Torque

1. APRIETE DE FIJACIONES
ATORNILLADAS

2. Objetivos
2. Específicos
 Comprender los conceptos de fuerza y torque,
identificar sus unidades de medida en diferentes
sistemas y realizar conversiones entre los mismos.
 Entender el principio de operación de una unión
atornillada.
 Identificar el estándar al que pertenecen diversos
tornillos.
 Seleccionar el valor de torque para un tornillo
determinado.
2
1. Generales
 Fortalecer el principio cooperativo de Educación,
formación e información mediante la capacitación
y entrenamiento de nuestros colaboradores.
 Estandarizar, uniformizar y unificar el nivel de
conocimiento y dominio sobre diversos temas
técnicos relevantes a las funciones de los
participantes.

3. 1. Fuerza
Definición.
Unidades de medida.
Conversiones de unidades.
2. Torque
Definición.
Unidades de medida.
Conversiones de unidades.
3. Uniones atornilladas
Definición.
Funcionamiento.
Fuerza de apriete.
Fricción.
4. Tablas de torque
Definición.
Características y funcionamiento.
Lectura
Ejercicios.
Contenido 3

4. FUERZA
4

5. 5
Definición de fuerza
• En física clásica,
la fuerza (abreviatura F) es un
fenómeno que modifica el
movimiento de un cuerpo (lo
acelera, frena, cambia el sentido,
etc.) o bien lo deforma.
• Unidades típicas para la fuerza:
SI  Newton [N].
Inglés  Libra fuerza [lbf].

6. 6
Conversión de unidades de fuerza

7. TORQUE
7

8. Definición de torque 8
• En una forma simple, se refiere a la capacidad
de giro que tiene una fuerza aplicada sobre un
objeto.
• Matemáticamente es igual al producto de la
fuerza y la distancia desde el punto de
aplicación de la fuerza hasta el eje de giro .
M = F • d
• Unidades típicas para el torque:
• SI  N m
• Inglés  lbf in, lbf ft

9. Conversión de unidades de torque 9

10. Ejemplo de cálculo de torque 10
El torque es una fuerza que se
aplica para que algo gire, así de
simple.
Ejemplo:
r = 0.5 m
F = 100 N
M = 0.5 m x 100 N = 50 Nm

11. Unidades de medida para el torque 11
Para una misma fuerza F, a mayor
de distancia de aplicación, mayor
será el torque originado.

12. UNIONES ATORNILLADAS
12

13. 13
Definición de una unión atornillada
• Es una unión no permanente, en la cual
se unen dos o varios componentes
sueltos a través de elementos de unión
estandarizados (tornillos y tuercas).
• Lograr una fuerza de apriete es el
objetivo de cualquier unión atornillada.
• Las roscas de los elementos roscados son
las que hacen posible la fuerza de apriete
que mantiene unidos los elementos.

14. 14
¿Por qué utilizamos uniones atornilladas?
• Son prácticas.
• Son rentables.
• Pueden diseñarse como el «eslabón más
débil».
• Constituyen una conexión segura entre
materiales diferentes.
• Son rastreables: se pueden registrar los
datos de apriete.

15. 15
Funcionamiento de una unión atornillada
• La cuerda de un tornillo se asemeja a un
plano inclinado.
• Cuando el tornillo se gira, éste se estira
como si fuese un resorte.
• Esta «fuerza de resorte» es la que mantiene
la unión.
• El objetivo del apriete es lograr una fuerza de
apriete consistente.

16. 16
Funcionamiento de una unión atornillada
• El tornillo se estira cuando se
aplica una fuerza.
• Mientras más fuerza se
aplique, más se estirará el
tornillo.
• La resiliencia del tornillo hará
que éste trate de regresar a
su estado original,
produciendo así la fuerza de
apriete.

17. 17
Fases del apriete
Fuerza
externa
(cortante)
Fuerza de
apriete
Precarga
Estado estático:
Fuerza de apriete = Precarga
Estado dinámico:
Las fuerzas externas
determinan la relación fuerza
de apriete/precarga.
¡La fricción creada por la fuerza de
apriete actuará contra los esfuerzos
cortantes!

18. 18
Carga de la unión

19. 19
Fuerza de apriete y torque
Si el objetivo es lograr fuerza de
apriete, ¿por qué medimos torque?
• La fuerza de apriete se consigue
aplicando torque.
• Existe una relación entre la
fuerza de apriete y el torque.
• Medimos torque porque es más
factible que medir la fuerza de
apriete.
Torque
aplicado
Rotación del
tornillo
Fuerza de
apriete

20. 20
Fases del apriete
Fase I –
Acercamiento
no hay contacto entre la
cabeza del sujetador y la
pieza
Fase II –
Llegada
Contacto, la unión está
asentada.
Fase III –
Zona elástica
Deformación elástica, la
fuerza de apriete es
generada.
Fase IV –
Zona plástica
Deformación plástica,
cedencia.

