La tuerca tiene un solo número, y no es su resistencia

Lo que dice realmente cada número

En un perno, ISO 898-1 forma la designación a partir de dos propiedades del material. El número de la izquierda multiplicado por 100 es la resistencia a la tracción nominal en MPa; el de la derecha dividido entre 10 es la relación nominal entre límite elástico y resistencia a la tracción. Así, 8.8 significa 800 MPa de resistencia nominal con una relación elástica nominal de 0,8, lo que da 640 MPa de límite elástico nominal.

Por eso los números parecen coincidir. Coinciden porque uno se definió en función del otro.

Las clases de plena capacidad de carga son 5, 6, 8, 10 y 12. En la edición actual no existe la clase 4. Las tuercas delgadas tienen sus propias clases, 04 y 05, y ese cero inicial significa lo mismo que en un tornillo de cabeza abombada — véase marcado 08.8.

Las tuercas inoxidables siguen otro sistema distinto, según ISO 3506-2:2020, con marcados como A2-70. Esas designaciones no trasladan el significado de clase 8 / clase 10.

La norma dice qué pieza debe fallar

ISO 898-2:2022, anexo B.1, plantea tres cargas que compiten por ser la más baja:

1. la carga a la que se barre la rosca interior de la tuerca;
2. la carga de rotura a tracción del perno;
3. la carga a la que se barre la rosca exterior del perno.

El conjunto falla por la más baja. Y la norma declara la intención con claridad: la rotura del perno tras alargarse en la longitud roscada libre es el modo de fallo esperado cuando un conjunto de perno y tuerca se sobrecarga. ISO 16224:2026 — que sustituyó a la anulada ISO/TR 16224:2012 — mantiene el mismo principio en el apartado 5.1.

¿Por qué preferir un perno roto? El apartado 5.1 de ISO 16224 lo expresa con cuidado: la rotura tras el alargamiento demuestra que el conjunto alcanzó su plena capacidad de carga, mientras que un barrido de rosca producido localmente durante el apriete puede ser difícil de detectar y puede dejar la unión con menor fuerza de apriete o menor capacidad en servicio. La antigua ISO 898-2:2012, anexo A.1, lo decía de forma más directa: la rotura de la sección roscada cargada al apretar en exceso indica con claridad que el apriete falló.

El argumento equivalente para una rosca hecha en el material base, en lugar de en una tuerca, está en el objetivo de diseño: poner el eslabón débil en el tornillo.

El mecanismo no es el que suponíamos

La suposición obvia es que la norma simplemente fija la carga de prueba de la tuerca por encima de la carga de rotura del perno, de modo que el perno siempre cede primero. Íbamos a escribirlo. No es cierto.

La razón por la que aun así funciona es que la carga de prueba no es la carga de barrido. Es un umbral de aceptación no destructivo: la tuerca se monta en un mandril templado — 45 a 50 HRC, rosca 5h6g —, se carga axialmente, se mantiene 15 segundos y después debe poder retirarse a mano, con como máximo media vuelta de llave para iniciar el desenroscado. Sin deformación plástica significativa, barrido, grietas ni rotura. La carga a la que la rosca se barrería realmente suele ser mayor que ese umbral.

Lo que controla en realidad el modo de fallo es la combinación en torno a la cual se diseña la norma: altura de la tuerca, engrane efectivo, dureza, paso, diámetro y tolerancias — evaluados mediante el modelo de Alexander del anexo B. La carga de prueba sirve para comprobar una tuerca entregada, no para diseñar el resultado.

Una nota al pie que añade la propia norma

Si se dividen esas cargas de prueba por el área resistente nominal se obtienen aproximadamente 856 a 871 MPa para la clase 8, unos 1 040 para la clase 10 y 1 149 a 1 161 para la clase 12. Pero el anexo C de la misma norma da otras cifras para el cálculo: 860 / 1 040 / 1 150 MPa de M5 a M7, y 885 / 1 040 / 1 180 MPa de M8 a M10.

La altura, y el tercer tipo

ISO 898-2 clasifica las tuercas por su altura en relación con el diámetro de rosca D:

• Tipo 0, tuercas delgadas: 0,45D ≤ m_min < 0,80D
• Tipo 1, tuercas normales: 0,80D ≤ m_min < 0,89D
• Tipo 2, tuercas altas: m_min ≥ 0,89D

Una tuerca de tipo 2 no obtiene una carga de prueba mayor para la misma clase — la carga de prueba sale de la misma tabla 5. La altura adicional aporta engrane efectivo y área de cizalladura de la rosca, lo que permite a algunas combinaciones de clase alta y gran tamaño evitar el barrido con menor dureza o con otro tratamiento térmico. La consecuencia se ve en la cobertura: en rosca gruesa, la clase 12 en tipo 1 solo figura hasta M16, mientras que el tipo 2 llega a M39.

