TORNILLO-TUERCA

TORNILLO

Un tornillo es un elemento mecánico cilíndrico, generalmente metálico, dotado de una cabeza y una caña roscada, y que se emplea para fijar unas piezas con otras. Aplicándole una fuerza de torsión en su cabeza con la herramienta apropiada se introduce en un orificio roscado o atraviesa piezas para acoplarse a una tuerca.

Utilidad

El tornillo es en realidad un mecanismo de desplazamiento (el sistema tornillo-tuerca transforma un movimiento giratorio en uno longitudinal), pero su utilidad básica es la de unión desmontable de objetos, dando lugar a dos formas prácticas de uso:

Combinado con una tuerca permite comprimir entre esta y la cabeza del tornillo las piezas que queremos unir. En este caso el tornillo suele tener rosca métrica y es usual colocar arandelas con una doble función: proteger las piezas y evitar que la unión se afloje debido a vibraciones. Lo podemos encontrar en la sujeción de farolas o motores eléctricos, abrazaderas, estanterías metálicas desmontables...

Empleando como tuerca las propias piezas a sujetar. En este caso es usual que el agujero de la pieza que toca la cabeza del tornillo se taladre con un diámetro ligeramente superior al del tornillo, mientras que la otra pieza (la que hace de tuerca) esté roscada. Se emplea para sujetar chapas (lavadoras, neveras, automóviles...) o piezas diversas (juguetes, ordenadores...) sobre estructuras.

Identificación

Todo tornillo se identifica mediante 5 características básicas: cabeza, diámetro, longitud, perfil de rosca y paso de rosca.

• La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados (Los más usuales son llaves fijas o inglesas, destornilladores o llaves Allen). Las más usuales son la forma hexagonal o cuadrada, pero también existen otras (semiesférica, gota de sebo, cónica o avellanada, cilíndrica...).

• El diámetro es el grosor del tornillo medido en la zona de la rosca. Se suele dar en milímetros, aunque todavía hay algunos tipos de tornillos cuyo diámetro se da en pulgadas.

• La longitud del tornillo es lo que mide la rosca y el cuello juntos.

• El perfil de rosca hace referencia al perfil del filete con el que se ha tallado el tornillo; los más empleados son:

Las roscas en "V" aguda suelen emplearse para instrumentos de precisión (tornillo micrométrico, microscopio...); la Witworth y la métrica se emplean para sujeción (sistema tornillo-tuerca); la redonda para aplicaciones especiales (las lámparas y portalámparas llevan esta rosca); la cuadrada y la trapezoidal se emplean para la transmisión de potencia o movimiento (grifos, presillas, gatos de coches...); la dientes de sierra recibe presión solamente en un sentido y se usa en aplicaciones especiales (mecanismos dónde se quiera facilitar el giro en un sentido y dificultarlo en otro, como tirafondos, sistemas de apriete...).

• El paso de rosca es la distancia que existe entre dos crestas consecutivas.

Si el tornillo es de rosca sencilla, se corresponde con lo que avanza sobre la tuerca por cada vuelta completa. Si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso.

Es importante aclarar que según el perfil de la rosca se define el tipo de rosca. Los más comunes para sujeción son Withworth y métrica. Estos tipos de rosca están normalizados, lo que quiere decir que las dimensiones de diámetro, paso, ángulo del filete, forma de la cresta y la raiz, etc... ya están predefinidas.

La rosca métrica se nombra o designa mediante una M mayúscula seguida del diámetro del tornillo ( en milímetros). Asi, M8 hace referencia a una rosca métrica de 8 mm de grosor.

Si el tornillo es métrico de rosca fina (tiene un paso menor del normal), la designación se hace añadiendo el paso a la nomenclatura anterior. Por ejemplo, M20x1,5 hace referencia a un tornillo de rosca métrica de 20 mm de diámetro y 1,5 mm de paso.

