UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENOFACULTAD INTEGRAL DEL NORTEINGENIERIA PETROLERA

RESUMEN

Las uniones estructurales mecánicas y adhesivas requieren la combinación de un

número importante de parámetros para la obtención de la continuidad estructural que

exigen las condiciones de diseño. Las características de las uniones presentan

importantes variaciones, ligadas a las condiciones de ejecución, tanto en uniones

mecánicas como especialmente en uniones adhesivas y mixtas (unión mecánica y

adhesiva, también conocidas como uniones híbridas).

Las propiedades mecánicas de las uniones adhesivas dependen de la naturaleza y

propiedades de los adhesivos y también de muchos otros parámetros que influyen

directamente en el comportamiento de estas uniones. Algunos de los parámetros más

significativos son: el acabado superficial de los materiales, área y espesor de la capa

adhesiva, diseño adecuado, secuencia de aplicación, propiedades químicas de la

superficie y preparación de los sustratos antes de aplicar el adhesivo.

Los mecanismos de adhesión son complejos. En general, cada unión adhesiva solo

puede explicarse considerando la actuación conjunta de varios mecanismos de

adhesión. No existen adhesivos universales para un determinado material o

aplicación, por lo que cada pareja sustrato-adhesivo requiere un particular estudio y el

comportamiento obtenido puede variar, significativamente, de uno a otro caso. El fallo

de una junta adhesiva depende del mecanismo cohesión-adhesión, ligado a la

secuencia y modo de ejecución de los parámetros operacionales utilizados en la

unión.

PALABRAS CLAVES

OBJETIVOS

Objetivo General

Objetivos Específicos

Conocer los tipos de uniones roblonadas y el uso que tiene cada una de estas.

DESARROLLO

CONCEPTO: Un roblón es un elemento de acero, empleado para materializar la

unión de estructuras metálicas. De forma genérica también se denominan a

veces remaches opasadores, aunque las uniones roblonadas tienen características

propias (como la ejecución en caliente) que las hacen distintas de otros sistemas de

unión entre planchas metálicas.

La forma del roblón es similar a la de un tornillo, pero sin rosca. La Norma EA-95

distingue tres clases:

Clase E: roblones de cabeza esférica.

Clase B: roblones de cabeza bombeada.

Clase P: roblones de cabeza plana.

El roblón se introduce normalmente en caliente (se solían caldear en hornillos de

carbón hasta alcanzar el rojo-blanco, a una temperatura adecuada para moldearlos) a

través de los agujeros de las chapas metálicas de la unión a realizar. Posteriormente,

la punta del mismo (la parte opuesta a la cabeza), se comprimía mecánicamente con

herramientas accionadas con aire comprimido hasta darle la misma forma que la

cabeza. De esta forma las chapas metálicas quedan unidas, incrementándose la

fuerza de la unión al acortarse los pasadores una vez que se enfrían adquiriendo la

temperatura ambiente. Es esta característica de la instalación en caliente la que hace

distinto el sistema de roblonado a otros tipos de remaches.

Actualmente, prácticamente no se emplean uniones con roblones. La mayoría de las

uniones de estructuras metálicas se realizan mediante tornillos (ordinarios, calibrados,

o de alta resistencia), o mediante soldadura. No obstante, muchas obras importantes

han sido ejecutadas mediante roblones, como por ejemplo, la Torre Eiffel.

UNIONES ROBLONADAS Y REMACHADAS.

Uniones roblonadas son aquellas que para unir se emplea un cilindro recto de

diámetro mayor de 8 mm (Fig. 6) y se remacha mediante uno o varios golpes sobre el

cilindro en caliente hasta que queda ajustado al diámetro del agujero y haciendo

presión sobre las superficies de los materiales a unir (Fig. 6). Se usan para uniones

Figura 6. Proceso de remachado.

sometidas a grandes cargas.

Uniones remachadas, son las uniones realizadas en frío con remaches de pequeños

diámetros, inferiores siempre a 8 mm, y estos pueden ser de acero o de aleaciones

ligeras. Se usan en costuras de chapa delgada.

Las dimensiones fundamentales en una unión remachada son las que se muestran en

la Fig. 7.

Las formas de trabajo más comunes de estas uniones son:

- A cortadura.

- A tracción.

2.2.- Uniones remachadas trabajando a cortadura.2.2.1.- Introducción.

Para calcular la resistencia de estas uniones hay que comprobar los diferentes tipos

de fallo:

Fallo por cortadura.

Fallo por aplastamiento

Fallo por rotura de la chapa

Fallo por cortadura de la chapa (laceración)

Figura 7. Dimensiones fundamentales en una unión remachada.

