Referencia de uniones apernadas
Tabla de torque de pernos: qué hay detrás
Una tabla de torque con las cargas de prueba de ISO 898-1 y un cálculo de ejemplo, presentada con la fórmula y los supuestos a la vista, para que el número se use como lo que es: una estimación, no una medición de tensión.
La fórmula
Una tabla de torque es una fórmula con tres supuestos escondidos.
Todas las tablas de torque de pernos que circulan salen de la misma relación simplificada: T = K · F · d.
- T — torque de apriete, en N·m. Es lo que muestra la tabla.
- F — precarga objetivo, en N. Casi siempre una fracción de la carga de prueba Fp de la clase de resistencia; 0,7·Fp es un valor de ejemplo habitual, pero la fracción la fija la especificación de la unión.
- d — diámetro nominal del perno, en m.
- K — factor de torque, adimensional. Resume toda la fricción de la rosca y de la cara de apoyo. No viene de ninguna norma: se supone. En la práctica aparecen valores entre 0,12 (bien lubricado) y 0,30 (seco, galvanizado, rosca dañada).
De los tres, solo Fp tiene fuente normalizada: ISO 898-1:2013 tabula la carga de prueba por clase y tamaño, para rosca gruesa de M1,6 a M39. La fracción de Fp y el valor de K son decisiones de quien armó la tabla, y una tabla que no las declara no se puede comparar con otra.
Lo que esto significa al leer cualquier tabla
Antes de aplicar un valor, pregunte: ¿a qué fracción de la carga de prueba corresponde y con qué K se calculó? Si la tabla no lo dice, el número es de origen desconocido aunque tenga tres decimales.
Referencia
Carga de prueba ISO 898-1 y torque de ejemplo.
Las cargas de prueba son las de la Tabla 7 de ISO 898-1:2013, rosca gruesa. Las columnas de torque son un cálculo de ejemplo con F = 0,7·Fp y K = 0,20, hecho para mostrar el orden de magnitud y para que cualquiera pueda recalcular con su propia fracción y su propio K. No son valores recomendados.
| Tamaño | Área resistente As | Fp clase 8.8 | Torque ejemplo 8.8 | Fp clase 10.9 | Torque ejemplo 10.9 |
|---|---|---|---|---|---|
| M12 | 84,3 mm² | 48 900 N | 82 N·m | 70 000 N | 118 N·m |
| M16 | 157 mm² | 91 000 N | 204 N·m | 130 000 N | 291 N·m |
| M20 | 245 mm² | 147 000 N | 412 N·m | 203 000 N | 568 N·m |
| M24 | 353 mm² | 212 000 N | 712 N·m | 293 000 N | 984 N·m |
| M30 | 561 mm² | 337 000 N | 1 415 N·m | 466 000 N | 1 957 N·m |
| M36 | 817 mm² | 490 000 N | 2 470 N·m | 678 000 N | 3 417 N·m |
Comprobación con la primera fila: 0,20 × (0,7 × 48 900 N) × 0,012 m = 82 N·m. Cambie la fracción o K y la columna entera cambia con ellos; eso es lo que la tabla está enseñando.
ISO 898-1 se detiene en M39. Para pernos mayores —habituales en bridas de torre, revestimientos de molino y estructuras pesadas— la carga de prueba se toma de la especificación del perno o del fabricante, no de esta tabla.
El problema
El mismo torque no da la misma tensión.
Tome el M24 clase 10.9 de la tabla, con la misma precarga objetivo de 205 100 N, y cambie solo K:
| Condición | K supuesto | Torque para la misma precarga |
|---|---|---|
| Rosca lubricada | 0,12 | 591 N·m |
| Referencia de la tabla | 0,20 | 984 N·m |
| Seco, galvanizado o rosca dañada | 0,30 | 1 477 N·m |
Un factor de 2.5 entre el primer y el último valor, para el mismo perno y la misma tensión objetivo. Leído al revés: aplicar los 984 N·m de la tabla a un perno lubricado lo sobrecarga; aplicarlos a uno con la rosca seca lo deja corto. La tabla no puede saber cuál de los dos tiene delante.
El Fastener Design Manual de la NASA identifica exactamente esas variables —fricción en roscas y superficies de apoyo, recubrimientos, lubricantes— como lo que complica pasar de torque a precarga. ISO 16047:2005 existe porque esa relación se mide, no se supone: especifica las condiciones para ensayar par/fuerza de apriete en elementos de fijación roscados. Y VDI 2230 Parte 1 no supone que el método de apriete sea exacto: lleva la precarga alcanzada desde un mínimo de montaje hasta un máximo mediante un factor de apriete que refleja la imprecisión del procedimiento.
En la práctica
Úsela para el orden de magnitud; para la tensión, mida.
