Teoría del empernado

Función de los pernos y las tuercas

Los elementos de sujeción roscados se utilizan en la industria para ensamblar productos que van desde tuberías hasta equipos pesados de movimiento de tierras, desde grúas hasta puentes, y mucho más. Su función principal es crear una fuerza de sujeción en toda la unión de forma que esta pueda soportar las condiciones de funcionamiento sin aflojarse.

Los pernos apretados correctamente usan sus propiedades elásticas, y para trabajar bien deben comportarse como resortes. Cuando se aplica carga, el perno se estira e intenta regresar a su longitud original. Esto crea una fuerza de compresión en todos los miembros de la unión.


 
Comportamiento de pernos y tuercas
La elasticidad se define mediante la Ley de Hooke: El esfuerzo en un perno es directamente proporcional a su deformación. La relación esfuerzodeformación de un perno tiene una zona elástica y una zona plástica. La Ley de Hooke se cumple en la zona elástica.

Todo el alargamiento aplicado dentro de la zona elástica se libera cuando se retira la carga. La magnitud del alargamiento aumenta cuando se aplica más carga. Cuando un perno se somete a esfuerzos que superan su carga de prueba (la carga máxima bajo la cual un perno se comportará de forma elástica), el alargamiento elástico cambia a deformación plástica y la deformación dejará de ser proporcional al esfuerzo.
En la deformación plástica una parte del alargamiento permanecerá después de retirarse la carga. Al punto donde ocurre este alargamiento permanente se le llama límite elástico. Si se continúa aplicando carga se lleva al perno a un punto en el cual comienza a fallar y que constituye su punto de resistencia máxima. En este punto de resistencia máxima, si se aplica fuerza adicional al perno el mismo continuará alargándose hasta que finalmente se rompa. Al punto en el cual el perno se rompe se le llama punto de fractura.

Debe prestarse atención al grado del perno utilizado ya que los grados de perno varían en la zona elástica.

 
Precarga
El objetivo principal de un perno y una tuerca es apretar piezas con la fuerza correcta para prevenir aflojamiento durante el funcionamiento. El término precarga se refiere a la carga en un perno inmediatamente después de haberse apretado.

La magnitud de precarga (carga residual) es de gran importancia ya que la unión puede fallar si la carga en el perno es muy demasiado alta, demasiado baja o no uniforme en cada perno.

Cargas de pernos desiguales pueden causar:
  • Que algunos pernos queden flojos y otros sobrecargados.
  • Aplastamiento de la junta en un lado, con fuga en el otro lado

La precarga normalmente es dictada por el diseño de la unión, (consulte Enerpac integridad de unión empernada) para información sobre tipos comunes de juntas o contacte con su representante local.

Métodos de apriete

Hay dos modos fundamentales de apriete: "No controlado" y "Controlado".

Apriete no controlado
Usa equipos y/o procedimientos que no pueden medirse. La precarga se aplica al montaje de perno y tuerca usando martillo y llave inglesa u otros tipos de herramientas de impacto.

Apriete controlado
Emplea equipos calibrados y que permiten medición, sigue procedimientos establecidos y se realiza por personal entrenado. Hay dos técnicas principales: Apriete con torque y tensionado de pernos.

1. Apriete con torque - Logra una precarga en un montaje de perno y tuerca mediante la tuerca, de una forma controlada usando una herramienta.
2. Tensionado de pernos - Logra una precarga en un montaje de perno y tuerca estirando axialmente el perno usando una herramienta.

 



Ventajas del apriete controlado

Cargas de perno conocidas, controlables y precisas
Emplea herramientas con salidas controlables y usa cálculos para determinar los ajustes requeridos en las herramientas.

Uniformidad de carga de los pernos
De especial importancia en uniones con juntas ya que se requiere compresión consistente y pareja para que la junta sea efectiva.

Operación segura siguiendo procedimientos establecidos
Elimina las actividades peligrosas propias del apriete no controlado manual y requiere que los operarios estén preparados y sigan los procedimientos.

Reduce los tiempos de operación aumentando así la productividad
Reduce el tiempo de apriete y la fatiga del operario al reemplazar el esfuerzo manual con el uso de herramientas controladas.

Resultados confiables y repetitivos
Usando equipos probados y calibrados, siguiendo procedimientos y empleando operarios preparados se obtienen consistentemente resultados conocidos.

Los resultados correctos desde la primera vez
Se eliminan muchas de las incertidumbres que rodean las fallas de uniones en servicio al garantizar desde la primera vez el montaje y apriete correcto de la unión.

 

 

POWERFUL SOLUTIONS. GLOBAL FORCE.