Las tuercas delgadas, ISO 4035:2023 tipo 0, llevan las clases 04 y 05 — capacidad de carga reducida, marcada con ese cero inicial. Una tuerca delgada no es una contratuerca de seguridad ni una tuerca normal más barata.

La sustitución, y la excepción

El apartado 6 de ISO 898-2 permite usar una tuerca de clase superior en lugar de una inferior. Es la dirección segura, y está escrita en la norma en vez de ser una costumbre de taller.

En sentido contrario — una tuerca de clase inferior en un perno de clase superior — no es una combinación especificada en la tabla 2. La norma no dice que se vaya a barrer; dice que se ha salido del emparejamiento sobre el que se construyó la hipótesis de diseño, lo que aumenta el riesgo de que una rosca, y no el perno, se convierta en la más baja de las tres cargas.

Y subir ambos una clase no hace crecer la unión en la misma proporción. Aumenta la tensión de prueba, el límite elástico y la capacidad a tracción del perno, lo que puede permitir una precarga mayor — pero que el conjunto resulte más resistente depende de las roscas del material base, la presión de apoyo, el deslizamiento, la fatiga, la geometría y lo bien que se controle el apriete. El propio alcance de ISO 898-1 excluye el cortante, el comportamiento de par y fuerza de apriete y la fatiga. Lo que aporta el método de apriete está en qué tan mal controla la precarga su método de apriete.

Un límite más que conviene conocer antes de usar esta página como regla general sobre tuercas. Todo lo anterior supone que la tuerca está dentro de ISO 898-2, y una tuerca pensada para soldarse no lo está: el alcance excluye la soldabilidad, y la norma de tuercas para soldar da una carga de prueba en lugar de una clase. Una tuerca para soldar no tiene clase de resistencia explica qué la sustituye. La edición de 2022 también eliminó por completo la clase 9 y designó la clase 10 como su sustituta.

Qué poner en el plano

1. La clase de la tuerca, no solo «tuerca adecuada». La clase 8, 10 o 12 selecciona el emparejamiento.
2. El tipo, si importa. El tipo 1 y el tipo 2 son piezas distintas con alturas distintas, y en la clase 12 con rosca gruesa la gama de tamaños difiere.
3. Si se requiere una tuerca de par predominante, teniendo presente que para ellas no se permite la sustitución por una clase superior.
4. En inoxidable, la designación ISO 3506-2 — no un número de clase de acero al carbono.
5. Si alguien calcula con la tensión de prueba en lugar de la carga de prueba, cuál de los dos juegos de cifras de la norma ha usado.

Con qué se conecta

La misma intención de diseño para un agujero roscado en lugar de una tuerca está en longitud de rosca engranada, y cómo se ve realmente un barrido de rosca cuando ocurre, en tres fallos, una palabra. Qué significan los dos números de un perno está en los números de la clase de resistencia. Por qué en un conjunto de doble tuerca es la tuerca delgada la que acaba sin soportar la carga de trabajo — y por qué ISO especificó en su día el orden de apriete y ya no lo hace — está en qué tuerca va primero.

Referencias

• ISO 898-2:2022, cuarta edición — apartado 1 (alcance, M5–M39 rosca gruesa, tipos 0/1/2, s ≥ 1,45D), 5.1 (tipos según la altura), 5.2.1 (qué significa el número de clase), apartado 6 y tabla 2 (emparejamiento y sustitución, exclusión de las tuercas de par predominante), 8.2 y tabla 5 (cargas de prueba), 10.1.3–10.1.6 (ensayo de carga de prueba), tabla 3 (tipos y tamaños cubiertos), anexo B.1 (tres cargas en competencia, modo de fallo esperado), anexo C y tabla C.1 (tensiones de cálculo e incoherencia declarada)
• ISO 898-1:2013, quinta edición — apartado 5 y tabla 1 (designación), tabla 3 (resistencias a la tracción), tabla 4 (áreas resistentes y F_m,min); el apartado 1 excluye el cortante, el comportamiento de par y fuerza de apriete y la fatiga
• ISO 16224:2026 apartado 5.1 — sustituyó a la anulada ISO/TR 16224:2012; ISO 898-2:2012 anexo A.1 para la redacción anterior
• ISO 4032:2023 (tuercas hexagonales normales, tipo 1); ISO 4033:2023 (tuercas hexagonales altas, tipo 2); ISO 4035:2023 (tuercas hexagonales delgadas, tipo 0)
• ISO 3506-2:2020 (tuercas inoxidables); ISO 2320:2015 (tuercas de par predominante, propiedades funcionales)
• ISO 898-3:2018 + Amd 1:2020 (arandelas); ISO 898-5:2012 (prisioneros); ISO 898-7:1992 (ensayo de torsión). ISO 898-6:1994 se anuló y se integró en ISO 898-2 en 2012.

