Tornillos en el aluminio de estructuras solares: pasar de M5 a M8 solo aportó una quinta parte más de extracción

Cómo se hizo el ensayo

Las probetas eran tubos rectangulares de aluminio 6063-T6 de 60 × 110 mm con pared de 2,6 mm, dimensionados según las estructuras solares comerciales y la práctica habitual en cubiertas, según el artículo. Dos tipos de tornillo: tornillos autoperforantes introducidos directamente en la pared, que forman su propia rosca, y tornillos de máquina en agujeros taladrados al diámetro menor y roscados a mano. Ambos se apretaron con llave dinamométrica al par de asiento del fabricante (no se da ninguna cifra) y se extrajeron axialmente, tres probetas por combinación.

Dos maneras de fallar

Modo I: se barre la rosca de aluminio. El tornillo no muestra daño visible; la rosca interior de la pared del tubo se cizalla y la pared se abomba hacia fuera alrededor del agujero, con un fallo repentino en la carga máxima.

Modo II: el tornillo rompe bajo la cabeza. El vástago roto queda en la pared, con solo una ligera deformación del aluminio.

Cuál ocurre depende sobre todo del diámetro: el más delgado, de 3,58 mm, falló en modo II; por encima de unos 5 mm, todos fallaron en modo I.

Ocho resultados de extracción

Una vez en modo I, el diámetro importa mucho menos. La relación de los cuadrados de los diámetros entre 7,90 y 4,92 mm es 2,58; la relación de extracción es 8,00 ÷ 6,32 = 1,27, u 8,00 ÷ 6,71 = 1,19, alrededor de una quinta parte más (cálculo de este sitio). El modelo muestra por qué: la tensión de pelado se concentra en los dos o tres primeros filetes engranados, y una pared de 2,6 mm apenas contiene más.

El análisis de sensibilidad del artículo apunta en la misma dirección: en el rango elástico, las dos variables más influyentes fueron el módulo elástico del aluminio (0,44) y el espesor de pared (0,40), ambas propiedades del perfil; el ancho del perfil tuvo efecto negativo, porque la pared flexiona fuera de su plano.

Donde el texto y la tabla no coinciden

El apartado 2.3.3 dice que reducir el paso de la serie MS-D5 de 1,1 mm a 0,8 mm produjo un aumento apreciable de la extracción, porque la rosca más fina engrana más vueltas en la pared de 2,6 mm. La tabla 1 da 6,71 kN con 1,1 mm y 6,32 kN con 0,8 mm, es decir, una disminución. Uno de los dos está invertido, y el artículo no permite a este sitio decir cuál. La tabla 1 también da para SS-D4 un paso de 1,3 mm donde la tabla 2 dice 1,4.

El razonamiento sobre las roscas finas es verosímil; este conjunto de datos no lo respalda. Si cita el artículo sobre el paso, cite la tabla.

Para quien especifica los tornillos

En aluminio delgado, mire la pared antes que el tornillo. En este ensayo, por encima de unos 5 mm un tornillo más grueso aportó poco; el espesor de pared y el propio aluminio fueron las variables principales. Es un resultado para esta pared de 2,6 mm de 6063-T6 y estos tornillos, no una regla (Cuando la chapa es demasiado delgada para sujetar una rosca).

Demasiado delgado cambia el fallo. El tornillo autoperforante de 3,58 mm rompió bajo la cabeza a 4,36 kN. Si se ahorra material en esa dirección, el tornillo pasa a ser el eslabón débil.

Lo que esta página no puede concluir

La tabla da cargas últimas de ensayo, no valores de diseño; no se aplica ningún coeficiente de seguridad ni se convierte ninguna carga de viento en número de tornillos. Los resultados corresponden a un tubo de 6063-T6 con pared de 2,6 mm y a estos ocho tornillos. El artículo no da ninguna cifra de par de instalación.

Este artículo trata el paso 1: sustrato. 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

¿Cuánto aporta un tornillo más grande en una estructura de aluminio?

En un ensayo publicado en 2026 en Materials sobre tubo de 6063-T6 con pared de 2,6 mm, los tornillos de más de unos 5 mm fallaron todos por barrido de la rosca de aluminio; de 4,92 a 7,90 mm la extracción pasó de 6,32-6,71 kN a 8,00 kN, alrededor de una quinta parte más. Esto vale solo para este conjunto de condiciones.

En la extracción, ¿falla el tornillo o el aluminio?

Depende de la resistencia relativa. En el mismo ensayo, un tornillo autoperforante de 3,58 mm rompió bajo la cabeza a 4,36 kN, mientras que los tornillos de más de unos 5 mm barrieron la rosca de aluminio y quedaron intactos. El módulo del aluminio y el espesor de pared fueron las variables principales del análisis de sensibilidad.

Referencias

• Zhang et al. (2026) — Tensile Pull-Out Behaviour and Global Sensitivity Analysis of Fastening Screws in Photovoltaic Aluminium Support Structures, Materials 19(14):3070 (acceso abierto, CC BY)
• Cuando la chapa es demasiado delgada para sujetar una rosca

Texto completo a través de Europe PMC, leído íntegramente; cifras de la tabla 1 tal como se publicaron. Las relaciones son cálculos de este sitio. La contradicción sobre el paso entre el texto y la tabla 1, y la discrepancia del paso de SS-D4 entre las tablas 1 y 2, se detectaron al revisar y se informan tal cual.