Este documento describe diferentes tipos de roscas y sus usos. Explica que una rosca es una hendidura helicoidal que permite unir dos piezas al girar una dentro de la otra. Luego describe las roscas métricas ISO, las roscas nacionales unificadas (UNC), y las roscas comunes para tubería como la rosca BSP y la rosca NPT. Finalmente, cubre cálculos de resistencia para tornillos y tornillos de potencia, incluyendo ejemplos numéricos.

1. Uniones atornilladas
UNIVERSIDAD FERMÍN TORO.
VICERRECTORADO ACADÉMICO.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
Realizado por
Yohelis

2. DEFINICION DE ROSCA
Una rosca es una hendidura helicoidal continua sobre la
superficie externa o interna de un cilindro o cono.
Según el tipo de rosca, el conjunto puede
tener la función de asegurar una pieza o, en
roscas de mayor precisión, la de evitar todo
tipo de fugas de fluidos. Esto último sucede
específicamente en el caso de tubos roscados
utilizados para el paso de agua, aceite, gas y
otros.
La función de la rosca es la de insertar un
elemento (tornillo, perno, tubo) en el interior
de un hueco con forma similar y con una rosca
equivalente, a través de un movimiento
circular, con el objeto de integrar ambas
piezas.

3. TIPOS DE ROSCA MÁS COMUNES
De acuerdo con los parámetros de la
clasificación que acabamos de ver,
existen más de 20 clases distintas
de roscas.
ROSCAS DE UNIÓN PARA USO GENERAL
Rosca métrica ISO
Es de diseño cilíndrico (o paralelo o
recto) y está formada por un filete
helicoidal en forma de triángulo
equilátero con crestas truncadas y
valles redondeados.

4. Rosca nacional
unificada iso de paso
grueso (unc).
sus dimensiones responden al sistema
imperial. se designa según norma
ansi/asme b1.1, con las letras unc a las
que se antepone el diámetro nominal
en pulgadas y seguidamente el paso en
hilos por pulgada, por ejemplo:
¼” 20 UNC
especialmente el roscado en materiales
de baja resistencia a la tracción, tales
como fundiciones, acero dulce y
materiales blandos,
Se usa para la
producción
de

5. ROSCAS DE UNIÓN PARA TUBERÍA
rosca normal británica para tubería (bsp) o
rosca “gas” El lado menor del triángulo es igual
al paso, y las crestas y valles son redondeados.
El diámetro nominal o exterior de la rosca se
expresa en pulgadas, y el paso está dado por el
número de hilos contenidos en una pulgada,
por lo que se expresa en hilos por pulgada.
tiene forma de triángulo isósceles
y el ángulo que forman los flancos
de los filetes es de 55º.
Rosca cilíndrica (o recta o paralela, BSPP): se
monta en el mismo roscado cilíndrico. La
estanqueidad queda asegurada por una junta
tórica o arandela. Se denomina con la letra G
seguida del diámetro nominal del tubo en
pulgadas según norma ISO 228-1. Por ejemplo:
G 7
Rosca cónica (BSPT): se monta en el mismo
roscado cilíndrico o cónico. La estanqueidad
queda asegurada por un recubrimiento previo
en la rosca. Se denomina con la letra R seguida
del diámetro nominal del tubo en pulgadas
según norma ISO 7-1. Por ejemplo:
R 1/8

6. Rosca nacional estadounidense cónica
para tubería (NPT)
Se monta en el mismo roscado cónico y la
estanqueidad queda asegurada por un
recubrimiento previo en la rosca. Se designa
según norma ANSI B1.20.1 con las letras NPT a
las que se antepone el diámetro nominal en
pulgadas y el número de hilos por pulgada
separados por un guion. Por ejemplo:
1/16” – 27 NPT
Resistencia a cortante y aplastamiento de un
tornillo
Cuando un tornillo está solicitado en dirección
normal a su eje por un esfuerzo cortante Fv,Ed ,
este esfuerzo que lo solicita, Fv,Ed no podrá ser
mayor que el menor de los dos valores
siguientes:
- La resistencia a cortante del tornillo, Fv,Rd
- La resistencia a aplastamiento de la pieza en
la zona contigua al tornillo, Fb,Rd

