornillo, sección de 52,3 mm², queda: 450*52,3 = 22500 N (22,5 kN o 2290 kg)
Se aconseja utilizar un tornillo a una fuerza de tracción un poco
inferior al límite elástico y así la fijación está tensionada
que es como debe trabajar de forma correcta. La diferencia entre el
límite elástico y la resistencia a la tracción máxima sirve como
un factor de seguridad ante posibles sobrecargas o incluso deterioros
con el paso del tiempo.
¿Cual compro, 8.8 o 10.9?: Un tornillo de calidad 10.9 pues se usarán en aquellas aplicaciones
en la cual los componentes estarán sujetos a tensiones muy altas
como los pernos del embrague, o del volante motor. Una calidad 8.8,
la más usada, pues a componentes con tensiones medias.
Lectura
Para
leer un tornillo no basta con interpretar la lectura de la cabeza,
también es necesario dar la métrica, el paso y
la longitud. La siguiente figura muestra
varios ejemplos.
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| Uso de calibres y también galgas para medir tornillos y roscas (Valvias) |
