Fundamentos de Uniones Atornilladas: Clasificación, Tipos de Rosca y Calidad del Acero

Medios de Unión: Definición y Clasificación

Los tornillos son piezas metálicas compuestas por una cabeza (generalmente de forma hexagonal), un vástago liso y una parte roscada que permite el sellado mediante una tuerca y una arandela. Su colocación se realiza en frío.

Los tornillos se utilizan en las construcciones desmontables y en la unión de elementos prefabricados en taller al llegar a la obra, facilitando así su transporte y montaje.

Clasificación de Tornillos Estructurales

Los tornillos se clasifican en tres tipos principales:

• Tornillos Ordinarios (T)
• Tornillos Calibrados (TC)
• Tornillos de Alta Resistencia (TR)

Diferencias Geométricas (Ordinarios vs. Calibrados)

Los tornillos ordinarios y calibrados se diferencian básicamente en sus características geométricas:

• En los tornillos ordinarios, el diámetro del agujero es 1 mm más grande que el del vástago.
• En los tornillos calibrados, ambos diámetros están ajustados.

Tornillos de Alta Resistencia (Pretensados)

Los tornillos y tuercas ordinarias y calibradas tienen rosca triangular ISO de paso grueso. Los tornillos de alta resistencia, también llamados pretensados, se conocen por las siglas TR o por la sigla M (métrica) continuada por el diámetro d de la caña y la longitud l del vástago, seguidos del número que especifica la calidad del acero utilizado en su fabricación.

Ejemplo de designación de un tornillo pretensado o de alta resistencia: M 20x55-10.9, o bien, TR 20x55-10.9.

Las uniones ejecutadas con tornillos de alta resistencia (TR) resultan más rígidas, menos deformables y presentan un mejor comportamiento en estado límite de servicio que las realizadas con tornillos ordinarios o calibrados.

Tipos de Rosca Normalizada

Las roscas están normalizadas, existiendo dos tipos fundamentales:

• La rosca Métrica ISO.
• La rosca Whitworth.

Diferencias entre Rosca Métrica ISO y Rosca Whitworth

Las principales diferencias entre estos tipos de rosca son:

• Ángulo de las espiras: Para las roscas Métrica ISO, los ángulos de las espiras son de 60° y los tornillos se redondean en el fondo de la rosca. Por el contrario, para las roscas tipo Whitworth, el ángulo de los flancos es de 55° y tanto el fondo como las puntas del fileteado en el tornillo van redondeados.
• Unidades de medida: En las roscas métricas, las medidas se expresan en milímetros (mm), mientras que en la Whitworth se expresan en pulgadas.

Acotación de Roscas

En las roscas interiores se acotan los siguientes parámetros:

• El diámetro nominal de la rosca (d).
• La longitud útil de roscado (b).
• La profundidad del taladro ciego previo al roscado (l).

(Nota: Estos parámetros suelen representarse en planos técnicos).

Categorías de Uniones Atornilladas

Las uniones atornilladas se clasifican dependiendo de la manera en que trabajan los tornillos, en cinco categorías, denominadas A, B, C, D y E, según lo indicado en la nueva Instrucción de Acero Estructural (EAE).

Esta clasificación se divide en dos grupos principales:

• Categorías A, B y C: Corresponden a uniones en las que los tornillos están solicitados en dirección normal a su eje, es decir, trabajan a corte (cortantes).
• Categorías D y E: Son uniones en las que los tornillos están solicitados en la dirección de su eje, es decir, trabajan a tracción.

Montaje de Uniones Atornilladas

Como norma general, en los montajes que se realicen, los agujeros para tornillos deben disponerse de forma que se dificulte la corrosión de las piezas a unir y se permita la colocación de los tornillos o bulones de una manera fácil.

Calidad del Acero en Tornillería

Los fabricantes de tornillería tienen la obligación de indicar los valores de resistencia mecánica del material según las normas de fabricación. Los símbolos se marcan en la cabeza del tornillo. En las tuercas, esta información se encuentra en el lateral o en la superficie de apoyo.

Según la normativa EN ISO 898-1, existen dos tipos de nomenclaturas. La información por números consta de dos cifras separadas por un punto que representan la calidad del material:

Primer número (antes del punto)

Indica la RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (R) del acero. El valor se obtiene multiplicando el número por 100 Newton sobre milímetro cuadrado (N/mm²).

Segundo número (después del punto)

Indica el límite elástico, es decir, la relación del PUNTO DE FLUENCIA PROPORCIONAL (Rp) respecto a la RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (Rp / R).