SISTEMA TORNILLO-TUERCA

Se emplea en la conversión de un movimiento giratorio en uno lineal continuo cuando sea necesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicación muy grandes. Esta utilidad es especialmente apreciada en dos aplicaciones prácticas:

• Unión desmontable de objetos. Para lo que se recurre a roscas con surcos en "V" debido a que su rozamiento impide que se aflojen fácilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir (en este caso emplea como tuerca un orificio roscado en el propio objeto) o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca.

Empleando como tuerca el propio material se usa en sistemas de fijación de poleas, ordenadores, cerraduras, motores, electrodomésticos.

Aprisionando el objeto entre el tornillo y la tuerca se usa en: estructuras metálicas, unión de chapas finas, como eje de giro en objetos articulados (cama de hospital, compás, gafas...), etc.

• Mecanismo de desplazamiento. Para lo que suelen emplearse roscas cuadradas (de uno o varios hilos) debido a su bajo rozamiento. Se encuentra en multitud de objetos de uso cotidiano: grifos, tapones de botellas y frascos, lápices de labios, barras de pegamento, elevadores de talleres, gatos de coche, tornillos de banco, presillas, máquinas herramientas, sacacorchos...

Por ejemplo, en el caso de los grifos nos permite abrir (o cerrar) el paso del agua levantando (o bajando) la zapata a medida que vamos girando adecuadamente la llave.

Cuando el avance lineal exige mucha precisión (por ejemplo en los instrumentos de medida) este mecanismo sustituye con gran ventaja al sistema cremallera-piñón.

Descripción

Para el buen funcionamiento de este mecanismo necesitamos, como mínimo, un tornillo que se acople perfectamente a una tuerca (o a un orificio roscado).

Este sistema técnico se puede plantear de dos formas básicas:

• Un tornillo de posición fija (no puede desplazarse longitudinalmente) que al girar provoca el desplazamiento de la tuerca.

En la barra engomadora el tornillo no se desplaza, pero su giro hace que el cilindro de cola suba o baje debido a que esta es la que hace de tuerca.

• Una tuerca o un orificio roscado fijo (no puede girar ni desplazarse longitudinalmente) que produce el desplazamiento del tornillo cuando este gira (El grifo antes estudiado puede ser un ejemplo de este funcionamiento).

TIRAFONDOS

Se utilizan para pared y madera.

Para instalarlos en pared se perfora ésta al diámetro adecuado, se inserta un taco de plástico y a continuación se introduce el tornillo que rosca a presión el taco, quedando así fuertemente sujeto al soporte.

También se utiliza para el atornillado de elementos de madera.

Imagen 13. deu ferretería. Copyright.	Imagen 14. deu ferretería. Copyright.

AUTORROSCANTES

Imagen 15. Wikipedia. Creative Commons.

Se les denominan autorroscantes porque abren su propio camino.

Se usan en láminas o perfiles metálicos, porque permiten unir metal con madera, metal con metal, metal con plástico o con otros materiales.

Tienen la mayor parte de su caña cilíndrica y el extremo en forma cónica. Pueden tener distintas formas de cabeza. La rosca es delgada, con su fondo plano, para facilitar el “agarre”.

Estos tornillos están completamente tratados (desde la punta hasta la cabeza) y sus bordes son más afilados que el de los tornillos para madera.

Imagen 16. Wikipedia. Creative Commons.

BULÓN

Imagen 17. Isftic. Creative Commons.

Es un tornillo de gran tamaño que se enrosca en una tuerca y que sólo está roscado en el extremo de su caña.

Las piezas que une un bulón no van roscadas y para que éste pueda ser introducido en ellas sin dificultad, tienen un diámetro ligeramente superior al del bulón.

Se manipulan mediante llaves especiales, y se usan con maquinaria pesada, vías férreas,...

Suelen ir provistos de arandelas, que son delgados discos perforados, de metal o de plástico, utilizados para soportar aprietes.

TORNILLO DE UNIÓN

El tornillo de unión es semejante a los bulones, pero no se rosca a una tuerca sino que la pieza más alejada de la cabeza del tornillo hace la función de tuerca, por lo que tiene que estar roscada.

