El número de la llave es la medida entre caras, y es una tabla

El documento es la ISO 4032, Tuercas hexagonales, estilo 1, que abarca de M1,6 a M64, en clase de producto A hasta M16 y clase B por encima. Leímos tres ediciones, 1979, 1999 y 2012, y la fila de medidas entre caras es idéntica en las tres, lo cual merece decirse en voz alta porque zanja una cosa de inmediato: si una tuerca que tiene en la mano no entra en la llave ISO, no es que la ISO haya cambiado de opinión sobre el tamaño.

Lo que la tabla da realmente

Tres columnas, y la respuesta de aquel hilo solo tocó la primera. El resto de esta página explica para qué sirven las otras dos.

No sale de la rosca, y la prueba está entre M5 y M6

Aquí se suele recurrir a una regla práctica, normalmente algo como una vez y media la rosca. Divida la primera columna por el tamaño de rosca y la relación se comporta así:

La relación baja desde 2,00, y luego vuelve a subir entre M5 y M6, y más adelante sube otra vez entre M24 y M30. Una magnitud que cambia dos veces de sentido no la genera una fórmula, y cualquier regla práctica construida sobre los tamaños grandes fallará en M5 en un sentido y en M6 en el otro. La serie es una tabla porque alguien eligió los valores, y consultarlos es todo el método.

La regla práctica es más antigua que la tabla, y la hemos encontrado en la práctica. El acta de una reunión celebrada en Filadelfia en 1864 recoge una empresa cuyos planos fijaban la medida entre caras en una vez y media el diámetro del perno, que es la misma tarde en que se propuso la rosca de 60 grados. La relación sobrevivió en el centro de la gama actual y se abandonó en ambos extremos.

Conviene relacionarlo con lo que este sitio ha dicho en otro lugar sobre cómo se designa un elemento de fijación. Una designación como Tuerca hexagonal ISO 4032 − M12 − 8 nombra la rosca y la clase de resistencia y no dice nada de la llave, porque el número de norma la lleva implícita. Cambie la norma y la llave puede cambiar con ella, que es el mismo problema con otro ropaje que un plano que mezcla dos sistemas de designación.

La segunda columna, y por qué la norma se molesta en darla

Una llave fija agarra dos caras. Una llave de estrella o un vaso rodea todo el hexágono, y por eso la norma tabula e, la medida entre aristas, como mínimo por derecho propio. Es la dimensión que decide si una tuerca es lo bastante grande para aquello alrededor de lo que la herramienta está hecha para cerrarse, y es la mayor de las dos cifras, así que también es la que tiene que caber en un cajeado cilíndrico.

Haga ahora la cuenta que la norma le deja a usted. Un hexágono regular perfecto tiene una medida entre aristas de s ÷ cos 30°, es decir, 2 entre la raíz cuadrada de 3, o 1,1547 veces la medida entre caras. Tome el mínimo tabulado de e y divídalo entre el mínimo tabulado de s en la misma fila, y el resultado no es 1,1547. Es 1,13, y es 1,13 en cada una de las quince filas de arriba:

Quince filas, una constante, y la norma nunca la imprime. Frente al 1,1547 geométrico, la cifra tabulada se queda corta en torno a un 2,1 por ciento. Leído llanamente, la norma declina prometerle una arista perfecta: garantiza las caras y luego garantiza algo menos en la diagonal de lo que daría un hexágono de aristas vivas. No imprime ninguna razón junto a la cifra, así que esa lectura es nuestra y no del documento, y esta página no le dirá qué se lleva ese 2,1 por ciento.

Y el número de la herramienta es un máximo

La primera columna lleva el encabezado nominal = máx. En M10 eso es 16,00, y el mínimo en la misma fila es 15,73. Así que una tuerca totalmente dentro de especificación puede medir un cuarto de milímetro menos que el número de la llave, antes siquiera de considerar la tolerancia de apertura de la propia herramienta; no disponemos de ninguna norma dimensional de herramientas de mano, así que esta página no da cifra para esa mitad.

La respuesta de aquel hilo que suponía que las tuercas probablemente miden un poco menos tenía razón, y por un motivo estructural, no como comentario sobre la calidad de fabricación. Una cota publicada como nominal igual a máximo solo puede desviarse en un sentido. Donde la holgura acumulada acaba importando es el mismo sitio de siempre, en el margen entre la herramienta y la arista que hace girar, que es el problema general de qué limita un accionamiento.

Entonces, ¿por qué a veces una tuerca no entra en la llave esperada?

No porque el tamaño se haya movido. La fila de medidas entre caras es la misma en las ediciones de 1979, 1999 y 2012 que leímos, así que un desajuste no significa que la ISO haya revisado la cifra bajo los pies de nadie.

La respuesta honesta que queda es que las tuercas hexagonales existen bajo más de una norma de producto, y distintas familias de normas no siempre han coincidido en la medida entre caras para una rosca dada. Nuestra página sobre lo que controla realmente una clase de producto recoge ese desacuerdo como una de las causas habituales de que una cabeza tropiece con un cajeado cilíndrico. Solo disponemos de los documentos ISO, así que en esta página no aparece ninguna cifra de otra familia de normas, y la instrucción práctica es la que no requiere la comparación: ponga el número de norma en el plano, no solo la rosca, y compruebe la medida entre caras con esa norma antes de diseñar nada alrededor de la cabeza.

