Tornillería y sistema de sujeción

En este segundo artículo de nuestro blog vamos a hablar sobre tornillería y sistemas de sujeción.

Probablemente no es el tipo de tema que tratéis con vuestros amigos cuando habláis sobre 4x4, pero la verdad es que es una cuestión importante y no está de más profundizar en ella para saber escoger los elementos adecuados a la hora de crear una unión en tu 4x4, ya que de ello dependerá la sujeción y la firmeza de los accesorios que instalemos en nuestro todo terreno.

En el artículo anterior vimos la magnitud de las tensiones que se generan en un todo terreno cuando hacemos un uso medianamente exigente de él. Hoy vamos a ver los elementos que disponemos para crear uniones atornilladas a la altura de estas tensiones.

Como todos sabemos, para crear una unión atornillada necesitamos tornillos, arandelas y tuercas. Pero existen diferentes tipos de cada uno de estos elementos, diseñados para aportar cualidades extra en función de las necesidades de cada unión.

Comencemos por los tornillos

Existen infinidad de variedades de tornillos para uniones sobre todo tipo de materiales. Nosotros nos vamos a centrar en los más utilizados para uniones metal-metal y concretamente, los más adecuados para instalar accesorios metálicos de carrocería sobre vehículos, como por ejemplo estribos, paragolpes, estructuras u otros soportes metálicos.

Las principales diferencias entre los tornillos que podemos encontrar para este fin son el material, acabado, tipo de cabeza y rosca.

Materiales

Aunque existen materiales como el aluminio, duraluminio, latón o plástico, nos centraremos en lo que nos interesa, el acero y el titanio.

Acero

Se utilizan en infinidad de aplicaciones en la industria por su elevada resistencia mecánica y su gran durabilidad. Permiten mantener precargas muy elevadas (par de apriete) y se pueden someter a tratamientos para variar sus cualidades.

Acero inoxidable

Mayor dureza que los de acero al carbono y una gran resistencia a la corrosión en ambientes húmedos y adversos. Resisten un gran número de agentes químicos. Son especialmente apropiados para uso general en los todoterreno. Éste debería ser el material de los tornillos de uso común en nuestros todoterreno.

Titanio

Son muy comunes en aeronáutica por su bajo peso (un 40% menos que el acero) y su enorme resistencia a la corrosión. En la industria también son muy valorados por su elevada resistencia mecánica y en especial, a los agentes químicos. Resisten prácticamente a todos los ácidos.

Acabados

Dentro de los tornillos de acero podemos encontrar diferentes acabados para agregarles propiedades extra.

Galvanizados

Se someten a un proceso de galvanizado aplicando una capa superficial de zinc para aumentar su resistencia a la corrosión. Su calidad anticorrosiva es óptima. En ambientes muy húmedos la oxidación del zinc genera un polvo de carbonato de zinc que supone una protección extra a la corrosión. También se suelen llamar tornillos cincados y aunque se producen bajo diferentes procesos, ambos consiguen el mismo resultado.



Cadminizados

Poseen un recubrimiento superficial de cadmio que resiste satisfactoriamente en ambientes muy húmedos. No generan residuos derivados de su oxidación, por lo que son apropiados para uniones de precisión con altas precargas.



Zinc Niquel

Este proceso proporciona una protección extrema a la corrosión y una elevada resistencia a la tenacidad, incluso a alta temperatura. Son muy utilizados en automoción e industria naval.



Fosfatados

El fosfatado consiste en aplicar un recubrimiento de ácido fosfórico mediante procesos de inmersión o aspersión que reacciona con el material base para conseguir una protección anticorrosiva. Suelen tener un color negro o grisáceo y su aplicación está destinada generalmente pasa su uso en interiores. No es el tratamiento más adecuado para ambientes húmedos o agresivos.



Pavonados

Este acabado se consigue mediante la inmersión del material en una solución de tinte oscura, la cual le proporciona un acabado estético de color negro oscuro. También tienen cierta propiedad anticorrosiva, aunque no son adecuados para ambientes húmedos o agresivos. Se suelen utilizar para aportar estética y para su uso en interiores.

Tipos de cabeza

Existen innumerables tipos de cabeza para tornillos en función de las necesidades de su aplicación. En automoción se suelen utilizar generalmente cabezas hexagonales, torx y allen.

Generalmente, lo más recomendable para nuestros todoterreno son las cabezas hexagonales, ya que son las más extendidas, permiten aplicar precargas elevadas y siempre es más probable tener la llave adecuada en situaciones improvisadas. Aunque para la sujeción de accesorios exteriores puede ser útil utilizar la variedad de tornillos torx “inviolables” para prevenir la sustracción de dichos accesorios.



Roscas

Los tipos de roscas más extendidos son las que corresponden a las normativas ISO y Whitworth.

Whitworth

La rosca Whitworth (inglesa) se caracteriza por la forma de la rosca y la manera de medir el paso. Es el tipo de rosca más antiguo que se conoce y se utiliza generalmente en Inglaterra. Para determinar el paso de rosca se menciona el número de hilos por pulgada.

ISO

Es el tipo de rosca más extendido en Europa. Existen diferentes tipos de pasos para esta normativa, los más utilizados son la estándar y paso fino. Éste último son más resistentes a la tracción y a la torsión dado el mayor número de hilos. También son muy útiles para ajustes que requieran una mayor precisión.

