Uniones transitorias o juntas desmontables

Las uniones desarmables son aquellas que reúnen varias piezas de manera solidaria y forman con ellas una misma pieza; pero que permiten, en todo momento, la separación de las piezas unidas, mediante una maniobra fácil que no deteriora los elementos.

Este sistema es el más frecuentemente empleado, y uno de los medios de unión desarmable más utilizada es el empleo detornillos y tuercas.

En una bicicleta, por ejemplo, se unen con tornillos las piezas del mecanismo de rueda libre, eles y horquilla, manivelas y pedales y llantas. En el montaje de una motocicleta o automóvil intervienen, ordinariamente, cientos de tornillos, tuercas y arandelas, pernos roscados, etc. Todas estas piezas, cuando ello es necesario, (en las reparaciones) se pueden desmontar y volverlas a montar.

Tornillo y tuerca

En las uniones desarmables o desmontables los elementos más empleados son los que poseen roscas como los tornillos y tuercas.

TornilloEn la acepción más amplia, el tornillo es un cilindro parcial o totalmente roscado frecuentemente provisto de cabeza. La parte cilíndrica se llama vástago o caña y mediante la rosca se une a la tuerca.

Tipos de tornilloLos tornillos tienen forma muy variada con el fin de satisfacer múltiples necesidades.Atendiendo a la forma de la cabeza los más comunes son de:

• Cabeza hexagonal.• Cabeza cuadrada.• Cabeza cilíndrica con ranura recta o ranuras cruzadas para

destornillador.• Cabeza avellanada (forma de cono truncado plano).• Cabeza redonda con ranura.• Cabeza cilíndrica con hexágono interior.

Hexagonal (a), redonda o alomada (b), cilíndrica (d, g), avellanada (c, e, f).

NormalizaciónDe acuerdo a la forma de la cabeza se han normalizado los siguientes tornillos:

1. Tornillo avellanado. 2. Cilíndrico. 3. Alomado. 4. Gota de sebo.

Los extremos de tornillo presentan diferentes formas. Habitualmente suele dárseles formas de chaflán; extremo abombado; o dejarlos sin remate ninguno especial.Estos extremos de tornillo están normalizados. Otros tronillos de sujeción tienen punta cónica para colocar piezas de máquina en un eje provisto de una ranura para alojarlos.

Tornillos tirafondos

Los tornillos empleados para uniones desmontables en madera se llaman tirafondos. De estos tornillos hay infinidad de tamaños y variedades. Mediante un taladro y un destornillador se pueden unir piezas de madera firmemente y con la ventaja de que se pueden desensamblar si es necesario.

Uniones mediante los tornillos

Se emplean en especial cuatro: mediante tornillos de unión, espárragos, tornillos pasantes y tornillos prisioneros.

Tornillos de uniónEstán formados por una sola pieza que comprende: el vástago roscado con filetes en la parte inferior, y la cabeza que puede tener forma cónica plana, abombada, redonda o cilíndrica.La unión de dos piezas se hace a través de una de ellas por un agujero pasante sin rosca y se enrosca en otra como una tuerca.

EspárragoEs una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscado en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior (en lugar de cabeza). La sujeción se logra por medio de una tuerca.Los espárragos se colocan apretados a la pieza roscada mediante una herramienta especial, y cuando hay que aflojar o apretar, se hace con la tuerca.

Tornillo pasante

Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. La sujeción se efectúa mediante una tuerca y una arandela.

Tornillo prisionero

El tornillo prisionero es una varilla roscada por un extremo. No tiene cabeza sino una ranura. Su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrando previamente y luego, roscando.

Tuerca

La tuerca es el elemento que, junto con el tornillo, sirve para sujetar piezas. Su forma 1 exterior es diversa y la parte central lleva un agujero roscado dentro del cual se introduce el tornillo con igual tipo y paso de la rosca.

Entre las tuercas, las más empleadas son las hexagonales. Hay tuercas especiales para uniones desmontables frecuentes y que no conviene usar herramientas para el desmontaje. Son las llamadas tuercas mariposa.

En los tornillos sólo se acota el diámetro exterior del mismo guardando relación las demás medidas con dicho diámetro.

• El diámetro de la cabeza del tornillo y el de la tuerca es el doble del diámetro del vástago y de los lados del hexágono de la tuerca.

• La altura de la cabeza y tuerca es igual a 7/10 del diámetro del vástago.

• Para ejecutar la presente lámina se tomará la dimensión del diámetro y, con las fórmulas dadas, se trazarán las demás dimensiones.

• Los radios indican los centros para representar los arcos correspondientes.

Roscas-Hélice

Los tornillos y tuercas provienen y están provistos de rosca. En mecánica se llama rosca a la hélice construida sobre un cilindro con un perfil determinado y de una manera continua y uniforme. La hélice es una curva de longitud indefinida que gira alrededor del eje de un cilindro y que contemporáneamente se separa de éste en cantidades iguales correspondientes a ángulos iguales llamados pasos.Si la hélice es exterior, resulta un tornillo; si es interior, una tuerca.La generación de una rosca se le puede considerar como si un prisma se enrollase alrededor de un cilindro que hace las veces de núcleo.

