Uniones Mecánicas

1. Uniones Desmontables

1.1. Atornillado

La composición de una unión roscada siempre consta de un tornillo y una tuerca. Su uso está presente en la inmensa mayoría de máquinas y elementos de unión, con formas y tamaños muy variados para cubrir todas las necesidades existentes.

La unión atornillada se utiliza en soluciones que no requieren una rigidez especial o que deben ser desmontadas en repetidas ocasiones. Sus principales características son:

• Facilidad en el desmontaje.
• Localización de la zona de unión por su aspecto fácilmente reconocible.
• Posibilidad de unir distintos materiales.
• Buen comportamiento a distintas temperaturas.
• No requiere preparación de las superficies a unir.
• No requiere útiles o herramientas especializadas para su realización.
• Altas concentraciones de tensiones en las zonas de tuercas o tornillos.
• Sistema de unión relativamente lento.

Los elementos que intervienen en este tipo de unión son:

• Tornillos.
• Espárragos.
• Tuercas.
• Arandelas.

Las Roscas

Una rosca es un hueco helicoidal construido sobre una superficie cilíndrica, con un perfil determinado y de manera continua y uniforme. Se produce al girar dicha superficie sobre su eje y desplazar una cuchilla paralelamente al mismo.

Este tipo de mecanizado es característico de los dispositivos de sujeción, tales como tornillos, espárragos, pernos de anclaje, tuercas, etc.

Elementos y Dimensiones Fundamentales de las Roscas

• Hilo o Filete: Superficie prismática en forma de hélice que constituye la rosca.
• Flancos: Caras laterales de los filetes.
• Cresta: Unión de los flancos por la parte exterior.
• Fondo: Unión de los flancos por la parte interior.
• Vano: Espacio vacío entre dos flancos consecutivos.
• Núcleo: Volumen ideal sobre el que se encuentra la rosca.
• Base: Línea imaginaria donde el filete se apoya en el núcleo.
• Diámetro Exterior (dext): El diámetro mayor de la rosca.
• Diámetro Interior (dt): El diámetro menor de la rosca.
• Diámetro Medio (dmed): Aquel que resulta en un ancho de filete igual al del vano.
• Diámetro Nominal (d): Diámetro utilizado para identificar la rosca, que suele ser el diámetro mayor.
• Ángulo de Flancos (a): Ángulo que forman los flancos en un plano axial.
• Profundidad o Altura (h): Distancia entre la cresta y la base de la rosca.
• Paso (p): Distancia entre dos crestas consecutivas, medida en dirección axial. En roscas cuyas dimensiones se expresan en pulgadas, el paso se suele indicar por el número de hilos o filetes que caben en una pulgada de longitud.
• Avance (a): Distancia recorrida por la hélice en dirección axial al girar una vuelta completa (paso de la hélice). Representa la distancia que avanza la tuerca al girar una vuelta completa en el tornillo.

Clasificación de las Roscas

Existen varios métodos de clasificación de las roscas atendiendo a sus propiedades:

• Según la posición de la rosca.
• Según la forma del filete.
• Según el número de filetes.
• Según el sentido de la hélice.

Según la Posición de la Rosca

• Rosca Exterior o Tornillo: La rosca se talla sobre un cilindro exterior.
• Rosca Interior o Tuerca: La rosca se talla sobre un cilindro interior (taladro).

Según la Forma del Filete

• Roscas Triangulares:
  • Rosca Whitworth.
  • Rosca Métrica.
  • Rosca de tubo blindado de acero.
• Roscas Trapeciales:
  • Rosca Trapecial.
  • Rosca en Diente de Sierra.
• Roscas Redondas:
  • Rosca Redonda.
  • Rosca Eléctrica.

Según el Número de Filetes

• Rosca de una Entrada: Si tiene un solo hilo o filete; es el caso más habitual.
• Rosca de Varias Entradas: Si tiene varios hilos o filetes, permitiendo obtener grandes avances.

