Sistemas de Unión Industrial: Métodos, Componentes y Aplicaciones

En el ámbito de la tecnología industrial, la elección del sistema de unión adecuado es crucial para garantizar la resistencia, durabilidad y eficiencia de cualquier estructura o componente. A continuación, se detallan los principales tipos de sistemas de unión, sus características, usos y consideraciones importantes.

Tipos de Sistemas de Unión

• Atornillado: Unión mediante tornillos y tuercas.
• Remachado: Unión con remaches, que deforman su extremo para fijar piezas.
• Elementos Adhesivos: Unión a través de sustancias que pegan las superficies.
• Engatillado: Unión por deformación mecánica de los bordes de las chapas.
• Grapas: Unión mediante elementos metálicos en forma de U.
• Soldadura: Unión por fusión de materiales.
• Soldadura Blanda: Unión a baja temperatura con un metal de aportación.

Uniones Atornilladas

El atornillado es uno de los métodos de unión más versátiles y comunes en la industria.

Uso de la Unión por Tornillos

Los tornillos se utilizan ampliamente en la fijación de diversos componentes, tales como:

• Puertas
• Aletas
• Paragolpes
• Faros
• Paneles interiores
• Refuerzos estructurales
• Y muchos otros elementos que requieren uniones desmontables.

Ventajas y Desventajas de los Tornillos

La elección de tornillos como sistema de unión implica considerar sus pros y contras:

• Ventajas:
  • Fácil montaje y desmontaje: Permite reparaciones y sustituciones sencillas.
  • Unión de diferentes materiales: Capacidad para unir componentes de distinta naturaleza.
  • Unión con discontinuidad: No requiere una superficie continua para la unión.
  • Alta resistencia a la temperatura: Mantienen sus propiedades en un amplio rango térmico.
  • Poco equipamiento para su uso: Herramientas básicas son suficientes para su instalación.
• Desventajas:
  • Oxidación: Susceptibles a la corrosión si no tienen recubrimientos adecuados.
  • Necesita reaprietes: Pueden aflojarse con el tiempo debido a vibraciones o cargas.
  • Debilita el soporte fijado: La perforación para el tornillo reduce la integridad del material base.
  • Mayor peso: Contribuyen al peso total del conjunto, lo que puede implicar mayor consumo de combustible, mayores impuestos y mayor contaminación en vehículos.

Tornillos para Aluminio

Para la unión de componentes de aluminio, es fundamental que los tornillos cuenten con un recubrimiento especial que prevenga la corrosión galvánica. Los recubrimientos más comunes incluyen:

• Cadmio (Cd)
• Níquel (Ni)
• Zinc (Zn)

Partes de un Tornillo

Un tornillo se compone de varias partes esenciales:

• Cabeza: Su forma varía en función del esfuerzo a soportar, la ubicación y la herramienta de apriete. Ejemplos comunes son: hexagonal, Allen, plana, de seguridad.
• Rosca: Determina la dureza y el tipo de unión. Se define por su métrica, paso y tipo de rosca.
• Cuello: La parte lisa entre la cabeza y la rosca, si existe.

Partes de la Rosca

La rosca de un tornillo se caracteriza por los siguientes elementos:

• Diámetro exterior
• Cresta
• Ángulo de los flancos
• Valle
• Filete
• Paso (distancia entre crestas)
• Flanco
• Diámetro interior

Indicaciones en la Cabeza del Tornillo

La cabeza de un tornillo a menudo lleva grabados que indican propiedades importantes como:

• Dureza del material
• Calidad del tornillo
• Par de apriete recomendado

Significado de la Numeración de los Tornillos

La numeración grabada en los tornillos, como 8.8 o 10.9, indica su resistencia a la tracción en N/mm² (Newtons por milímetro cuadrado).

Ejemplo de Nomenclatura: M24x2x60

Esta designación se interpreta de la siguiente manera:

• M: Indica que es una rosca métrica.
• 24: Diámetro exterior de la rosca en milímetros.
• 2: Paso de la rosca (distancia entre crestas) en milímetros.
• 60: Longitud total del tornillo, incluyendo la rosca y el cuello (si existe).

Tipos de Tuercas

Existen diversas tuercas diseñadas para diferentes aplicaciones:

• Hexagonal plana
• Autoblocante (con inserto de nylon o deformación)
• Ciega (con un extremo cerrado)
• Mariposa (para apriete manual)
• Remachable (para fijación en chapas delgadas)

Tornillos de Rosca Chapa

Los tornillos de rosca chapa están diseñados específicamente para fijar elementos a chapas delgadas sin necesidad de una tuerca. Se utilizan comúnmente en:

• Aletas delanteras
• Faros
• Paragolpes
• Ópticas
• Tapizados

Su utilidad depende del material de la chapa y la función requerida.

Uniones Remachadas

El remachado es un método de unión permanente, ampliamente utilizado en estructuras que requieren alta resistencia.

Remaches Calientes

Los remaches calientes se utilizan para soportar grandes esfuerzos mecánicos, especialmente en elementos de gran peso y donde se requieren elevadas resistencias a la tracción y al cizallamiento.

Uso de Remaches Calientes

Son comunes en la construcción de:

• Edificios
• Aviones
• Puentes
• Barcos

Inconvenientes de los Remaches Calientes

• Carrocería muy rígida: Puede limitar la absorción de energía en impactos.
• Mayor peso de la carrocería: Implica mayor consumo de combustible, mayores impuestos y mayor contaminación.
• Sustitución compleja: Requiere herramientas específicas y un proceso laborioso.
• Ruidos y vibraciones: Pueden generarse en la unión con el tiempo.