21. 21
Fases del apriete
Torque
Ángulo
Acercamiento
Llegada
Elástica
Plástica Falla del
tornillo

22. 22
Fases del apriete
Torque
Ángulo
Plástica
Elástica
Carga de prueba
Punto de cedencia
Resistencia a la tensión

23. 23
Identificación de tornillos
10.9
Primer número: 10
1/100 del esfuerzo axial máximo (N/mm2).
10 x 100 = 1000 N/mm2.
Este tornillo soporta 1000 N por mm2.
Segundo número: 0.9
Porcentaje del esfuerzo axial máximo en el
que se alcanzará la cedencia (deformación
permanente).
1000 x 0.9 = 900 N/mm2

24. Torque y fricción 24
¿a dónde se va el torque?
• Típicamente, el 90% del torque se
desvanece en vencer la fricción.
• El objetivo al diseñar una unión
atornillada es lograr que la fricción sea
constante.
Fricción en
superficies
de apoyo Fricción
en
roscas
Fuerza de
apriete

25. Factores que afectan la fricción 25
Factor Ejemplo
Tipo de tornillo Crimpado, Nyloc, formador de rosca.
Lubricante Tipo y cantidad
Material Aluminio, plástico, acero, etc.
Materiales en la unión Empaque, etc.
Sombreado Desalineamiento.
Acabado superficial Corrosión, lubricantes, etc.
Tolerancias Partes inconsistentes.

26. Torque y fricción 26
Una disminución en la fricción resulta en
un aumento en la fuerza de apriete.
Causas:
• Cambio en el acabado del tornillo.
• Aumento de lubricación de la unión.
• Pérdida de elementos de aseguramiento.
• Tolerancias.
Efectos:
• Sobre-estiramiento del tornillo.
• Hilos arrancados.
Aceite

27. Torque y fricción 27
Un aumento en la fricción resulta en una
disminución en la fuerza de apriete.
Causas:
• Falta de lubricación en la unión.
• Oxidación en las superficies de apoyo.
• Desalineamiento de los elementos.
• Pintura en las roscas.
• Cuerdas dañadas.
• Variaciones en el acabado.
Efectos:
• Aflojamiento de la unión.
Corrosión

28. Tipos de tornillos 28
Diferentes tipos de cabeza en
tornillos y tuercas, afectan la tasa
de unión, la fricción y la fuerza de
apriete.

29. Torque predominante 29
Torque durante la fase de acercamiento.
• Intencional:
Tornillos formadores.
Aseguradores.
• No intencional:
Interferencia (alineación,
daños, pintura, soldadura).
Variaciones en la cuerda o barreno.
• Efectos probables sobre la
herramienta:
Variación de la velocidad.
Reacción sobre el operador.
Vida útil.
Objetivo
Objetivo
720°
720°

30. Relajamiento de la unión 30
Definiciones:
• Relajamiento: «Creeping» gradual o
asentamiento de los componentes de la
unión.
• Empotramiento: cuando la cabeza del
tornillo o la tuerca se entierra en algún
componente de la unión.
Causa/efecto:
• Unión dura: causado principalmente por un
efecto de «rebote» (inmediato).
• Unión suave: causado principalmente por
empotramiento (posterior).
Torque
Tiempo
Relajamiento

31. Relamiento de la unión 31
Formas de mitigación:
• Apriete en dos etapas.
• Disminución de la rampa antes de finalizar.
• Estrategias avanzadas de apriete.
Etapas múltiples.
Dynatork.
• Estrategias de apriete por impulsos:
Pulso tensor.
Impulso de una etapa.
Pulso neumático.
Torque
Torque
Torque
Tiempo
Tiempo
Tiempo
Pulsos
Etapa
1
Etapa
2

32. Tasa de unión 32
Dura vs. Suave
ISO 5393
Determinada por el ángulo de rotación que
el sujetador debe rotar después de la
posición de llegada.
Torque
30° 720°
Objetivo
Rotación Designación
0 a 30 grados Dura
31 a 90 grados Medianamente dura
91 a 720 grados Medianamente
suave
Más de 721 grados Suave

33. Torque y fuerza de apriete 33
Torque
Tiempo
Torque
Tiempo
Intermedio
Final

34. Conclusiones 34
Para lograr un ensamble exitoso es importante:
• Asegurar la consistencia de los componentes.
• Controlar el ambiente:
Evitar contaminación (aceite/corrosión).
• Proteger los componentes:
Prevenir daños.
• Realizar un procedimiento de calidad:
Utilizar la herramienta adecuada.

35. TABLAS DE TORQUE
35

36. 36
Tornillos ISO 898-1

37. 37
Tornillos SAE J429

38. 38
HYTORC STEALTH 2