Se emplea este tipo de unión cuando se tiene que unir piezas de poco espesor a otras de gran grosor.

PRISIONERO

El prisionero es un tornillo que se rosca en una pieza y se alojan en el hueco practicado en la otra.

Se usan, sobre todo, cuando es necesario que una pieza permanezca fija sobre otra, sin desplazamientos ni giros.

Imagen 18. Importper. Copyright.

ESPÁRRAGO

Es una varilla cilíndrica roscada en ambos extremos y con la parte central sin roscar.

Se emplean para unir piezas grandes y costosas con otras más sencillas que requieren ser desmontadas con regularidad. La utilización del espárrago nos permite desmontar sólo la pieza sencilla y así preservar la rosca de la pieza costosa.

Imagen 19. Isftic. Creative Commons.

PERNO

El perno es un elemento cilíndrico largo, con cabeza redondeada por un extremo, y que en el otro extremo se asegura por medio de un pasador una chaveta o una tuerca.

Se emplean para unir varias piezas y pueden desarrollar funciones de apoyo, de articulación y de anclaje.

.

UNIONES ROSCADAS

Una unión roscada la constituye un tornillo o un tornillo-tuerca del mismo tipo de rosca.

Rosca derecha o izquierda

Según se talle el surco (o, figuradamente, se enrolle el plano) en un sentido u otro tendremos las denominadas rosca derecha (con el filete enrollado en el sentido de las agujas del reloj) o rosca izquierda (enrollada en sentido contrario). La más empleada es la rosca derecha, que hace que el tornillo avance cuando lo hacemos girar sobre una tuerca o un orificio roscado en el sentido de las agujas del reloj (el tornillo empleado en los grifos hace que estos cierren al girar en el sentido de las agujas del reloj, lo mismo sucede con lo tapones de las botellas de bebida gaseosa o con los tarros de mermelada).

Rosca sencilla o múltiple

Se pueden tallar simultáneamente uno, dos o más surcos sobre el mismo cilindro, dando lugar a tornillos de rosca sencilla, doble, triple... según el número de surcos tallados sea uno, dos, tres. La más empleada es la rosca sencilla, reservando las roscas múltiples para mecanismos que ofrezcan poca resistencia al movimiento y en los que se desee obtener un avance rápido con un número de vueltas mínimo (mecanismos de apertura y cierre de ventanas o trampillas).

TORNILLO-TUERCA

UNIONES NO ROSCADAS

UNIONES, RIGIDAS, DESMONTABLES, NACHAVETADAS

Las uniones de chaveta son uniones soltables, en las cuales las piezas que deben realizar un movimiento 

rotativo, se unen entre sí, a través de elementos de unión de arrastre de forma; estos son las chavetas.

Unión de chaveta: 

1 chaveta, 2 eje, 3 buje 

Las uniones de chaveta son realizadas, con el fin de: 

- unir piezas de máquinas, que deben realizar un movimiento rotativo, con un giro de circulación exacto; 

- asegurar piezas de máquinas en su posición, con uniones por aprietamiento y cónicas, de tal forma que 

pueden realizar un movimiento rotativo con giro de circunvalación exacto; 

- unir piezas de máquinas con ejes, de tal forma que pueden realizar un movimiento axial de 

desplazamiento hacia acá, y hacia acá, garantizando también un movimiento rotativo. 

Ventajas especiales de las uniones de chaveta: 

- garantía del giro de circulación exacto de las piezas; 

- estabilidad de la unión, también cuando se transmiten fuerzas de giro mayores. 

Desventajas: 

- La unión do soporta cargas de cambio frecuente por adherencia de choque. 

Cuando se trabajan los ejes y los bujes, a través de formas especiales, se garantiza entonces una unión 

directa de las piezas rotativas, por medio de esta deformación. En ese caso no es necesario el empleo de 

chavetas adicionales. Estos ejes se denominan como ejes perfilados. El buje se trabaja de acuerdo al perfil 

del eje. 

Las uniones de chaveta se diferencian de acuerdo a la función de la chaveta en la unión. 

