Herramienta de ingeniería gratuita
Calculadora de par de apriete de pernos
Calcule el par requerido para lograr la fuerza de precarga adecuada del perno. Admite roscas métricas de paso grueso y fino, UNC imperial y múltiples condiciones de lubricación.
Esta calculadora fue desarrollada y verificada por el equipo de ingeniería de Vibromera, fabricante de los instrumentos portátiles de balanceo Balanset.
Resultados
- 1Apriete manual de todos los pernos hasta contacto
- 2Apriete hasta — (30% del par) en patrón
- 3Apriete hasta — (70% del par) en patrón
- 4Apriete hasta — (100% del par) — movimiento suave
Fórmula de cálculo del par
El par de apriete requerido se calcula utilizando el método simplificado del factor de tuerca VDI 2230:
- T — par de apriete (N·m)
- K — coeficiente de par / factor de tuerca (0.10–0.25)
- F — fuerza de precarga objetivo (N)
- d — diámetro nominal del perno (m)
Fuerza de precarga
- S — base de resistencia: Rp (límite elástico) o Sp (tensión de prueba)
- As — área de resistencia a la tracción (mm²)
- η — factor de utilización (0.50–0.90)
Ecuación de Kellermann-Klein
Referencia del Factor K
| Condición de la superficie | Factor K | Notas |
|---|---|---|
| Seco | 0.20–0.25 | Dispersión alta |
| Aceite ligero | 0.14–0.18 | Más común |
| MoS₂ | 0.10–0.12 | Cargas altas, acero inoxidable |
| PTFE | 0.08–0.10 | Precaución: sobrepasar el par |
| Chapado en zinc | 0.17–0.20 | Depende del recubrimiento |
| Antifricción | 0.11–0.13 | Alta temperatura |
| Parche de cera | 0.09–0.11 | OEM automotriz |
Clases de propiedad del perno (ISO 898-1)
| Clase | Rm | Rp | Sp | Aplicación |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | 225 | No crítico |
| 5.6 | 500 | 300 | 280 | General |
| 8.8 | 800 | 640 | 580/600 | Estructural estándar |
| 10.9 | 1040 | 940 | 830 | Alta resistencia |
| 12.9 | 1220 | 1100 | 970 | Crítico, carga máxima |
Ejemplos prácticos
K=0.16, F=640×84.3×0.75=40,464 N → T=0.16×40464×0.012=77.7 N·m
K=0.12, F=900×245×0.75=165,375 N → T=0.12×165375×0.020=397 N·m
- Sobre-apriete desploma la rosca o fractura el perno
- Sub-apriete → aflojamiento, fugas, falla por fatiga
- Calibrar llaves dinamométricas anualmente
- Limpiar las roscas antes del montaje
- No reutilizar pernos de clase 10.9+
- Esta es una estimación de ingeniería — pruebe según ISO 16047 para uniones críticas
T = K × F × d, donde K es el coeficiente de torque (0.10–0.25), F es la fuerza de precarga (N), d es el diámetro nominal (m).
Para un análisis detallado: la ecuación de Kellermann-Klein separa la fricción de la rosca y la fricción de la superficie de apoyo.
El factor K combina la fricción de la rosca y la fricción de la superficie de apoyo. Se determina según ISO 16047 al 75% de la carga de prueba.
- En seco: 0.20–0.25
- Aceite: 0.14–0.18
- MoS₂: 0.10–0.12
- PTFE: 0.08–0.10
Estándar: 75% de Rp. Rango: de 50% (servicio ligero) a 90% (servicio crítico). Para un diseño riguroso, use Sp en lugar de Rp.
La lubricación reduce considerablemente el factor K. En seco K≈0.22 frente a PTFE K≈0.09. Aplicar el torque para condiciones secas a un perno lubricado = apriete excesivo severo.
Varias pasadas con un patrón en cruz/estrella: apriete de asentamiento → 30% → 70% → 100%. Vuelva a revisar después de 24h de operación.
T = F × [P/(2π) + 1.154·μth·d₂ + μb·(Do+dh)/4]. Separa la fricción de la rosca de la fricción de la superficie de apoyo.
Paso fino = mayor área resistente, mayor precarga, mejor resistencia a las vibraciones, pero mayor riesgo de barrido de la rosca. Se usa en los sectores automotriz y aeroespacial.
Los pernos de clase 10.9+ no deben reutilizarse después de aplicar la precarga de diseño. Los pernos de apriete hasta la fluencia son de un solo uso. Los de clase 8.8 pueden reutilizarse si no están dañados.
Herramienta: de clic ±5%, digital ±2%. Pero la variación de la fricción causa una dispersión de la precarga de ±25-30%. Para uniones críticas: apriete por torque y ángulo o tensado hidráulico.
ISO 16047 = ensayos (medir el factor K en elementos de fijación reales). VDI 2230 = diseño (calcular el perno requerido, la precarga y el torque). Son complementarios.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
