Este documento describe la teoría y función de los pernos y tuercas. Explica que los pernos y tuercas se usan para ensamblar productos industriales creando fuerza de sujeción en las uniones. Describe que los pernos deben comportarse como resortes para soportar cargas elásticamente y crear compresión en la unión. También explica los conceptos de zona elástica, zona plástica, límite elástico, resistencia máxima y fractura en relación al comportamiento de pernos bajo carga. Finalmente

1. TEORÍA DEL EMPERNADO

2. Función de los pernos y
las tuercas
Los elementos de sujeción roscados
se utilizan en la industria para
ensamblar productos que van desde
tuberías hasta equipos pesados de
movimiento de tierras, desde grúas
hasta puentes, y mucho más. Su
función principal es crear una fuerza
de sujeción en toda la unión de
forma que esta pueda soportar las
condiciones de funcionamiento
sin aflojarse.
Los pernos apretados correctamente
usan sus propiedades elásticas, y para
trabajar bien deben comportarse como
resortes. Cuando se aplica carga, el
perno se estira e intenta regresar a su
longitud original. Esto crea una fuerza
de compresión en todos los miembros
de la unión.

3. Comportamiento de
pernos y tuercas
La elasticidad se define mediante
la Ley de Hooke: El esfuerzo en un
perno es directamente proporcional a
su deformación. La relación
esfuerzodeformación
de un perno tiene una
zona elástica y una zona plástica.
La Ley de Hooke se cumple en la
zona elástica.
Todo el alargamiento aplicado dentro
de la zona elástica se libera cuando
se retira la carga. La magnitud del
alargamiento aumenta cuando se
aplica más carga. Cuando un perno
se somete a esfuerzos que superan
su carga de prueba (la carga máxima
bajo la cual un perno se comportará
de forma elástica), el alargamiento
elástico cambia a deformación
plástica y la deformación dejará
de ser proporcional al esfuerzo.
En la deformación plástica una
parte del alargamiento permanecerá
después de retirarse la carga. Al
punto donde ocurre este alargamiento
permanente se le llama límite elástico.
Si se continúa aplicando carga se
lleva al perno a un punto en el cual
comienza a fallar y que constituye su
punto de resistencia máxima. En
este punto de resistencia máxima, si
se aplica fuerza adicional al perno el
mismo continuará alargándose hasta
que finalmente se rompa. Al punto en
el cual el perno se rompe se le llama
punto de fractura.
Debe prestarse atención al grado del
perno utilizado ya que los grados de
perno varían en la zona elástica.

4. Precarga
El objetivo principal de un perno y una
tuerca es apretar piezas con la fuerza
correcta para prevenir aflojamiento
durante el funcionamiento. El término
precarga se refiere a la carga en un
perno inmediatamente después de
haberse apretado.
La magnitud de precarga (carga
residual) es de gran importancia ya
que la unión puede fallar si la carga
en el perno es muy demasiado alta,
demasiado baja o no uniforme en
cada perno.
Cargas de pernos desiguales
pueden causar:
• Que algunos pernos queden flojos
y otros sobrecargados.
• Aplastamiento de la junta en un
lado, con fuga en el otro lado
La precarga normalmente es dictada
por el diseño de la unión, para información
sobre tipos comunes de juntas o contacte
con su representante local.

5. Hay dos modos fundamentales de apriete: "No controlado"
y "Controlado".
Métodos de Apriete
Apriete no controlado
Usa equipos y/o procedimientos
que no pueden medirse. La
precarga se aplica al montaje de
perno y tuerca usando martillo
y llave inglesa u otros tipos de
herramientas de impacto.
Apriete controlado
Emplea equipos calibrados y
que permiten medición, sigue
procedimientos establecidos y se
realiza por personal entrenado. Hay
dos técnicas principales: Apriete
con torque y tensionado de pernos.
1) Apriete con torque - Logra una
precarga en un montaje de perno
y tuerca mediante la tuerca, de
una forma controlada usando
una herramienta.
2) Tensionado de pernos - Logra
una precarga en un montaje
de perno y tuerca estirando
axialmente el perno usando
una herramienta.

6. Ventajas del apriete controlado
Cargas de perno conocidas,
controlables y precisas
Emplea herramientas con salidas
controlables y usa cálculos para
determinar los ajustes requeridos en
las herramientas.
Uniformidad de carga de los pernos
De especial importancia en uniones con
juntas ya que se requiere compresión
consistente y pareja para que la junta
sea efectiva.
Operación segura siguiendo
procedimientos establecidos
Elimina las actividades peligrosas
propias del apriete no controlado
manual y requiere que los
operarios estén preparados y
sigan los procedimientos.
Reduce los tiempos de operación
aumentando así la productividad
Reduce el tiempo de apriete y la
fatiga del operario al reemplazar
el esfuerzo manual con el uso de
herramientas controladas.
Resultados confiables y repetitivos
Usando equipos probados y calibrados,
siguiendo procedimientos y empleando
operarios preparados se obtienen
consistentemente resultados conocidos.
Los resultados correctos desde la
primera vez
Se eliminan muchas de las
incertidumbres que rodean las fallas de
uniones en servicio al garantizar desde
la primera vez el montaje y apriete
correcto de la unión.

7. GRACIAS
Ing. Graciano Torbisco Zegarra
Ingeniero Comercial
División Minería y Construcción
gtorbisco@hytorcperu.com
RPC: 981 063 512