Inhalt
01.
Multiplicando la fuerza
El par de apriete o momento (símbolo físico «M») describe el efecto de giro de una fuerza (F) sobre un elemento, por ejemplo, un elemento de fijación. Se calcula multiplicando la fuerza aplicada (en «newtons» o «N») por la longitud de la palanca utilizada para aplicarla al punto de giro (en «metros» o «m»). La unidad utilizada para el par de apriete resultante es N x m o N·m.
Desde el punto de vista de los principios físicos implicados, una junta atornillada es técnicamente un asunto mucho más complejo de lo que pensaríamos al aplicar un destornillador, una carraca o una llave dinamométrica.
En cuanto se aprieta un tornillo, se producen fuerzas axiales en su interior, que provocan el alargamiento del tornillo a medida que aumenta la precarga. A medida que se alarga el elemento de fijación, las piezas que se van a unir se comprimen. En cuanto se alcanza la precarga ideal, hay contacto por fricción entre los componentes que se van a unir: los componentes se comportan como si fueran una sola pieza.
¿Qué tiene que ver esto con el par de apriete? Simplemente, para muchas uniones atornilladas, se especifica un par de apriete predefinido, y la carga axial requerida solo se alcanza si se aplica correctamente el par de apriete correcto. Para ello, son indispensables las herramientas de apriete, como las llaves dinamométricas calibradas según la norma nacional. «Calibrado según el estándar nacional» significa que las herramientas se someten a un proceso de calibración regular. Una práctica común es la calibración anual de la llave dinamométrica por parte de un laboratorio de calibración reconocido o acreditado, ya que esto permite un apriete controlado con una calidad reproducible.
Cuanto más larga sea la palanca, menos notará el trabajador la enorme fuerza que está aplicando a la cabeza del tornillo. Esto se complica aún más si se utilizan útiles insertables o acoplables con una extensión distinta a la estándar junto con la llave dinamométrica. En este caso, con respecto a las llaves dinamométricas mecánicas, es necesario volver a calcular el ajuste o el valor mostrado para la llave dinamométrica en uso antes de aplicar fuerza y, en el caso de las llaves dinamométricas electrónicas, los parámetros de apriete deberán ajustarse.
02.
N·m - newton metro
La unidad de medida más común utilizada para describir el par de apriete es el newton-metro. Esta unidad forma parte del sistema internacional de unidades (SI) para cantidades físicas. Un newton-metro corresponde a un julio de energía y es el trabajo mecánico realizado cuando se aplica un newton a una distancia de un metro.
03.
ft·lb - pie libra
El pie libra es la unidad de medida angloamericana utilizada en los Estados Unidos (y ocasionalmente en el Reino Unido) para el par de apriete. Originalmente se llamaba libra-pie (lbf·ft), pero se cambió su nombre para evitar confusiones con la unidad de energía del mismo nombre. Un pie-libra corresponde a aproximadamente 1,356 julios, que es la energía necesaria para elevar una libra de agua un pie.
04.
in·lb - pulgadas-libra
La pulgada-libra (in·lb) también es una unidad de medida angloamericana. Una pulgada-libra corresponde a 0,11298483 julios, que es la energía necesaria para elevar una libra una pulgada (2,54 cm).
05.
El metal se mueve
Es difícil de creer, pero, de forma simplificada, un tornillo puede compararse con un muelle. Se puede alargar hasta cierto punto aplicando una fuerza axial y luego vuelve a su longitud original. Cabe señalar que este proceso está sujeto a muchos parámetros, como la cantidad de fricción bajo la cabeza, los cambios en la cantidad de fuerza aplicada y la fricción en la rosca, y el efecto de asentamiento inherente a toda la unión atornillada. Una llave dinamométrica en manos de personal debidamente formado puede ayudar a minimizar los efectos negativos y lograr resultados muy exactos.
06.
Fuerza previsible: par de apriete
El par de apriete actúa en el punto de atornillado, en el centro del eje del tornillo. Desde un punto de vista físico, es el producto de la longitud de la palanca y la fuerza aplicada para apretar el tornillo.
Si se considera que, de media, solo el 10 % del par total aplicado actúa como fuerza axial a través del plano inclinado (es decir, la rosca) y la parte restante se pierde esencialmente al superar la fricción de la cabeza y la rosca, rápidamente queda claro que el apriete manual sin una llave dinamométrica no es un procedimiento lógico para el apriete controlado. También es importante tener en cuenta que no hay dos situaciones de apriete de tornillos iguales: los tornillos se comportan de forma diferente en función de la junta específica de que se trate. Debido a los diferentes grados de elasticidad en la unión atornillada, la unión puede variar de muy dura a muy blanda. Esto hace referencia al ángulo de apriete desde el momento en que la cabeza entra en contacto con la superficie de contacto. Este ángulo puede variar desde muy duro (aprox. 30°) a muy blando (aprox. 720°). Los factores que influyen en este caso son los materiales que se van a unir (por ejemplo, cobre/acero, juntas, el número de elementos de fijación utilizados, así como la propia longitud de sujeción, etc.) junto con las propiedades de calidad del propio elemento de fijación.
- Fuerza de apriete con accionamiento manual
- La suma de todos los pares de apriete
- Fuerza axial
- Fricción de la rosca
- Fricción bajo la cabeza
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