2.2.2.- Fallo por cortadura.

En el caso de que la tensión cortante a la que está sometido el remache sea superior

a la tensión cortante máxima admisible por este, la unión romperá por la sección del

remache sometida a cortadura (Fig. 9). En este caso la resistencia de la unión

aumentaría si aumenta el diámetro del remache o si aumenta el número de estos, o la

disposición de los mismos (Fig. 10).

Figura 9. Roblón trabajando a simple

cortadura.

Figura 10. Roblón trabajando a doble

cortadura.

Para calcular el número de remaches que se necesitan, se considera que el reparto

de tensiones cortantes es uniforme sobre la sección recta, y se utiliza la siguiente

expresión:

n P

Sr adm

Figura 8. Fallo por tracción en uniones remachadas.

Donde:

n : Número de remaches trabajando a simple cortadura.

P: Carga a tracción que se aplica a las placas en una unión a solape simple.

adm : Tensión admisible a cortadura del material del remache.

Sr: Sección resistente del remache.

2.2.3.- Fallo por aplastamiento.

Este tipo de fallo puede producirse por dos motivos, uno porque el remache sea

aplastado por la placa, otro porque el remache aplaste al material de la placa en la

zona de contacto común. Las tensiones que se producen en esta zona son muy

complejas sin embargo para su cálculo se simplifica considerando que el esfuerzo es

uniforme en el área proyectada de la espiga del remache sobre la placa.

Si las chapas de la unión fueran de distinto espesor, el fallo por aplastamiento se

origina primero en la de menor espesor. Si son iguales puede fallar cualquiera de

ellas.

Para calcular el número de remaches necesarios se utiliza la siguiente expresión:

nc P

d e

c adm

Donde cada valor significa lo siguiente: d: diámetro del agujero.

e: menor espesor de las chapas a unir.

c adm: tensión admisible a compresión. nc: número de remaches.

2.2.4.- Fallo por rotura de la chapa a tracción.

Las secciones de las placas donde están las costuras remachadas son secciones

debilitadas por los agujeros y por tanto, al entrar las placas en carga, podría

producirse el fallo. La norma de ensayos para uniones desestima aquellos ensayos

donde se produce la rotura de las placas; es por este motivo que no se incide más en

este tipo de rotura.

2.2.5.- Fallo por cortadura de la chapa (laceración).

Este fallo se puede producir en la parte de la chapa situada detrás del remache.

Puede evitarse aumentando la superficie que trabaja a cortadura, dando las

suficientes distancias frontales y laterales desde el centro del taladro a los bordes de

la chapa. Las distancias mínimas vienen descritas en la normativa correspondiente.

Clases de roblones2.1- Roblones de cabeza esférica

Entre las clases de roblones que se comercializan normalmente en el mercado para su uso están los roblones denominados de cabeza esférica.

La forma geométrica que tienen los roblones de cabeza esférica se puede ver representada en la figura adjunta.

- Designación:

Los roblones de cabeza esférica se designan con la sigla E, seguida del diámetro de la espiga o caña en mm, el signo "x", la longitud de la espiga del roblón en mm, y por último suele finalizar la designación con la referencia a la norma que se ha empleado.

Ejemplo de designación de roblón de cabeza esférica:

E 10x10 NBE EA-95   (norma española)

- Dimensiones:

Las dimensiones para los roblones de cabeza esférica, así como el diámetro del agujero donde van alojados, se encuentran normalizados y sus valores se indican en la siguiente tabla:

- Peso de los roblones:

A continuación se proporciona una tabla con el peso de 1.000 roblones de cabeza esférica, en función de su tipo y de la longitud de su caña, considerando un peso específico para el acero de 7,85 kg/dm3.

Peso de los roblones de cabeza esférica (continuación):

 2.2- Roblones de cabeza bombeada

Continuando con los tipos de roblones, otra de las clases de roblones que se comercializan usualmente en el mercado son los llamados roblones de cabeza bombeada.

Los roblones de cabeza bombeada tienen la forma geométrica que se puede ver representada en la figura adjunta.

- Designación:

Los roblones de cabeza bombeada se designan con la sigla B, seguida del diámetro de la caña o vástago en mm, el signo "x", la longitud de la caña del roblón en mm, y por último suele finalizar la designación con la referencia a la norma que se ha empleado en su designación.

Ejemplo de designación de roblón de cabeza bombeada:

B 22x70 NBE EA-95   (norma española)

- Dimensiones:

Las dimensiones de cada tipo de roblón y el diámetro del agujero donde van alojados están normalizados y sus valores se indican en la siguiente tabla:

- Peso de los roblones:

A continuación se proporciona una tabla con el peso de 1.000 roblones de cabeza bombeada, en función de su tipo, de la longitud de su caña y considerando un peso específico para el acero de 7,85 kg/dm3.