Chavetas y lengüetas

Son órganos mecánicos destinados a la unión de piezas que deben girar solidarias con un árbol para transmitir un par motriz (volantes, poleas, ruedas dentadas, etc.), permitiendo, a su vez, un fácil montaje y desmontaje de las piezas.

La diferencia entre chaveta y lengüeta radica en su forma de ajustar. La chaveta actúa en forma de cuña, logrando una fuerte unión entre las piezas, tanto respecto a la rotación como a la traslación, por la presión que ejercen las caras superior e inferior de la chaveta; sin embargo, pueden presentar el problema de originar una ligera excentricidad entre las piezas; además, no se pueden utilizar en caso de árboles cónicos.

Por su parte, la lengüeta es de caras paralelas y ajusta lateralmente, pero sin ejercer presión radial, permitiendo en determinados casos el desplazamiento axial entre las piezas.

Arandela

Una arandela es un disco delgado con un agujero, por lo común en el centro. Normalmente se utilizan para soportar una carga de apriete. Entre otros usos pueden estar el de espaciador, de resorte, dispositivo indicador de precarga y como dispositivo de seguro.

Las arandelas normalmente son de metal o de plástico. Los tornillos con cabezas de alta calidad requieren de arandelas de algún metal duro para prevenir la pérdida de pre-carga una vez que el par de apriete es aplicado. Los sellos de hule o fibra usados en tapas y juntas para evitar la fuga de líquidos (agua, aceite, etc.) en ocasiones son de la misma forma que una arandela pero su función es distinta. Las arandelas también son importantes para prevenir la corrosión galvánica, específicamente aislando los tornillos de metal de superficies de aluminio.

En algunos países a las arandelas planas se les conoce con el nombre de "guasa" o "rondana" (México, Colombia), "guacha" (Panamá), o como "huacha" (Perú), así como en Chile se les identifica como "golilla".

Tipos de arandelas

Arandela plana:

• Arandela normal, DIN 125• Arandela ancha, DIN 90218• Arandela gruesa, DIN 433

Arandelas de presión:

• Arandela Grower, DIN 127• Arandela Belleville, DIN 6796• Muelles de platillo, DIN 2093

Arandela dentada:

• Forma "A", dentado externo, DIN 6798A• Forma "J", dentado interno, DIN 6798J

Remache

Un roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma no permanente dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.

Aunque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en día su importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. Esto es debido, en parte, por el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el proceso de unión. Los campos en los que más se usa el remachado como método de fijación son: automotriz, electrodomésticos, muebles, hardware, industria militar, metales laminados, entre otros muchos.

Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones están constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estar constituidos por más de una pieza o componente. Es común denominar a los roblones también remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de unión constituidos por un único elemento.

Las ventajas de las uniones remachadas/roblonadas son:

• Se trata de un método de unión barato y automatizable.• Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.• Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo

que permite acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.• Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible

la cara externa de una de las piezas.

Como principales inconvenientes destacar:

• No es adecuado para piezas de gran espesor.• La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede

conseguir con un tornillo.

Clasificación

Roblones

• Roblón Sólido• Roblón Semitubular• Roblón Tubular• Roblón Bifurcado• Roblón para uniones estancas

Remaches

• Remaches de compresión• Remaches ciegos Remache ciego con mandril de estiramiento Con pasador guiado Roscados Expandidos químicamente

Fallo del mecanismo

En las juntas con un solo remache, los mecanismos básicos de fallo que presentan son:Fallo por cortadura

Es el fallo por cizalladura, en el cual se produce el corte del roblón o remache. El criterio de dimensionado para evitar este tipo de fallo es:

Siendo n el número de secciones que trabajan a cortante, d el diámetro del remache, y Ssy la tensión de fluencia a tracción.

Fallo por aplastamientoConsiste en el aplastamiento de las caras laterales del remache debido a la compresión realizada por las chapas. La distribución de tensiones es compleja, por lo que se considera un modelo simplificado, según el cual, la tensión se obtiene considerando, como área resistente a compresión, la proyección diametral del área de contacto. La tensión de aplastamiento más desfavorable estará en la chapa más delgada. El criterio de diseño para evitar este fallo se calcula como:

siendo tmin el espesor de la chapa más delgada, d el diámetro del remache, y considerando la tensión admisible de aplastamiento el doble de la tensión de fluencia.

Perno

El perno o espárrago es una pieza metálica larga de sección constante cilíndrica, normalmente hecha de acero o hierro. Está relacionada con el tornillo pero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de gran volumen.

Perno con caja excéntrica

Con la popularización de la venta de muebles desmontados para su ensamblaje por el usuario, se han investigado nuevos mecanismos que facilitan el montaje. El perno con caja excéntrica es un mecanismo que permite una fuerte sujeción en muebles de aglomerado de madera sin necesidad de herramientas especializadas, requiriendo sólo un destornillador o llave Allen.

Para su montaje, el perno se introduce manualmente en la pieza con la rosca. La caja excéntrica se encaja en un orificio de la otra pieza. Al superponer ambas piezas y enroscar la excéntrica, las piezas quedan fuertemente sujetas.