El par predominante de la ficha técnica es un límite, no un sumando

La aritmética del hilo y adónde lleva

Tomemos sus cifras tal como las publicó. La respuesta del proveedor es 37 + 5 = 42 y 37 + 40 = 77. Así que la cifra que se suma es el 37, y el 300 no aparece en la suma. La mejor respuesta del hilo resumió la razón estructural en una línea: la especificación de la fijación le dice a alguien cómo fabricar una tuerca, no cómo diseñar la unión.

No hemos leído su especificación aeroespacial, así que lo que sigue usa el documento ISO que cubre el mismo terreno para tuercas métricas, la ISO 2320. Su estructura explica por qué una ficha técnica puede llevar dos valores de par predominante que no se comportan en absoluto igual.

Dos límites que apuntan en sentidos opuestos

El techo existe para que la tuerca pueda enroscarse. Un elemento de bloqueo que se resiste demasiado al entrar desperdicia capacidad de la herramienta, calienta el inserto e impide distinguir el asiento de la fricción. El suelo es la promesa de bloqueo: después de aflojar la unión, esa resistencia debe seguir ahí. Una tuerca puede no cumplir esta norma por estar demasiado dura, igual que por estar demasiado floja, y no es así como la mayoría imagina una tuerca autoblocante.

Clase de resistencia 04, rosca gruesa, en newton metro:

Fíjese en la distancia entre columnas. En M10 la tuerca puede resistir hasta 10,5 N·m al entrar y aún debe dar 1,5 al salir. No son dos estimaciones de una misma magnitud. Son los dos extremos de lo que la pieza puede ser, y el valor que pondría en un cálculo de apriete no es ninguno de ellos: es lo que mide realmente la tuerca que tiene delante.

Una nota al pie de la misma tabla sorprende a muchos. Los máximos del primer montaje se aplican solo a tuercas totalmente metálicas. Para tuercas con inserto no metálico el máximo es la mitad de esos valores, de modo que una tuerca con inserto de nailon que se nota dura al entrar queda fuera de especificación bastante antes que una totalmente metálica que se nota igual.

Conviene asociar esto a las referencias, porque una orden de compra lleva un número y no las palabras «tuerca de nailon». La ISO 2320 regula cómo se comporta esta clase de pieza; las dimensiones de la pieza se definen en otro lugar:

El mecanismo de bloqueo es el mismo en ambas; la altura no. Un plano que solo dice «tuerca con inserto de nailon» describe las dos, y no dan la misma longitud de rosca engranada. La tabla de par predominante anterior regula el comportamiento, no qué altura llega.

Por qué las dos respuestas de Reddit sobre la definición sonaban bien

Un segundo hilo preguntaba qué separa el par de bloqueo del par predominante. Una respuesta habló de fricción estática frente a dinámica; otra citó un documento SAE según el cual son lo mismo. La ISO 2320 esquiva esa discusión definiendo la magnitud en lugar de nombrarla. Una tuerca de par predominante resiste el giro con independencia de las fuerzas de apriete o compresión, el par predominante de roscado se mide con la tuerca en movimiento y sin fuerza de apriete, y el par predominante de desenroscado es lo que hace falta para seguir girando durante los 360 grados posteriores a la desaparición de la fuerza de apriete.

Así que no es la fricción de la unión y no se mide en absoluto frente a la precarga. La norma incluso nombra el momento en que ambas dejan de poder separarse: el punto de asiento, donde aparece por primera vez la fuerza de apriete. Todo lo anterior es el elemento de bloqueo; todo lo posterior es par frente a fuerza de apriete, gobernado por el mismo problema de fricción.

La cuestión de la reutilización y lo que hace la norma en lugar de responderla

De la columna del quinto desmontaje sale la regla de «se puede usar cinco veces», y la norma dice otra cosa. Para la inspección de recepción se aplica el ensayo de primera instalación y desmontaje. El quinto desmontaje es un ensayo de tipo inicial y un ensayo en caso de litigio. Califica el diseño; no autoriza cinco usos de una misma tuerca.

Es una norma que se niega a dar la cifra que todos quieren, y esa negativa es lo útil. Le dice que la decisión es suya y que debe tomarse frente a las consecuencias y no frente a un recuento. Lo que sí da la fila de cinco ciclos es la forma del deterioro: el mínimo tras cinco desmontajes ronda los dos tercios del mínimo tras uno, en toda la gama de tamaños. Si dos tercios bastan es una pregunta sobre su unión, y el resto de ese juicio está en ¿puede volver a montarse este tornillo?, donde además se explica cómo se realiza de verdad el ensayo del quinto desmontaje.

Un documento sí da una cifra, y conviene saber qué tipo de cifra es. Una circular de mantenimiento aeronáutico indica no reutilizar una tuerca autoblocante con inserto de fibra o nailon si no alcanza un par predominante mínimo indicado por tamaño de rosca. Tampoco es un recuento. Es la misma decisión que esta norma le devuelve, convertida en algo que se puede comprobar con una llave dinamométrica.

Tres líneas que cambian cómo se lee una tuerca autoblocante

Dos puntos más que conviene llevarse. Los rangos de servicio difieren según el tipo: −50 a +150 °C para tuercas totalmente metálicas, −50 a +120 °C para tuercas con inserto no metálico, y el ensayo de influencia de la temperatura para tuercas con inserto se realiza solo a petición del cliente. Además, la gama tabulada empieza en M5. Los tamaños M3 y M4 aparecen en un anexo informativo, que tiene un estatus distinto del cuerpo de la norma; la forma general de ese problema está en dónde terminan las normas de fijaciones.

