uniones atornilladas

2. Se denomina tornillo a un elemento mecánico utilizado en la fijación temporal de
piezas entre sí, que está dotado de una caña con rosca triangular, que, mediante una
fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con
un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o
atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.
El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano
inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten que
las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo
requiera.

3. El estudio de los elementos de unión
roscados es de vital importancia, pues
permiten el fácil montaje y desmontaje de
piezas o elementos de maquinas,
facilitando así el mantenimiento de los
sistemas industriales, entre los que se
encuentran principalmente los sectores
automotriz y de la construcción de
maquinaria en general.

4. Estas son un mecanismo que sirve para transmitir
esfuerzos entre los elementos estructurales que
unen. Es un sistema barato, simple, y reversible y
además no requiere la electricidad que sí es
necesaria para realizar una unión por soldadura.
Como puntos negativos son su degradación por
los esfuerzos a lo largo del tiempo, la limitación
de los materiales de la unión (por ejemplo por
procesos de oxidación).

5. ¿Cómo se define una rosca?
Para conocer y comprender las
diferencias entre los diversos tipos
de roscas, vamos a definir
brevemente cuáles son los
parámetros que caracterizan a una
rosca.

6. •Filete o hilo: superficie prismática en forma de hélice que es constitutiva de la rosca.
•Flanco: cara lateral del filete.
•Cresta: parte más externa de la rosca, o bien, unión de los flancos por la parte exterior.
•Valle: parte más interna de la rosca, o bien, unión de los flancos por la parte interior.
•Diámetro nominal o exterior: diámetro mayor de la rosca. En un tornillo, es el diámetro
medido entre las crestas de los filetes, mientras que en una tuerca es el diámetro medido entre
los valles.
•Diámetro interior: diámetro menor de la rosca. En un tornillo, corresponde al diámetro medido
entre los valles, mientras que en una tuerca es el diámetro medido entre las crestas.
•Ángulo de rosca o de flancos: ángulo, medido en grados sexagesimales, que forman los flancos
de un filete según un plano axial.
•Paso (P): distancia entre dos crestas consecutivas, que representa la longitud que avanza un
tornillo en un giro de 360º. El paso de una rosca puede ser fino (F), grueso o normal (C) y, en
algunos pocos casos, extra fino (EF). La tendencia general de los últimos 20 años, apunta al uso
generalizado del paso grueso, dejando los pasos finos para casos particulares, por ejemplo,
reglajes, tornillos de motores, etc. Estos casos son menos numerosos y los elementos de sujeción
de paso fino se transforman de a poco en elementos especiales con sus consiguientes
inconvenientes económicos, de disponibilidad y plazo.

9. a. 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. El ángulo que forman los flancos del filete es de 60º y el
paso, medido en milímetros, es igual a la distancia entre los vértices de dos
crestas consecutivas.

10. Rosca nacional unificada ISO de paso grueso (UNC).
Es idéntica a la rosca métrica ISO en cuanto a diseño y ángulo de flancos,
con la diferencia que 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.
Rosca nacional unificada ISO de paso fino (UNF).
Difiere de la anterior únicamente por el paso y por la denominación, donde
solo se reemplazan las letras UNC por UNF. Tiene uso general, aunque es
más resistente a la tracción y torsión que la UNC e incluso resiste el
aflojamiento por vibración.

11. b. Roscas de unión para tubería.
Rosca normal británica para tubería (BSP) o rosca “gas”.
Derivada de la rosca Whitworth original (con poco uso en la actualidad)
tiene forma de triángulo isósceles y el ángulo que forman los flancos de
los filetes es de 55º. 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.

12. 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.
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.
c. Rosca nacional estadounidense cónica para tubería (NPT)
Tiene diseño cónico, los filetes forman un ángulo de 60º y las crestas y valles están
truncados en 1,8º. El diámetro se expresa en pulgadas y el paso en hilos por pulgada.

16. a) Cálculo de la resistencia a cortante (Fv,Rd).
As = Es el área resistente a tracción del tornillo (ver valores del área resistente de
los tornillos en las tablas de dimensiones geométricas incluidas en el Tutorial 31);
fub = Es la tensión última a tracción del tornillo (ver tabla del apartado 2 de este
tutorial);
γMb = Es el coeficiente parcial de seguridad (ver apartado 3 de este tutorial).

17. b) Cálculo de la Resistencia al aplastamiento (Fb,Rd).
La resistencia a aplastamiento de la pieza en la zona contigua al
tornillo, Fb,Rd viene dada por la siguiente expresión:
d : Diámetro del tornillo;
t : Espesor de la chapa;
e1 : Distancia al extremo frontal;
d0 : Diámetro del agujero;
p1 : Separación entre tornillos;
As : Área resistente a tracción;
A : Área de la sección transversal.

18. c) Resistencia a tracción.
Cuando un tornillo está solicitado en la dirección de su eje por un esfuerzo de tracción, Ft,Ed ,
éste no será mayor que el menor de los dos valores siguientes:
- La resistencia a tracción del tornillo, Ft,Rd
- La resistencia a punzonamiento de la pieza bajo la tuerca o bajo la cabeza del tornillo, Bp,Rd
La resistencia a tracción Ft,Rd de un tornillo viene dada por la expresión:
As = Es el área resistente a tracción del tornillo (ver valores del área resistente de los
tornillos en las tablas de dimensiones geométricas incluidas en el Tutorial 31);
fub = Es la tensión última a tracción del tornillo (ver tabla del apartado 2 de este
tutorial);
γMb = Es el coeficiente parcial de seguridad (ver apartado 3 de este tutorial).

19. d) Resistencia a cortante + tracción.
Además de lo indicado en los apartados 7.1 y 7.2, los tornillos solicitados a cortante y axil al
mismo tiempo deberán cumplir además lo siguiente:
Fv,Ed = Es el esfuerzo cortante que actúa sobre el tornillo;
Fv,Rd = Es la resistencia a cortante del tornillo, calculada según lo indicado en el
apartado 7.1;
Ft,Ed = Es el esfuerzo axil que actúa sobre el tornillo;
Ft,Rd = Es la resistencia a tracción del tornillo, calculada según lo indicado en 7.2.