Respecto a los tornillos cabe mencionar que existen diferentes calidades, aunque éste es un tema muy extenso que dejaremos para otro artículo, ya que para explicarlo bien sería necesario un artículo entero.



Arandelas

Como en el resto de componentes, existen multitud de tipos de arandelas para aportar calidad a la fijación. Como comentario, generalmente no se les otorga mucha importancia a las arandelas, pero lo cierto es que una buena sujeción que perdure en el tiempo sin aflojarse puede conseguirse sencillamente utilizando las arandelas adecuadas.

Dentro de los tipos de arandelas más extendidos encontramos los siguientes tipos:

Arandelas planas

Es el tipo de arandelas más extendido. Se utilizan para repartir la precarga aplicada al tornillo en una superficie mayor y proteger la superficie de apoyo y su acabado de la fricción generada al apretar el tornillo.



Arandelas dentadas

Este tipo de arandelas contienen una mayor cantidad de carbono, lo cual les supone un aporte extra de dureza y cuentan con una superficie dentada, orientada en sentido contrario al del desatornillado para evitar que el tornillo se afloje. Se utilizan en uniones de materiales blandos como el acero al carbono para asegurar que el material de la arandela se pueda hincar sobre el material base y así asegurar su funcionalidad.



Arandelas Grower

Son arandelas de seguridad. Impiden el aflojamiento por vibración de la unión aplicando presión hacia ambos lados de la misma. Se componen de un material elástico similar al de la fabricación de muelles y tienen forma de espiral de una sola vuelta, aunque también existen de doble vuelta. Este tipo de arandelas son muy efectivas contra el aflojamiento de uniones por vibración.



Arandelas de estanqueidad

Este tipo de arandelas se utiliza para crear una unión estanca, tal y como su nombre indica. Son muy apropiadas para instalaciones sobre la carrocería de los vehículos, tales como focos sin soporte, bacas, viseras y cualquier accesorio que vaya fijado directamente a la carrocería, especialmente en el techo.

Tuercas

Otra con la que comúnmente jugamos para conseguir una sujeción fiable y duradera son las tuercas.

Las más conocidas para uniones metal-metal son las tuercas hexagonales. Dentro de este tipo de tuercas encontramos diversos tipos:




Tuercas hexagonales ciegas

Se utilizan en uniones donde el perno no deba atravesar la tuerca. De ese modo, la tuerca queda cerrada en su cabeza y se evita que entre suciedad al interior de la rosca. Para este tipo de tuercas, el tornillo debe tener una longitud apropiada a la profundidad del cuello de la tuerca.



Tuercas con arandela embutida

Este tipo de tuercas incorpora una arandela embutida en el propio cuerpo de la tuerca con unas estrías en su parte inferior que impiden el afloje involuntario de la unión.



Tuercas autoblocantes

Este tipo de tuerca es muy utilizado debido a su efectividad en el bloqueo del tornillo. Incorporan un aro de nylon en uno de los extremos del cuello que se ajusta al tornillo a presión impidiendo que éste se afloje por vibración.



Tuercas almenadas

También llamadas tuercas de castillo por la forma de la propia tuerca. La cara exterior de estas tuercas está compuesta por una serie de muescas radiales y rectangulares para insertar pasadores bloqueando la posición de la tuerca respecto al tornillo. Son muy comunes en ejes, rótulas y transmisiones.



Tuercas remachables

Para uniones en las que no podamos acceder a ambos lados de la unión para insertar los tipos de tuercas anteriormente vistos, tenemos las tuercas remachables. Este tipo de tuercas no son adecuadas para fijaciones que deban resistir grandes tensiones debido a que van fijadas a presión, por lo que, de ser el caso las evitaremos dentro de lo posible. En el caso de no poder evitarlas, lo adecuado es ampliar el número de puntos de fijación para que, en conjunto supongan una sujeción fiable. Este tipo de tuercas se instalan mediante remachadoras especiales y son una buena solución para instalaciones desmontables.

Como podéis ver, la mayoría de variaciones que presentan las tuercas y las arandelas están orientadas a impedir que la unión se afloje involuntariamente. Generalmente, el principal causante del aflojamiento involuntario son las vibraciones o el movimiento que pueda tener la superficie sobre la cuál estemos atornillando.

Con todos estos datos, podríamos concluir que para uniones metal-metal en nuestros vehículos, salvo en casos especiales, una buena combinación sería utilizar tornillos de acero inoxidable (de una calidad adecuada), con tuercas autoblocantes y arandelas planas. Aunque cada unión tiene sus propias necesidades y por ello debemos asegurarnos que la combinación de elementos sea la adecuada.

Para una mayor seguridad, podemos agregar una arandela grower entre la arandela plana y el tornillo. De esta manera no dañaremos la pintura y le sumaremos un aporte extra de seguridad. En el caso de utilizar arandelas grower, no es necesario utilizar dos arandelas por unión. Con una arandela grower por cada unión es suficiente.

Esperamos que toda esta información os haya sido útil. En próximos artículos profundizaremos un poco más en las calidades de los tornillos y cómo descifrar sus características a través de su simbología.