Guía de torsión de pernos - Tablas de torsión, cálculo y estándares de apriete

Publicado: agosto de 2026|Categoría: Sujetadores|Tiempo de lectura: 14 minutos

Por qué el control de par es tan importante

Par → Precarga → Relación de transferencia de fuerza de sujeción

El propósito de aplicar torsión a un perno es generar tensión (precarga) en el perno, lo que crea la fuerza de sujeción que mantiene unida la unión. El par aplicado a la tuerca o a la cabeza del perno se convierte en tensión del perno a través de la fricción de la rosca, la fricción del cojinete y la acción del plano inclinado de las roscas. Sólo aproximadamente el 10-15% del torque aplicado genera realmente tensión en el perno; el resto se consume por la fricción. Comprender y controlar esta relación es esencial para lograr la fuerza de sujeción de diseño que garantice la integridad de la unión en servicio.

Par insuficiente - Conexión floja/fallo por fatiga

Los pernos con una torsión insuficiente-no desarrollan suficiente precarga para mantener la compresión de la junta bajo cargas de servicio. La junta puede separarse bajo carga de tracción, el perno puede experimentar una amplitud de tensión excesiva bajo carga cíclica que conduce a una falla por fatiga y la junta puede tener fugas en aplicaciones que contienen presión-. En las conexiones estructurales, una precarga insuficiente puede provocar que las conexiones antideslizantes-críticas se vuelvan antideslizantes-a una capacidad inferior a la de diseño, lo que podría provocar deformaciones o fallas en la conexión.

Torsión excesiva - Estiramiento del perno/fractura/desmontaje de roscas

Apretar demasiado-un perno puede exceder el límite elástico del material del perno, lo que provoca un alargamiento permanente (estricción), una sección transversal-reducida y, finalmente, una fractura. Un torque excesivo también puede dañar las roscas de la tuerca o del perno, particularmente si el grado de la tuerca es inferior al del perno. En las conexiones de bridas, un torque excesivo-puede dañar las juntas, distorsionar las bridas y crear tensiones residuales que aceleran la corrosión o la fatiga. El control preciso del par es la última línea de defensa que garantiza que la unión atornillada funcione según lo diseñado.

Par-Conceptos básicos de la relación de precarga

Fórmula central: T=K × D × P

La relación de precarga del par fundamental-se expresa mediante la ecuación T=K × D × P, donde T es el par aplicado, K es el factor de la tuerca (coeficiente de fricción adimensional), D es el diámetro nominal del perno y P es la precarga resultante (fuerza de sujeción). El factor K de la tuerca normalmente oscila entre 0,10 (bien-lubricada) y 0,22 (acero plano seco) y depende del acabado de la rosca, la combinación de materiales, la lubricación y el tratamiento de la superficie. La precarga generalmente se dirige al 60-75 % del límite elástico del perno para equilibrar la integridad de la unión con el margen de seguridad contra el límite elástico.

Factor K de nuez y sus factores que influyen

El factor K de la tuerca no es una constante -, varía con el coeficiente de fricción entre las roscas y entre la cara de la tuerca y la superficie del cojinete. Los factores que afectan a K incluyen: material y dureza de pernos y tuercas, acabado y revestimiento de la superficie de la rosca, presencia y tipo de lubricante, tipo y espesor de revestimiento o revestimiento, y la condición de las superficies de apoyo. Los sujetadores galvanizados-generalmente tienen valores K de 0,15-0,18 en seco y 0,12-0,14 lubricados. Los sujetadores galvanizados en caliente con tuercas de gran tamaño suelen tener valores K de 0,18-0,22. Los sujetadores recubiertos con Dacromet tienen valores K de 0,12-0,15.

Tablas de torsión comunes

Control de par por método de instalación

La instalación de la llave de control de torsión es el método más común y proporciona una precisión de ±5-10 % dependiendo de la calidad de la llave y la técnica del operador. El método de giro-de-tuerca utiliza control de ángulo - la tuerca primero se aprieta hasta que esté bien-apretada y luego se gira una fracción específica de vuelta (generalmente de 1/2 a 2/3 de vuelta) para lograr la precarga objetivo independientemente de las variaciones de fricción. El tensado directo mediante tensores hidráulicos tira del perno hasta el alargamiento especificado antes de que se apriete la tuerca, lo que proporciona el control de precarga más preciso con una precisión de ±2-5%. La medición de precarga ultrasónica ofrece la mayor precisión con una medición del estiramiento de pernos en tiempo real con una precisión del 1%.

Efecto de la lubricación sobre el par

La lubricación reduce la fricción de las roscas y los rodamientos, lo que reduce el torque necesario para lograr una precarga determinada en un 10-20 % en comparación con las condiciones secas. Sin embargo, esto también significa que usar el mismo valor de torsión en un perno lubricado que en un perno seco dará como resultado una precarga significativamente mayor, lo que podría sobrecargar el perno. Los pernos galvanizados tienen características de fricción inherentemente diferentes - el recubrimiento de zinc reduce el valor K, por lo que los valores de torsión deben reducirse en consecuencia (normalmente un 10-15 % por debajo de los valores del acero simple). Los compuestos antiagarrotamiento (a base de níquel-, de cobre- o de PTFE-) se utilizan para pernos de alta-temperatura para evitar la irritación y garantizar un comportamiento de precarga de torsión-consistente. Algunas especificaciones estructurales prohíben la lubricación de pernos de alta resistencia para mantener un rendimiento constante de la conexión de tipo fricción.

Secuencia de apriete

La secuencia de apriete adecuada es esencial para una distribución uniforme de la precarga en uniones de múltiples pernos. Las conexiones de brida siguen un patrón de apriete-cruzado (en estrella) donde los pernos se aprietan en una secuencia que se alterna a lo largo del diámetro de la brida, generalmente comenzando con un perno, luego el perno 180 grados opuesto, luego 90 grados desde el primero, y así sucesivamente. El apriete se realiza en etapas progresivas - normalmente el 25 % del par final, luego el 50 %, luego el 75 % y luego el 100 %. Esto asegura que la junta se comprima uniformemente y que las caras de la brida permanezcan paralelas. Para uniones atornilladas con cuatro o más pernos, la secuencia de apriete debe documentarse en el procedimiento de instalación y seguirse de manera consistente.

Consecuencias del par insuficiente y excesivo

Un torque insuficiente-provoca aflojamiento de las juntas bajo vibración, fugas en el servicio de fluidos, aumento de la amplitud de la tensión que causa fractura por fatiga y posible separación de las juntas bajo cargas de diseño. Un torque excesivo provoca que el perno ceda (estiramiento permanente), una sección transversal reducida-que debilita el perno, desprendimiento de roscas, grietas por corrosión bajo tensión en materiales susceptibles y compresión excesiva-de la junta en uniones de brida. Ambas condiciones reducen el margen de seguridad de la conexión y aumentan la probabilidad de falla en el servicio. La especificación y el control adecuados del par son esenciales para un rendimiento confiable de las juntas atornilladas.

Soporte relacionado con el par de torsión del fabricante-

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