Peso de los roblones de cabeza bombeada (continuación):

 2.3- Roblones de cabeza plana

Y por último, además de las anteriores ya mencionadas, otra de las clases de roblones que se comercializan normalmente en el mercado son los roblones de cabeza plana.

Los roblones de cabeza plana tienen la forma geométrica que se puede ver representada en la figura adjunta.

- Designación:

Los roblones de cabeza plana se designan con la sigla P, seguida del diámetro de la caña o vástago del roblón en mm, el signo "x", la longitud de la caña del roblón en mm, y por último, suele finalizar la designación con la referencia a la norma que se ha empleado en su designación.

Ejemplo de designación de roblón de cabeza plana:

P 20x40 NBE EA-95   (norma española)

- Dimensiones:

Las dimensiones de cada tipo de roblón y el diámetro del agujero donde van alojados están normalizados y sus valores se indican en la siguiente tabla:

- Peso de los roblones:

A continuación se proporciona una tabla con el peso de 1.000 roblones de cabeza plana, en función de su tipo, de la longitud de su caña y considerando un peso específico para el acero de 7,85 kg/dm3.

Peso de los roblones de cabeza plana (continuación):

Materiales para roblones

De entre los distintos materiales que se pueden emplear para la fabricación de roblones destaca el acero, debido a que es un material de gran aplicación en la industria y construcción civil, motivado por su ventajosa relación entre las prestaciones de resistencia y durabilidad frente al precio o facilidad en su fabricación.

No obstante, los roblones de acero van a ser más pesados, por lo que no se recomienda emplearlos en aquellas aplicaciones donde se requiera de estructuras ligeras (componentes de vehículos, aplicaciones aerospacial...), limitándose su uso en el ámbito de la construcción, maquinaria y decoración.

Así pues, en función de la aplicación habrá que escoger el tipo de material más adecuado para el bulón, dado que no todos los materiales ofrecen las mismas prestaciones de resistencia mecánica, resistencia a la oxidación, a la corrosión, o bien, al comportamiento frente a la temperatura o su resistencia a la fatiga ante solicitaciones de tipo cíclicas.

Además, otro factor a tener en cuenta es el empleo de roblones en uniones entre distintos metales donde posiblemente se vayan a originar pares galvánicos, que favorecerá la corrosión de unos metales frente a otros.

• Acero:

Para unir piezas de acero se emplearán roblones también de acero cuya calidad y tipo será función del tipo de los aceros que se vayan a unir. De esta forma, los roblones empleados tendrán las características que se especifican en las siguientes tablas de calidades de los aceros:

Propiedades mecánicas de los aceros según norma europea EN:

Propiedades mecánicas de los aceros según norma americana:

Se recomienda el marcado en relieve de la clase de acero de los roblones en su cabeza para distinguirlos.

Aluminio:Se pueden emplear roblones en aleaciones de aluminio para unir piezas igualmente de aluminio y que no requieran resistir grandes solicitaciones de esfuerzos. Es muy ventajoso su empleo en aquellas aplicaciones donde se requiera de estructuras ligeras de poco peso. Se recomienda consultar el tutorial nº 110 "Propiedades mecánico-químicas del aluminio" para consultar los distintos tipos de aleaciones de aluminio disponibles recomendadas según su aplicación.

Titanio: Los roblones fabricados con aleaciones de titanio ofrecen las mismas prestaciones que los de aluminio, con la particularidad de poder ofrecer además mayor resistencia mecánica para el mismo tamaño de roblón y poder resistir también mayor rango de temperatura.

Cobre: Los roblones de cobre son muy fáciles de montar debido a la gran ductilidad que presenta el cobre. No obstante sólo soportan esfuerzos bajos. Se recomienda consultar el tutorial nº 112 "Propiedades mecánico-químicas del cobre" para acceder a los distintos tipos de aleaciones de cobre disponibles recomendadas según su aplicación. Otros materiales empleados en la fabricación de roblones son el níquel (especialmente aleaciones de las familias monel e inconel) o el bronce que son fáciles de montar debido a la gran ductilidad del material, aunque los roblones de bronce sólo sirvan para soportar esfuerzos relativamente bajos.

RESULTADOS

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://oa.upm.es/22235/1/RICARDO_GARCIA_LEDESMA.pdf

http://www.mlt-lacing.com/es/uniones-metalicas/uniones-con-remaches

http://es.slideshare.net/alexmartinpro/tipos-de-uniones

https://prezi.com/cfmb6ms_jvvc/tema-4-uniones-remachadas/

ANEXOS