Una llave dinamométrica mide resistencia y no puede decirle de dónde viene

Las cifras de la publicación son informadas, no medidas, y conviene dejarlas en esa categoría: un valor de fábrica de 89 lbf·ft, unos 121 N·m, y una rotura que el autor calculó a mano por debajo de 60, unos 81. El juego de reemplazo volvió del concesionario, según su comprobación, por debajo de 50, unos 68. Lo que importa no son las cifras exactas sino la forma que dibujan: un elemento de fijación que falla en un lugar al que la especificación nunca apuntó.

Lo único que una llave dinamométrica no mide

Mide un momento alrededor del eje. Eso es todo. Lo que sea que se oponga al giro contribuye, y la herramienta no tiene forma de separar las contribuciones. En un apriete normal, el momento procede de tres lugares, y este sitio ya ha explicado el reparto: fricción en la rosca, fricción bajo la cara de apoyo y el pequeño resto que realmente se convierte en fuerza de apriete, y por eso una especificación de par es, sin decirlo, una especificación de fricción.

Añada una cuarta fuente y nada en la lectura lo anuncia. Si el espárrago llega al extremo cerrado de la tuerca antes de que el asiento se cierre, la cúpula de la tuerca se convierte en un tope rígido. Desde ese instante, el par lo soporta un contacto metal con metal dentro de la tuerca, a un radio cercano al eje, y sube de forma abrupta porque nada cede. Una resistencia que sube de forma abrupta es exactamente lo que se siente al final de un apriete correcto.

Por eso el corte no es una prueba de la resistencia de la tuerca. El accionamiento cedió mientras transmitía un momento que iba a parar a un sitio inútil. Si la misma tuerca habría alcanzado el valor especificado en una unión que cerrara bien es otra pregunta, y la publicación nunca la hizo.

Por qué una tuerca cerrada puede hacerlo y una abierta no

Una tuerca hexagonal común es abierta. Si el espárrago es más largo que la tuerca, sale por arriba y nada detiene el avance de la tuerca. La altura de la tuerca determina, por tanto, cuánta rosca engrana, no hasta dónde puede avanzar.

Una tuerca ciega o de sombrerete cierra esa salida. Cada milímetro de espárrago más allá de la profundidad de rosca útil dentro del sombrerete es un milímetro que la tuerca no puede avanzar, y no hace falta mucho: según la ISO 4032, una tuerca hexagonal normal ya de por sí no es muy alta.

Entre cinco vueltas y media y seis vueltas de rosca, de abajo arriba. La última columna es nuestra cuenta a partir de las dos tabuladas. La misma tabla incluye una segunda altura, menor, cuya definición está en una figura que la vista previa pública no incluye; por eso no la usamos, pero su presencia recuerda que la altura exterior de una tuerca y la parte que realmente trabaja son dos números distintos incluso en el caso simple.

Y aquí está el vacío que dejó sin respuesta la pregunta del autor. No pudimos encontrar ninguna norma ISO para tuercas ciegas o de sombrerete. La medida que decide si una de ellas hace tope, la profundidad de rosca útil dentro del sombrerete, no está publicada en ningún documento que podamos leer. Así que quien tiene en la mano una tuerca antirrobo dispone del tamaño de rosca, del ángulo de asiento y de un valor de par que pertenece a otra tuerca, y no tiene manera de comprobar el único número que importa.

El mismo mecanismo que este sitio ha elogiado, con el signo invertido

Hemos escrito de forma favorable sobre el tope deliberado. Un tornillo que se aprieta hasta un tope rígido diseñado deja de depender de la fricción, porque el control de la carga pasa del par al desplazamiento. Es un buen intercambio y una técnica de diseño real.

La diferencia no está en si el elemento de fijación se detiene. Está en contra qué apoya el tope.

Lea dos veces la última fila. En ambos casos, la cifra de par deja de llevar información una vez alcanzado el tope. En uno, un diseñador dispuso que otra cosa la llevara. En el otro, nada la lleva.

Lo que dijo el técnico, leído con atención

La respuesta del taller fue que esas tuercas nunca se aprietan al par. Como práctica es defendible y probablemente mantiene intactas las tuercas. Como respuesta hace algo peor que estar equivocada: convierte una causa que podía medirse en un hábito que no puede comprobarse. Nadie después puede saber si una rueda determinada quedó bien, floja o bien por suerte, y la siguiente persona que la toque hereda las tres posibilidades a la vez.

La versión medible de la misma sospecha es breve. Si se sospecha que una tuerca hace tope, se enrosca en el espárrago sin la rueda y se comprueba si llega a la posición de asiento con rosca de sobra, o se compara cuánto gira libremente frente a las demás del juego. Es una cuestión de longitud, y la longitud es la única magnitud de una unión atornillada que no depende de la fricción.

Un límite de esta página. No dice que las tuercas antirrobo fueran defectuosas, no dice que sean más débiles que las tuercas comunes y no nombra a ningún fabricante. El autor informó que el fabricante confirmó el tope como causa probable, lo cual es el relato de una conversación y no una medición, y esta página lo trata como tal. Lo que no está en duda es el mecanismo, porque esa parte es aritmética sobre adónde va un momento.