Uniones de chaveta de ajuste: Estas sirven para la fijación de una pieza de una máquina sobre un eje, 

cuando la pieza de la máquina sobre el eje no se debe desplazar. Las chavetas se instalan en ranuras de 

ajuste exacto del eje y transmiten solamente las fuerzas rotativas entre el eje y el buje. 

Uniones de chaveta deslizante: Estas sirven para la fijación de piezas de máquinas sobre un eje, cuando 

las piezas de arrastre deben ser desplazas axialmente sobre el eje, por ejemplo en los engranajes. Las 

chavetas se fijan con tornillos cilíndricos avellanados, de tal forma que se impide un deslizamiento de la 

chaveta en la ranura. 

Unión de ejes perfilados: En la unión de bujes con ejes perfilados en arcos circulares o ejes de chaveta, 

se emplean los principios de la unión de chaveta de ajuste o de chaveta deslizante. Para la unión de bujes 

y ejes dentados de entalladura, se emplea el principio de la unión de chavetas de ajuste 

Unión de chaveta de ajuste: Unión de muelle deslizante: 

1 chaveta de ajuste 1 chaveta deslizante 

2 eje 2 eje 

3 buje 3 buje 

4 ranura de la chaveta de ajuste en el eje 4 ranura de la chaveta deslizante en el eje 

UNIONES, RIGIDAS, DESMONTABLES, CON PASADORES

Las uniones con pasadores se diferencian conforme a la función de los pasadores en la unión de 

piezas sueltas. Unión con pasadores de fijación: 

Fijación de dos piezas sin arrastre de fuerza, por ejemplo para la fijación de dos ruedas dentadas sobre el 

eje, cuando se transmiten solamente momentos de giro muy reducidos. Se emplean todos los tipos de 

pasadores. 

Unión con pasadores de fijación 

1 pasador 

2 rueda dentada 

3 eje 

Unión con pasador de arrastre de una pieza de una maquina a través de otra, por Ej.: en engranajes 

conmutables o en embragues, que se conmutan en estado de quietud. Se emplean pasadores cilíndricos, 

pasadores de ajuste estriados y pasadores elásticos. 

1 pieza constructiva fija (unión con muelle elástico) con pasadores de arrastre 

2 pieza constructiva suelta 

Unión con pasador de sujeción: simplemente el mantener fija una pieza a otra. Se emplean los pasadores 

cilíndricos y pasadores estriados. 

Unión con pasadores de sujeción 

1 pasadores de sujeción con muelle 

2 pieza constructiva movible 

3 pieza constructiva fija 

Unión con pasador de articulación: unión movible o giratoria de dos piezas. 

Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores estriados cilíndricos y pasadores estriados cilíndricos 

centrales.

Unión con pasadores articulada 

1 pasador articulada 

2 parte articulada - I 

3 parte articulada - II 

Unión con pasador elástica: la fijación de dos piezas en una posición más exacta de la una a la otra. Se 

emplean pasadores cónicos, pasadores cilíndricos y pasadores elásticos estriados. 

Unión con pasador elástico 

1 unión por tornillo de las 3 piezas constructivas 

2 pasadores elásticos

3 pieza constructiva I (tapa) 

4 pieza constructiva II (anillo intermedio fijado) 

5 pieza constructiva III (caja) 

Unión con pasador de seguridad: aseguramiento de piezas de maquinas para evitar que se suelten por si 

solas a causa de las cargas dinámicas. (Vibración) Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores cónicos y 

pasadores estriados.

Unión con pasadores de seguridad 

1 pasador de seguridad 

2 tornillo 

3 pieza constructiva I 

4 pieza constructiva II 

Unión con pasador de cizallamiento: aseguramiento de piezas de maquinas contra una sobrecarga en una 

unión directa de piezas - en caso de presentarse un exceso de carga se parte el pasador e impide un daño 

de las piezas de la maquina que están unidas. Se emplean pasadores cilíndricos

Unión con pasadores de seguridad 

1 pasadores de cizallamiento 

2 eje - I 

3 casquillo 

4 eje II 

UNIONES, MOVILES, GIRATORIAS.