7. Cálculo de la resistencia a cortante (Fv,Rd):

10. RESISTENCIA DE TRACCION

11. RESISTENCIA DE TRACCION + CORTANTE

12. TORNILLOS DE POTENCIAL
Son aquellos destinados a la transmisión de
potencia y movimiento; generalmente
convierten un movimiento de giro en un
movimiento de traslación.
Cálculo de tornillos de potencia
Ecuaciones de esfuerzos
Una de las aplicaciones más habituales de los
tornillos de potencia es la fabricación de
mecanismos para la elevación de carga.
En este apartado se van a mostrar las distintas
expresiones matemáticas que se utilizan para
calcular el par torsional necesario para hacer
girar al tornillo en la elevación o descenso de
una carga (F).
Para ello, primero es necesario
conocer el conjunto de esfuerzos que
actúan sobre el tornillo de potencia.
Para el cálculo de estos esfuerzos se
parte de las ecuaciones de equilibrio
de fuerzas que gobiernan el
mecanismo

13. Estos parámetros que servirán para definir las
características de un tornillo de potencia:
α : ángulo de hélice
λ : ángulo de avance
p : paso o avance del tornillo
dm : diámetro medio del tornillo (también
denominado diámetro primitivo)
F : suma de todas las fuerzas axiales que
actúan sobre el tornillo (representa la carga a
elevar o descender)
P : fuerza necesaria a aplicar al tornillo para
vencer la fuerza de rozamiento y hacer
ascender/descender la carga por el plano
inclinado de la rosca del tornillo.
El par o momento torsional (T) será igual al
producto del esfuerzo P por el radio primitivo
(rm = dm/2) del tornillo:
T = P · rm
En este caso, las fuerzas que interactúan en la
rosca serán las siguientes:
F : representa la carga a elevar, y es la suma de
todas las fuerzas axiales que actúan sobre el
tornillo.
P : fuerza necesaria que es necesario realizar
para vencer la fuerza de rozamiento y hacer
ascender la carga por el plano inclinado de la
rosca del tornillo.

14. N : fuerza normal al plano de la hélice del
tornillo.
µ·N : representa a la fuerza de rozamiento que
es necesario vencer para hacer girar al tornillo.
Se ha representado en la figura (a) anterior las
fuerzas F y P que actúan sobre el vástago del
tornillo, mientras que en (b) se representa en
un triángulo, el desarrollo de la hélice o filete
de la rosca en una vuelta completa del tornillo.
En dicho triángulo, su base tiene una longitud
de π·dm y una altura de p (paso del tornillo).
Bajo la acción de las fuerzas definida se
establecen las ecuaciones de equilibrio, según
las dos direcciones del plano (horizontal y
vertical), resultando ser las siguientes:
• En dirección horizontal: P - N·sen(α) -
µ·N·cos(α) = 0
• En dirección vertical: F + µ·N·sen(α) -
N·cos(α) = 0
N = F/ μ • sen(α)
De donde se obtiene que el esfuerzo
normal (N), que actúa en dirección normal
al plano de la hélice del tornillo resulta ser:

15. Ejemplo de cálculo
En este apartado se incluirá un breve ejemplo
de cálculo de un tornillo de potencia que sirva
para ilustrar lo expuesto en los apartados
anteriores de este tutorial.
para ello, en este ejemplo de cálculo de
tornillo se va a tratar de calcular la carga (F)
que puede levantar verticalmente un tornillo
de potencia, al que se le aplica un par de
torsión en su extremo inferior de T= 400
lb·pulg. Según se muestra en el esquema
adjunto, la tuerca tiene su movimiento
restringido mediante guías y se encuentra
cargada por la fuerza (F), que representa la
carga a elevar
Como datos de partida se tiene que el tornillo posee un diámetro exterior (de) de 2",
siendo el tornillo de rosca simple ACME, de 1 filete por pulgada (paso del tornillo, p=
1").
También como dato de partida del tornillo, se tiene que el coeficiente de rozamiento
de la rosca (µ) es de 0,15 (µ=0,15).

16. El tornillo se encuentra apoyado y sujeto en su extremo inferior por un
cojinete de bolas, cuyo rozamiento se puede considerar despreciable a
efectos de cálculos en este ejemplo.
La expresión vista en el apartado anterior 2.1 que proporciona el par
torsional (T) necesario para elevar una carga de valor (F) para un tornillo
de rosca ACME, y sin collarín, resultaba ser la siguiente: