Parámetros de cálculo

Basado en ISO 898, ASME B1.1 y VDI 2230









Resultados del cálculo

Par recomendado:
—
Fuerza de precarga objetivo:
—
Coeficiente de fricción (factor k):
—
Rango de par mín.-máx.:
—

Pautas de ajuste:

Paso 1: Apriete a mano hasta que quede ajustado
Paso 2: Aplicar 30% de torque final
Paso 3: Aplicar 70% de torque final
Paso 4: Aplicar 100% de torque final con un movimiento suave

Cómo funciona la calculadora

Normas de referencia

Normas internacionales:

  • VDI 2230:2015 – Cálculo sistemático de uniones atornilladas sometidas a altas tensiones
  • ISO 898-1 – Propiedades mecánicas de los elementos de fijación – Pernos, tornillos y espárragos
  • ASME B1.1 – Roscas de tornillo en pulgadas unificadas
  • DIN 946 – Relación par-precarga para fijaciones roscadas
  • ECSS-E-HB-32-23A – Manual de fijaciones roscadas (ESA)

Fórmula básica de par

El par de apriete necesario se calcula utilizando:

T = k × F × d

donde:

  • T — par de apriete (N·m)
  • k — coeficiente de par (normalmente 0,15-0,25)
  • F — fuerza de precarga deseada (N)
  • d — diámetro nominal del perno (m)

Cálculo de la fuerza de precarga

La fuerza de precarga está determinada por:

F = σ_y × A_s × utilización

donde:

  • σ_y — límite elástico del material del perno (MPa)
  • Como — área de tensión de tracción (mm²)
  • utilización — porcentaje de límite elástico utilizado

Factor K (coeficiente de par)

El factor k depende de la fricción de la rosca y de la superficie del cojinete:

  • Seco/sin lubricar: k = 0,20-0,25
  • Ligeramente engrasado: k = 0,15-0,18
  • Disulfuro de molibdeno: k = 0,10-0,12
  • Recubrimiento de PTFE: k = 0,08-0,10

Clases de resistencia de los pernos

Las clases de pernos métricos indican la resistencia a la tracción y al rendimiento:

  • Clase 8.8: 800 MPa de tracción, 640 MPa de fluencia
  • Clase 10.9: 1000 MPa de tracción, 900 MPa de fluencia
  • Clase 12.9: 1200 MPa de tracción, 1080 MPa de fluencia

Consideraciones importantes

  • Utilice siempre herramientas dinamométricas calibradas
  • Limpie las roscas antes del montaje
  • Aplique torque en pasos graduales para juntas críticas
  • Considere la relajación del torque en articulaciones blandas
  • Tenga en cuenta el par predominante en las tuercas de seguridad
  • Si es necesario, vuelva a apretar después del asentamiento inicial.

Factores de seguridad

  • Cargas estáticas: 75-85% de rendimiento típico
  • Cargas dinámicas: 50-65% de rendimiento recomendado
  • Seguridad crítica: Se requiere análisis adicional
  • Pernos reutilizados: Reducir el par en 10-20%

Ejemplos de uso y guía de selección de valores

Ejemplo 1: Conexión de brida de bomba

Guión: Conexión de la bomba al motor con protección de acoplamiento

  • Tamaño del perno: M12
  • Calificación: 8.8
  • Lubricación: Ligeramente engrasado
  • Precarga: 75% (estándar)
  • Tipo de articulación: Duro (acero con acero)
  • Método: Llave dinamométrica manual
  • Resultado: 78 N·m (58 ft·lb)
  • Nota: Apretar en cruz
Ejemplo 2: Brida de recipiente a presión

Guión: Línea de vapor de alta presión con junta en espiral

  • Tamaño del perno: M20
  • Calificación: 10.9
  • Lubricación: disulfuro de molibdeno
  • Precarga: 85% (alto rendimiento)
  • Tipo de articulación: Suave (con junta)
  • Método: Tensor hidráulico
  • Resultado: 340 N·m (251 ft·lb)
  • Crítico: Siga la secuencia ASME PCC-1
Ejemplo 3: Pernos de la culata del motor

Guión: Conjunto de culata de motor de automóvil

  • Tamaño del perno: M10
  • Calificación: 12.9
  • Lubricación: Aceite de motor
  • Precarga: 90% (máximo)
  • Tipo de articulación: Agujero roscado
  • Método: Par + ángulo
  • Resultado: 65 N·m + giro de 90°
  • Nota: Aplicación de par a fluencia

Cómo elegir valores

Selección del grado del perno
  • Clase 4.6/Grado 2:
    • Aplicaciones no críticas
    • Sólo cargas ligeras
    • Opción de bajo costo
  • Clase 8.8/Grado 5:
    • Ingeniería general
    • La opción más común
    • Buena relación resistencia/costo
  • Clase 10.9/Grado 8:
    • Aplicaciones de alta resistencia
    • Cargas dinámicas
    • Posibilidad de reducir el número de tornillos
  • Clase 12.9:
    • Máxima fuerza
    • Aplicaciones críticas
    • Se requiere manipulación especial
Selección de lubricación
  • Seco (k=0,20): Resultados inconsistentes, evitar si es posible
  • Petróleo ligero (k=0,15): Elección estándar, consistente
  • Pasta de molibdeno (k=0,10): Cargas elevadas, acero inoxidable
  • PTFE (k=0,08): Mínima fricción, precarga precisa
  • Antiagarrotamiento: Utilice el factor k especificado por el fabricante
Guía de selección de precarga
  • 50% Rendimiento:
    • Equipos vibratorios
    • Desmontaje frecuente
    • Componentes de aluminio
  • 75% Rendimiento:
    • Juntas estáticas estándar
    • Conjuntos de acero
    • La mayoría de las aplicaciones
  • 85-90% Rendimiento:
    • articulaciones críticas
    • No se permite separación de articulaciones
    • Solo aplicaciones de ingeniería
Consideraciones sobre el tipo de articulación
  • Articulación dura:
    • Contacto de metal con metal
    • Relajación mínima
    • Se aplican valores de par estándar.
  • Articulación blanda:
    • Juntas, juntas tóricas presentes
    • Espere una relajación de 10-20%
    • Puede que sea necesario volver a apretarlo
  • Agujeros roscados:
    • Comprobar el enganche de la rosca (2×D mín.)
    • Cuidado con tocar fondo
    • Considere el helicoil para el aluminio
Secuencia de apriete
  • Patrón de 4 pernos: Patrón cruzado (1-3-2-4)
  • Patrón de 6 pernos: Patrón de estrella
  • Brida circular: 180° opuestos, luego 90°
  • Pases múltiples: 30% → 70% → 100% → verificar
  • Bridas grandes: Utilice el método heredado ASME PCC-1