- 01La especificación manda
El torque aplicable es el de la especificación del proyecto, del fabricante del equipo o del fabricante del perno. Una tabla genérica —esta incluida— sirve para verificar el orden de magnitud, no como instrucción de montaje.
- 02Declare F y K
Si tiene que fijar un torque, escriba la fracción de Fp y el K que usó junto al valor. Es lo que permitirá a otra persona entender, y cuestionar, el número más tarde.
- 03Controle lo que K resume
Lubricante, recubrimiento, estado de la rosca y de la cara de apoyo, y calibración de la herramienta. Si alguno cambia entre pernos, K cambió y el torque de la tabla ya no corresponde a la misma tensión.
- 04Si la fuerza importa, mida la fuerza
Cuando la unión exige conocer la precarga real —bridas críticas, uniones que se reintervienen, un registro que debe compararse en la siguiente parada— el torque no la evidencia. Se mide por elongación o por ultrasonido, con su propia calibración y sus propios controles.
Dónde sigue esto
Cómo se mide la tensión por ultrasonido, qué controles necesita y cuándo es la compra equivocada está en la guía del medidor ultrasónico de tensión de pernos; su sección de minería trata las uniones que se reintervienen en cada parada. La comparación entre todos los métodos de pretensado —giro de tuerca, llave calibrada, tensionado hidráulico, medición ultrasónica— está en par frente a tensión (en inglés).
Registro de evidencia
Fuentes y limitaciones
Las cargas de prueba se transcribieron de la norma; el torque de ejemplo se calculó con la fórmula y los supuestos declarados. No se usó ninguna tabla de proveedor como fuente.
- ISO 898-1:2013 — propiedades mecánicas de elementos de fijación de acero al carbono y aleado; Tabla 3 (tensión bajo carga de prueba por clase) y Tabla 7 (carga de prueba por tamaño, rosca gruesa).
- ISO 16047:2005 — condiciones de ensayo par/fuerza de apriete en elementos de fijación roscados.
- VDI 2230 Parte 1 — cálculo sistemático de uniones apernadas de alta solicitación, incluido el factor de apriete.
- NASA Fastener Design Manual — referencia oficial de ingeniería sobre las variables entre torque y precarga.
Limitación: los valores de torque de esta página son un cálculo de ejemplo con F = 0,7·Fp y K = 0,20; no fueron ensayados y no son una recomendación para ninguna unión. La fracción de carga de prueba, el factor K, el lubricante, el recubrimiento y el procedimiento aplicables los fija la especificación del proyecto o el fabricante del perno, que prevalecen sobre cualquier tabla genérica. ISO 898-1 cubre hasta M39; nada de esta tabla se extrapola a tamaños mayores.
Vea la política de fuentes y editorial (en inglés) sobre cómo se mantienen separados los manuales de producto suministrados, las fuentes externas de método y las limitaciones de las afirmaciones.
Apoyo a la decisión
Preguntas frecuentes
¿Qué es el torque de un perno?
Es el momento de giro que se aplica a la tuerca o a la cabeza durante el apriete, en N·m. No es la fuerza que queda en el perno: esa es la precarga o tensión, en N o kN. La mayor parte del torque se consume venciendo la fricción en la rosca y bajo la cara de apoyo, y solo el resto se convierte en fuerza axial.
¿Cómo se calcula el torque de un perno?
Con la relación simplificada T = K · F · d, donde F es la precarga objetivo en newtons, d el diámetro nominal en metros y K el factor de torque (o factor de tuerca), adimensional. F suele fijarse como una fracción de la carga de prueba de ISO 898-1 según la especificación del proyecto. K depende de la fricción real —lubricación, recubrimiento, estado de la rosca— y es el supuesto que la tabla no muestra.
¿Cuánto torque lleva cada perno?
Depende de la precarga que la unión necesita y del factor K de ese perno en ese estado. La tabla de esta página da un cálculo de ejemplo con F = 0,7·Fp y K = 0,20 para mostrar el orden de magnitud; con lubricante K puede bajar a 0,12 y en seco o con rosca dañada subir a 0,30, lo que cambia el torque en un factor de 2.5 para la misma tensión objetivo. El valor aplicable es el de la especificación del proyecto o del fabricante del perno.
¿Si aplico el torque de la tabla, la precarga queda garantizada?
No. El torque es la entrada; la precarga es el resultado, y entre ambos está la fricción, que varía de un perno a otro. Por eso ISO 16047 define un ensayo para medir la relación par/fuerza de apriete en lugar de suponerla, y por eso, cuando la unión exige conocer la fuerza real, se mide la fuerza —por elongación o por ultrasonido— en lugar de inferirla del torque.
Revisión de ingeniería
Si la unión necesita la fuerza real, no el torque estimado.
Indique el perno (diámetro, clase, longitud), la unión, la precarga objetivo y si el valor tiene que verificarse en cada intervención. Le diremos qué método puede evidenciar ese requisito.