Cuatro frases para llevarse

• El número es la medida entre caras, llamada s, y para una tuerca M10 es de 16 mm
• Es una tabla, no una fórmula. La relación con la rosca cambia de sentido entre M5 y M6, así que ninguna regla práctica sobrevive a toda la gama
• La medida entre aristas es un mínimo tabulado aparte, y es 1,13 veces la medida mínima entre caras en lugar del 1,1547 que daría un hexágono de aristas vivas
• El número de la herramienta es el máximo de la tuerca. En M10 la tuerca puede medir legítimamente 15,73

Esa última regla es más antigua que la tabla métrica. Un informe estadounidense de 1928 dice lo mismo, y da la razón: tolerancias de las tuercas solo en menos, tolerancias de la apertura de la llave solo en más.

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

¿Una llave de vaso de 5 mm significa 5 mm entre caras o entre aristas?

Entre caras. La norma llama s a esa dimensión y la publica como nominal igual a máximo, así que una tuerca dentro de especificación puede medir algo menos que el número de la herramienta. La medida entre aristas es una dimensión aparte en la misma tabla, llamada e, publicada como mínimo, y es la mayor de las dos.

¿Qué tamaño de llave lleva una tuerca M10?

16 milímetros según la ISO 4032. Esa cifra es idéntica en las ediciones de 1979, 1999 y 2012 que leímos. No se deduce de la rosca: la misma tabla da 8 mm para M5, 10 para M6, 13 para M8, 18 para M12 y 24 para M16.

¿Hay una fórmula del tamaño de rosca al tamaño de llave?

No, y la tabla la descarta en lugar de simplemente no tenerla. Dividir la medida entre caras por el diámetro de la rosca da 2,00 en los tamaños más pequeños, 1,60 en M5, luego 1,67 en M6, luego baja por 1,63 y 1,60 hasta 1,50 de M12 a M24, y vuelve a subir a 1,53 en M30. Una relación que cambia dos veces de sentido no la produce una fórmula, así que hay que consultar los valores.

¿Por qué la norma tabula aparte la medida entre aristas?

Porque una llave fija agarra dos caras, mientras que una llave de estrella o un vaso tiene que cerrarse alrededor de todo el hexágono, y porque las aristas son lo que tiene que caber en un cajeado cilíndrico. La cifra se da como mínimo, e, y no es simplemente el resultado trigonométrico: en cada fila que comprobamos, e mín. es igual a 1,13 veces s mín., donde un hexágono regular de aristas vivas daría 1,1547 veces. La norma no imprime ninguna razón para la diferencia.

¿Puede una tuerca ser más pequeña que el tamaño de llave impreso en la herramienta?

Sí, y legítimamente. La medida entre caras se publica como nominal igual a máximo, así que solo puede desviarse hacia abajo. En M10 el nominal es 16,00 y el mínimo 15,73, una dispersión de 0,27 mm solo en la tuerca, antes de considerar cualquier tolerancia de la apertura de la herramienta.

Mi tuerca no entra en la llave que indica la tabla ISO. ¿Qué ha pasado?

No es una revisión: la fila de medidas entre caras no cambia entre las ediciones de 1979, 1999 y 2012. Las tuercas hexagonales existen bajo más de una norma de producto, y distintas familias no siempre han coincidido en la medida entre caras para una rosca dada, lo que es una de las causas habituales de que una cabeza o una tuerca tropiece con un cajeado cilíndrico. La solución fiable es poner en el plano el número de norma y no solo la rosca, y leer la medida en esa norma.

Referencias

• ISO 4032:1999 — Hexagon nuts, style 1, product grades A and B. Alcance, tabla 1 y ejemplo de designación, leídos en la vista previa pública
• ISO 4032:2012 — la edición posterior, leída para confirmar que la fila de medidas entre caras no cambia
• r/AskEngineers — el hilo donde empezó todo, incluida la respuesta que suponía que las tuercas miden un poco menos

Se leyeron tres ediciones de la ISO 4032 en sus vistas previas públicas, 1979, 1999 y 2012; las dimensiones de arriba son de la tabla de 1999, con la fila de medidas entre caras cotejada con las otras dos. La relación de que la medida mínima entre aristas es igual a 1,13 veces la medida mínima entre caras es un cálculo nuestro sobre dos columnas impresas, no una frase de la norma, y la norma no explica por qué esa cifra queda por debajo del 1,1547 geométrico, así que la lectura que se ofrece aquí es nuestra. Los tamaños por encima de M36 no se usan en esa comprobación, porque pudimos leer su medida mínima entre aristas pero no su medida mínima entre caras, y no se citan. En esta página no aparece ninguna dimensión de una familia de normas distinta de la ISO: solo disponemos de los documentos ISO, y la observación de que distintas familias han discrepado en la medida entre caras se formula sin cifras por ese motivo. No se da ninguna tolerancia para la apertura de una llave o un vaso, porque para esta página no se leyó ninguna norma dimensional de herramientas de mano. No se afirma aquí que una herramienta de doce puntas toque una parte concreta del hexágono, por falta de fuente.