Los elementos de unión móvil son partes de piezas, piezas complejas o subconjuntos destinados a impedir 

unos movimientos y favorecer otros. Ejemplo poleas. Dispositivo mecánico de tracción o elevación, 

formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la 

circunferencia de la rueda. 

UNIONES, MOVILES, DESLIZANTES.

Son aquellas en la que una de las dos piezas es fija, y la otra se desliza a través de esta, con 

lubricante o ayuda de un tercer elemento. (Ejemplo: ballestas, muelles). 

Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para 

muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas 

se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1), llamada hoja maestra, va curvada en sus 

extremos formando unos ojos en los que se montan unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al 

soporte del bastidor por medio de unos pernos o bulones

UNIONES, MOVILES, FLEXIBLES

 Existen varios tipos de uniones mecánicas disponibles para cumplir con la necesidad más específica
requerida por los distintos usuarios, cada uno de los diseños proporciona una adecuada fuerza de sujeción
a las uniones mecánicas sin disminuir la integridad de la armazón de la cinta transportadora: algunas
ventajas de las uniones mecánicas son: Vicente Capote Luna.
Página 13 de 13
 Las uniones mecánicas se instalan rápidamente.
 La instalación de grapas metálicas es un proceso más sencillo que la vulcanización.
 Las uniones mecánicas son una alternativa más económica.
 Las uniones mecánicas permiten realizar manutención preventiva.
Las cintas transportadoras con unión mecánica permiten ser retiradas para manutención y limpieza de los
equipos. Sistema de unión deslizante de cuerpos geométricos", caracterizado por constar de un remache
elástico, Fig. n1, que une dos o mas figuras geométrica entre si formando una cadena articulada
y deslizante entre cuerpos a través de sus uniones, practicadas en la periferia de los mismos,
por las cuales se deslizan los remaches a modo de correderas Fig. n 2 y n 3, pudiendo cambiar
las guías de posición permaneciendo todas unidas, consiguiéndose múltiples formas geométricas.

Ver mas en: http://www2.fe.ccoo.es/andalucia/docu/p5sd6113.pdf

UNIÓN DE PIEZAS

Las estructuras y las máquinas están constituidas, generalmente, por elementos mecánicos y piezas unidas entre sí. A veces es necesario poder desmontar las piezas de un conjunto sin que éstas sufran ningún daño, mientras que en otras ocasiones las uniones deben mantenerse permanentemente.

Durante el desarrollo de este tema desglosaremos los distintos tipos de uniones, las fácilmente desmontables y las permanentes, diferenciando las características de cada una de ellas y conociendo los distintos métodos de realización de las uniones

UNIONES, RÍGIDAS, DESMONTABLES, ATORNILLADAS

Unión desmontable de objetos:  Para lo que se recurre a roscas con surcos en "V" debido a que su rozamiento impide que se aflojen fácilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir (en este caso emplea como tuerca un orificio roscado en el propio objeto) o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca.

En ocasiones los elementos y las piezas que constituyen una máquina se deben poder desunir por diferentes motivos.

 En ese caso es necesario que los elementos que mantenían la unión permitan esta función con facilidad, dejando las piezas en las mismas condiciones que antes de haber sido unidas. 

Este tipo de uniones fácilmente desmontables se pueden realizar de distintas formas

ESFUERZO, FLEXIÓN Y TORSIÓN

Esfuerzo, Flexión y Deformación

http://es.slideshare.net/benitomaneiro/presentacin-benito-21354330

http://es.slideshare.net/manuera15/esfuerzo-y-flexin-21139104

ESFUERZO:

 Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se distribuyen en toda el área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia.

DEFORMACIÓN: 

La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.

ELASTICIDAD:

 La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas sustancias, tales como los gases poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero los sólidos pueden poseer, además, elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico se concibe como uno que recobra completamente su forma y sus  dimensiones originales al retirarse el esfuerzo.