El lugar del par predominante entre las demás soluciones habituales lo muestra la tabla de por qué se aflojan los tornillos: actúa sobre el giro y no restituye la fuerza de apriete perdida. La contramedida que se escribió en una norma y luego se retiró es la contratuerca.

Este artículo no pertenece a un solo paso de los seis: abarca varios o aparece después del montaje. Las decisiones se explican en el artículo inglés Specifying a screw.

Preguntas frecuentes

¿Sumo el par predominante de la ficha técnica a mi par de apriete?

El límite de especificación, no. La ISO 2320 tabula un máximo para la primera instalación y un mínimo para el desmontaje, y ambos acotan lo que la pieza puede ser en lugar de dar el valor de la pieza que tiene en la mano. Un plano que indica apretar una cantidad determinada por encima del par predominante se refiere al par predominante realmente presente, que se mide. Sumando un límite máximo fue como el ingeniero del hilo original llegó a una cifra unas diez veces mayor que la respuesta del proveedor.

¿Qué diferencia hay entre par predominante y par de bloqueo?

La terminología es realmente incoherente entre documentos, y por eso dos respuestas del hilo original se contradecían. La ISO 2320 evita la discusión definiendo la magnitud: una tuerca de par predominante resiste el giro con independencia de las fuerzas de apriete o compresión, el par predominante de roscado se mide con la tuerca en movimiento y sin fuerza de apriete, y el par predominante de desenroscado se mide al aflojar, durante el giro posterior a la desaparición de la fuerza de apriete. Si un documento es ambiguo, pregunte a cuál de ellos se refiere.

¿Cuántas veces puede reutilizarse una tuerca con inserto de nailon?

La norma especifica un ensayo en el quinto desmontaje y no especifica un número permitido de reutilizaciones, que son cosas distintas. La inspección de recepción usa la primera instalación y desmontaje. El quinto desmontaje es un ensayo de tipo inicial y un ensayo en caso de litigio, que califica un diseño en lugar de autorizar cinco usos de una tuerca. El capítulo indica después que el comportamiento disminuye con el número de reutilizaciones y que el usuario debe considerar las consecuencias antes de cualquier reutilización. Las tablas sí muestran la forma del deterioro: el mínimo del quinto desmontaje es aproximadamente dos tercios del mínimo del primero.

¿Por qué mi tuerca autoblocante totalmente metálica está dura desde la primera vuelta y la de nailon no?

Porque la norma pide cosas distintas. En una tuerca con inserto no metálico el calibre PASA debe entrar libremente a mano hasta asentar contra el elemento de bloqueo. En una totalmente metálica basta con que entre libremente un paso. Al diseño totalmente metálico se le permite empezar a agarrar casi de inmediato. Por otra parte, el par predominante máximo en el primer montaje de una tuerca con inserto de nailon es la mitad del valor tabulado aplicable a las tuercas totalmente metálicas.

¿Cubre la ISO 2320 las tuercas pequeñas?

Sus tablas van de M5 a M39 en rosca gruesa y de M8 x 1 a M39 x 3 en rosca fina. Las M3 y M4 de las clases de resistencia 8 y 10 aparecen en un anexo que el índice marca como informativo, un estatus más débil que el cuerpo de la norma. Si un plano depende de valores de par predominante por debajo de M5, conviene aclarar esa diferencia de estatus con el proveedor en lugar de suponerla.

Referencias

• ISO 2320:2015 — elementos de fijación, tuercas de acero de par predominante, propiedades funcionales; capítulo 1 objeto y notas de temperatura, capítulo 3 definiciones, capítulo 5 rosca, capítulo 6 lubricación, capítulo 8 requisitos funcionales, tablas 1 a 4
• ISO 16047 — elementos de fijación, ensayo de par/fuerza de apriete; origen de los términos y definiciones en los que se apoya la ISO 2320
• r/MechanicalEngineering — el hilo donde empezó todo, con las cifras 300 y 37 y la nota del plano
• r/MechanicalEngineering — par de bloqueo frente a par predominante, donde dos respuestas no coincidían

La ISO 2320:2015 se leyó en la vista previa pública en PDF, que incluye completos el índice, los capítulos 1 a 8 y las tablas 1 a 4. Cada valor y cada requisito citado arriba procede de esos capítulos y de la tabla 1, clase de resistencia 04, rosca gruesa. La vista previa termina antes del capítulo 9, el método de ensayo, y antes de los tres anexos, así que esta página no describe cómo se realiza el ensayo y no cita ningún valor del anexo C; la afirmación de que M3 y M4 están en un anexo informativo procede del índice, que la vista previa sí incluye. Las cifras 300 y 37 son lo que el ingeniero del hilo original dijo que figura en su propia especificación. Esa especificación pertenece a la familia aeroespacial NASM y SAE y no la hemos leído, así que nada de aquí se le atribuye, y lo único que se afirma sobre esas cifras es la aritmética que cualquiera puede repetir: 37 más 5 es 42, y 37 más 40 es 77. El número de catálogo ISO se tomó de la ruta de la URL de la vista previa y luego se confirmó con una segunda fuente, rutina que este sitio adoptó después de publicar uno equivocado.