La aceptación de cualquier unión concreta se rige por su plano y su propio cálculo.

Este artículo trata el paso 2: rosca. El orden completo es sustrato, rosca, cabeza, accionamiento, acabado y documentación. El artículo inglés Specifying a screw explica por qué alterarlo genera retrabajo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un perno tiene dos números y una tuerca solo uno?

En un perno, los dos números describen el material: el de la izquierda multiplicado por 100 es la resistencia a la tracción nominal en megapascales y el de la derecha dividido entre 10 es la relación nominal entre límite elástico y resistencia a la tracción. El único número de la tuerca no es en absoluto su propia resistencia. ISO 898-2 lo define como la cifra izquierda de la clase de perno más alta con la que puede emparejarse la tuerca, de modo que una tuerca de clase 8 va con pernos hasta 8.8 y una de clase 10 con pernos hasta 10.9.

¿Qué pieza debe fallar primero, el perno o la rosca?

El perno. El anexo B de ISO 898-2:2022 enumera tres cargas en competencia —barrido de la rosca de la tuerca, rotura a tracción del perno y barrido de la rosca del perno— y establece que la rotura del perno tras alargarse en la longitud roscada libre es el modo de fallo esperado cuando el conjunto se sobrecarga. ISO 16224:2026 mantiene el mismo principio. Conviene recordar que el anexo es informativo y describe conjuntos correctamente emparejados y conformes, no una garantía para cada unión real.

¿La carga de prueba de la tuerca es mayor que la resistencia a la tracción del perno?

No siempre, y aquí es donde se derrumba la explicación habitual. Para la clase 8 con pernos 8.8 la relación es de aproximadamente 1,07 a 1,09; para la clase 10 con 10.9 es exactamente 1,000 en M6, M8 y M10; y para la clase 12 con 12.9 es de aproximadamente 0,94 a 0,95, lo que significa que la carga de prueba de la tuerca es menor. La carga de prueba es un umbral de aceptación no destructivo, no la carga de barrido, y el modo de fallo se controla mediante la altura, el engrane, la dureza, el paso, el diámetro y las tolerancias.

¿Qué hace realmente el ensayo de carga de prueba?

La tuerca se enrosca en un mandril de ensayo templado de 45 a 50 HRC con rosca 5h6g, se carga axialmente hasta el valor de la tabla 5 de ISO 898-2 y se mantiene 15 segundos. Tras descargarla, debe poder retirarse a mano, con como máximo media vuelta de llave para iniciar el desenroscado, y no debe mostrar deformación plástica significativa, barrido de rosca, grietas ni rotura. Verifica que la tuerca sigue siendo utilizable con esa carga, no la carga a la que finalmente se barrería.

¿Puede usarse una tuerca de clase superior en lugar de una inferior?

Sí, en las tuercas ordinarias. El apartado 6 de ISO 898-2 permite la sustitución hacia arriba. La excepción son las tuercas de par predominante, que el mismo apartado excluye explícitamente: deben ser de la clase correspondiente. Sus propiedades mecánicas y el marcado de su clase siguen procediendo de ISO 898-2, y ISO 2320 cubre los requisitos funcionales de par predominante; así que lo que cambia no es el sistema de marcado, sino solo la regla de sustitución.

¿Qué diferencia hay entre una tuerca de tipo 1 y una de tipo 2?

La altura. ISO 898-2 define el tipo 1 con una altura mínima de entre 0,80 y 0,89 veces el diámetro de rosca, y el tipo 2 con al menos 0,89 veces. En M6, M8 y M10 las alturas mínimas son 4,90, 6,44 y 8,04 milímetros en ISO 4032 tipo 1, frente a 5,40, 7,14 y 8,94 en ISO 4033 tipo 2. La carga de prueba de una clase dada es la misma para ambas; la altura adicional aporta engrane y área de cizalladura de la rosca, y por eso la clase 12 con rosca gruesa solo figura hasta M16 en tipo 1, pero llega a M39 en tipo 2.

¿Las tuercas delgadas son simplemente tuercas normales más baratas?

No. Las tuercas delgadas son del tipo 0 según ISO 898-2, las cubre ISO 4035:2023 y llevan las clases 04 y 05. El cero inicial indica una capacidad de carga reducida, con la misma convención que en los tornillos de cabeza abombada. Tampoco son contratuercas de seguridad ni sustituyen a una tuerca normal del mismo tamaño nominal.