Según el Sentido de Avance de la Hélice

• Rosca a Derecha: La tuerca avanza al girarla en el sentido de las agujas del reloj; es el caso más habitual.
• Rosca a Izquierda: La tuerca avanza al girarla en el sentido contrario a las agujas del reloj.

La norma distingue muchos tipos de roscas, entre los que destacamos los enumerados anteriormente (si se desea, existe una tabla más extensa en el anexo de la presente unidad didáctica).

1.2. Engatillado

Las uniones engatilladas se utilizan en elementos compuestos por chapa. El engatillado consiste en realizar un pliegue o solución plegada en el lateral o final de un tubo, de forma que se pueda empalmar con otra chapa o tubo, ya sea directamente o mediante la utilización de una tercera pieza.

Se utiliza en tubos de ventilación, chimeneas, cubiertas de tejados, cerramientos de chapa, etc. Normalmente, las piezas vienen preparadas de fábrica, pero muy a menudo el pliegue se realiza in situ.

1.3. Uniones Desmontables en Tuberías

En el ámbito de las tuberías, existen diversos sistemas de unión desmontables que garantizan la estanqueidad y facilitan el mantenimiento.

Uniones Roscadas

Uno de los sistemas de unión de tuberías es la unión roscada, en la que, como en todos los elementos roscados, se necesita un macho y una hembra. Los tubos siempre van roscados en su extremo con una rosca macho, y los accesorios (codos, tes, reducciones, válvulas) pueden ser macho o hembra.

Uniones Embridadas

En las uniones desmontables de tuberías, un sistema común es el de juntas de estanqueidad por bridas.

Una brida se podría definir como una chapa plana de grosor considerable, en forma de círculo, con un agujero central para la tubería y varios agujeros radiales para los tornillos. Soldada en el extremo de un tubo, permite atornillarlo a otro que lleva otra brida, intercalando una junta entre ambas para dar continuidad estanca a la tubería.

Uniones Mediante Racores de Junta Plana

Este tipo de racores está formado por tres piezas: una contiene un alojamiento para la junta plana; la otra también tiene asiento plano y rosca macho; y la tercera, una tuerca hexagonal que envuelve la primera, arrastrándola al roscar y presionándola sobre la segunda, logrando la estanqueidad con una junta plana entre los dos asientos planos.

Uniones Mediante Racores Esfera Cono

Son un tipo de racores en los que la estanqueidad se logra por la unión de metal contra metal. Constan de tres piezas: una terminada en forma esférica, la otra en forma de cono, y una tercera que empuja la primera al roscar sobre la segunda, presionando e introduciendo la forma esférica en el cono. La estanqueidad se consigue por compresión de las piezas metálicas y no requiere ningún tipo de junta.

Racores Ermeto

El sistema Ermeto consiste en la unión estanca de dos tubos entre sí, o entre tubo y accesorio, mediante la interposición de un anillo especial. El tubo calibrado a unir se inserta dentro de una tuerca, y el otro elemento, llamado incrustador, va roscado.

2. Uniones Fijas

Se denominan uniones fijas a aquellas que no se pueden desmontar o que, para hacerlo, requieren la rotura de alguna pieza. Se suelen realizar en componentes que no está previsto desmontar a lo largo de su vida útil o la del conjunto, o cuando las condiciones de diseño así lo exigen.

2.1. Remachado

Es un elemento cuya función es unir, de forma permanente o fija, dos o más piezas. Está formado por una cabeza y un vástago.

Los remaches de diámetro inferior a 10 mm, que se aplican en frío, siguen siendo un método de unión muy extendido. Sus uniones no resultan estancas y los esfuerzos que soportan no son elevados.

Las longitudes del cosido no deben ser mayores a 4 o 5 veces el diámetro del agujero.

2.2. Sistema Pressfitting

El sistema Pressfitting es un método rápido, eficaz y seguro para la unión de tuberías y accesorios, mediante prensado, en acero inoxidable y acero al carbono galvanizado. Se utiliza en el campo civil, industrial y naval, evitando el proceso laborioso de soldar o roscar.