Remaches Fríos

Los remaches fríos se instalan sin necesidad de calentamiento previo, siendo más versátiles para ciertas aplicaciones.

Remaches Ciegos o de Tracción

Estos remaches son muy frecuentes en la sustitución parcial y total de piezas exteriores de aluminio. Se utilizan en elementos como:

• Matrículas
• Alzacristales
• Molduras

Existen dos tipos principales:

• Estándar
• Broca o flor (que se expande en forma de flor al ser remachado)

Remaches Macizos de Aluminio y Estampados

El remache macizo de aluminio se emplea casi siempre en la fabricación de carrocerías de aluminio, tanto en piezas estructurales como en exteriores, debido a su alta resistencia y ligereza.

Reglas Básicas para Remaches Fríos

Para una unión remachada eficaz, se deben considerar las siguientes reglas:

• Tipo de material a unir: Elegir el remache compatible con los materiales.
• Diámetro del agujero: Debe ser ligeramente superior al diámetro del remache.
• Largo del remache: Se calcula como ((suma de todos los espesores a unir x 1.5) + (suma de todos los espesores)).
• Diámetro del remache: Generalmente, se recomienda que sea (el espesor de la pieza con mayor espesor x 3).

Uniones Adhesivas

Los adhesivos ofrecen soluciones de unión con ventajas específicas, como la distribución uniforme de tensiones y la capacidad de unir materiales disímiles.

Tipo de Adhesivo a Elegir

La selección del adhesivo adecuado depende de múltiples factores:

• Materiales a unir
• Temperatura de aplicación y de servicio
• Exposición a aceites, disolventes u otros productos químicos
• Rigidez requerida de la unión
• Tiempo de curado necesario

Adhesivo de Poliuretano

Los adhesivos de poliuretano son ampliamente utilizados en la industria automotriz para la fijación de:

• Lunas
• Spoilers
• Alerones

Ofrecen una adhesión media y una buena elasticidad, lo que los hace ideales para componentes que requieren cierta flexibilidad.

Características del Poliuretano

• Capacidad para unir y sellar una gran variedad de superficies.
• Gran resistencia al agua y a productos químicos.
• No presentan alteraciones en un amplio rango de temperaturas, desde -40°C hasta 80°C.
• Mala resistencia a la radiación ultravioleta (UV), lo que puede requerir protección adicional.

Tipos de Poliuretano

• 1K (Monocomponente): Se utiliza en taloneras, alerones, lunas y parabrisas. No es adecuado para molduras.
• 2K (Bicomponente): Ideal para carrocerías, ya que ofrece un curado más rápido y una unión más rígida que el 1K.

Adhesivo Epoxi

Los adhesivos epoxi son conocidos por su gran poder de unión, especialmente en piezas metálicas.

Se utilizan para la unión de piezas de acero y aluminio. Ofrecen un gran poder de unión, aunque con una flexibilidad limitada.

Tipos de Adhesivos Epoxi

• 1K (Monocomponente): Requiere calor (aproximadamente 80°C) para su curado.
• 2K (Bicomponente): Compuesto por una resina epoxi y un endurecedor químico que reaccionan al mezclarse.
• Cinta Moldeable: Después de amasarla, adquiere una consistencia similar a la plastilina y, una vez curada, se vuelve tan dura como el acero.

Ventajas de la Resina Epoxi

• Gran poder de relleno, ideal para rellenar huecos.
• Alta resistencia al cizallamiento y a la tracción.
• Ofrecen buena resistencia química.
• Resisten temperaturas de hasta 180°C.
• Tiempo de manipulación de 15 a 30 minutos.
• Tiempo de secado variable, desde 5 minutos hasta 24 horas, dependiendo del tipo y las condiciones.
• Excelente adhesión sobre acero (hasta 200 kg/cm²) y buena adhesión sobre plásticos (hasta 20 kg/cm²).

Fijación de Lunas

La forma en que se fijan las lunas varía según el tipo de vehículo.

• En automóviles, las lunas suelen ir pegadas con adhesivos de poliuretano.
• En vehículos comerciales, autobuses e industriales, las lunas a menudo van calzadas.

Lunas Calzadas

Las lunas calzadas se fijan mediante un burlete. Este burlete dispone de una ranura en la que se introduce el cristal (se coloca en la luna antes del montaje) y, posteriormente, se ajusta la pestaña del burlete con el marco de la carrocería, asegurando la luna en su posición.

Partes Más Habituales de Fijación de Piezas Metálicas

Las técnicas de unión son fundamentales en la reparación y fabricación de estructuras metálicas, incluyendo:

• Sustituciones parciales o totales de carrocerías de aluminio.
• Sustitución de techos soldados con láser.
• Sustitución de laterales de vehículos comerciales.
• Pasos de rueda con fijación lateral trasera.

Uniones Engatilladas

Las uniones engatilladas se utilizan para unir dos chapas delgadas, generalmente con un espesor entre 0.5 y 0.9 mm. Este método se encuentra en:

• Paneles de puerta
• Capós
• Portones traseros
• Unión de algún lateral trasero con el paso de rueda

Consiste en doblar y entrelazar los bordes de las chapas para crear una unión mecánica.