La forma general, para llevarse de esta página

• Una cifra de par es una afirmación sobre una unión, no sobre una tuerca. Trasladarla a otra tuerca en el mismo espárrago lleva implícito un supuesto que nadie escribió
• Una resistencia creciente no prueba una fuerza de apriete creciente. La llave no distingue un asiento que se aprieta de un espárrago que choca con una cúpula
• Si el elemento de fijación se detiene, pregunte contra qué se detuvo. Un tope diseñado en la trayectoria de apriete es un método de control; uno accidental fuera de ella es una unión sin carga
• Cuando una medida decide el resultado y ningún documento la publica, la postura honesta es que la cuestión no puede resolverse con la documentación, lo cual es una situación distinta de que la documentación se contradiga

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

¿Por qué una tuerca antirrobo de rueda se corta por debajo del par especificado?

Una posibilidad documentada, y la que el autor de la publicación original confirmó con el fabricante, es que la tuerca hace tope: el espárrago llega al extremo cerrado de la tuerca antes de que el asiento se apriete, de modo que el par lo resiste metal dentro de la tuerca y no la unión. La llave marca un momento creciente en ambos casos y salta en el valor ajustado, así que el accionamiento puede fallar mientras transmite una carga que nunca llegaba a la trayectoria de apriete. Es un problema de ajuste, no una prueba sobre el material de la tuerca.

¿Puede una llave dinamométrica saber si la fuerza de apriete realmente existe?

No. Mide un momento alrededor del eje y no puede separar sus fuentes. En un apriete normal, la mayor parte es fricción en la rosca y bajo la cara de apoyo, y solo un pequeño resto se convierte en fuerza de apriete. Si aparece un contacto rígido en cualquier punto del conjunto, también contribuye y se siente igual. Una resistencia que sube y luego sube bruscamente es lo que se siente en un apriete correcto, y también lo que se siente cuando la tuerca hace tope.

¿Qué altura tiene una tuerca hexagonal normal, medida en filetes?

Entre unos cinco pasos y medio y seis. Si se comparan las alturas máximas de la ISO 4032 con el paso grueso, una tuerca M8 de 6,80 mm con paso de 1,25 mm equivale a unos 5,4 pasos, una M10 de 8,40 con paso de 1,5 a unos 5,6, y una M12 de 10,80 con paso de 1,75 a unos 6,2. Es aritmética sobre dos columnas publicadas, y da una idea de lo poco espárrago que tiene que tragar una tuerca ciega antes de quedarse sin espacio.

¿Está dimensionada por alguna norma una tuerca ciega o de sombrerete?

No encontramos una norma ISO para ellas. Hay normas ISO para tuercas hexagonales, tuercas con brida y varios tipos de tuercas de par predominante, pero la familia de las tuercas cerradas no apareció en nuestra búsqueda, y la norma alemana que la cubre no está en nuestro poder. La consecuencia es práctica: la profundidad de rosca útil dentro del sombrerete, que es la medida que decide si la tuerca hace tope, no está disponible para el comprador en ningún documento que podamos leer.

Mi taller dice que nunca aprieta al par las tuercas antirrobo. ¿Es razonable?

Como práctica es comprensible y probablemente evita que se corten. Como respuesta sustituye una causa medible por un hábito que no puede comprobarse, porque nadie puede saber después si una tuerca determinada quedó bien, floja o bien por casualidad. Si se sospecha que hace tope, puede comprobarse como una longitud: enroscar la tuerca en el espárrago sin la rueda y ver si llega a la posición de asiento con rosca sobrante, o comparar su recorrido libre con el de las demás tuercas del juego.

¿Hacer tope siempre es malo?

No, y la distinción está en dónde se encuentra el tope. Un tope rígido diseñado en la trayectoria de apriete es un método de control: fija un desplazamiento y, mediante una rigidez de resorte, una fuerza, lo que elimina la dispersión de la fricción que vuelve poco fiable el par. Una tuerca que hace tope en un espárrago pone el tope dentro de la tuerca y fuera de la trayectoria de apriete, así que no fija nada y deja la fuerza de apriete donde estuviera. En ambos casos la lectura de par deja de llevar información; solo en uno de ellos otra cosa pasa a llevarla.

Referencias

• ISO 4032:1999 — tuercas hexagonales, estilo 1. Tabla 1, para los valores de paso y altura de tuerca usados en la cuenta anterior
• r/MechanicAdvice — la publicación donde empezó todo, incluido el comentario de 6 puntos que identificó la causa y el seguimiento del autor que la confirmó

Las alturas de tuerca y los pasos proceden de la tabla 1 de la ISO 4032:1999, leída en la vista previa pública; la conversión de esas alturas en número de pasos es cuenta nuestra sobre dos columnas publicadas. La misma tabla incluye una segunda altura, menor, cuya definición está en una figura que la vista previa no incluye; por eso se menciona pero no se usa. Buscamos una norma ISO que cubra las tuercas ciegas o de sombrerete y no encontramos ninguna; la norma alemana que las cubre no es un documento que tengamos, y en esta página no aparece ninguna medida de la profundidad de rosca útil dentro de un sombrerete. Todas las cifras citadas de la publicación son informadas, no medidas: el valor de par, los niveles en que el autor estimó las roturas y las fracciones de pulgada que estimó un comentarista. No se nombra a ningún fabricante, no se afirma que ningún producto sea defectuoso ni que las tuercas antirrobo sean más débiles que las comunes, y la confirmación del tope por parte del fabricante se trata como una conversación relatada. No se da ningún par de apriete de tuercas de rueda para ningún vehículo, y esta página no ofrece consejos sobre la seguridad del vehículo ni sobre si conviene mantener esas tuercas montadas.