Herramientas para Trabajo: Tornillo

Tornillo

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Un tornillo es un elemento mecánico comúnmente empleado para la unión desmontable de distintas piezas, aunque también se utiliza como elemento de transmisión. Básicamente es un cilindro con rosca helicoidal y cabeza, frecuentemente acompañado de la correspondiente tuerca y arandela.

También se conoce como tornillo o gato mecánico a un instrumento en forma de abrazadera que sirve para inmovilizar objetos.

Orígenes históricos

Los primeros antecedentes de la utilización de roscas se remontan al tornillo de Arquímedes, desarrollado por el sabio griego alrededor del 300 adC, empleándose ya en aquella época profusamente en el valle del Nilo para la elevación de agua.

Durante el Renacimiento las roscas comienzan a emplearse como elementos de fijación en relojes, máquinas de guerra y en otras construcciones mecánicas. Leonardo da Vinci desarrolla por entonces métodos para el tallado de roscas; sin embargo, éstas seguirán fabricándose a mano y sin ninguna clase de normalización hasta bien entrada la Revolución industrial.

En 1841 el ingeniero inglés Whitworth definió la rosca que lleva su nombre, haciendo William Sellers otro tanto en los Estados Unidos el año 1864. Esta situación se prolongó hasta 1946, cuando la organización ISO define el sistema de rosca métrica, adoptado actualmente en prácticamente todos los países. En los EE.UU. se sigue empleando la norma de la Sociedad de Ingenieros de Automoción (Society of Automotive Engineers, SAE).

Roscas

Nomenclatura

Las roscas pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o hembras (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse. La formación también se ha conocido como "'cuerda'".

Entradas o filetes

La generación de un tornillo puede suponerse arrollando un filete alrededor de un cilindro. En la primera figura mostrada el filete o hilo es trapezoidal, mientras que en la segunda es triangular. En cualquier caso, si la hélice que describe el filete tiene un paso suficientemente grande (a), dejará espacio para arrollar sobre el cilindro otro filete, obteniéndose una rosca de doble entrada (b), o triple si los filetes añadidos son dos. Para determinar el número de entradas de un tornillo basta apoyar un rotulador en el flanco y girarlo hasta marcar una vuelta completa, quedando el filete correspondiente coloreado; si en medio queda otro sin colorear, será de dos entradas, si quedan dos, de tres entradas y así sucesivamente.

Sentido de la rosca

En función del movimiento relativo entre el tornillo y la tuerca, existen tornillos y roscas a derechas, que son aquellos que al girarlos en el sentido contrario al de las agujas del reloj salen de la tuerca y desenroscan (a), y a izquierdas, que son aquellos en los que al girar el tornillo en el sentido contrario al de las agujas del reloj, entra en la tuerca enroscándose (c). Las roscas empleadas son comúnmente a derechas.

Los tornillos de las ruedas de los vehículos industriales tienen roscas de diferente sentido en los tornillos de las ruedas de la derecha (a derechas) que en los de la izquierda (a izquierdas). Esto se debe a que de esta forma los tornillos tienden a apretarse cuando las ruedas giran en el sentido de la marcha.

Roscas normalizadas: tipos y designación

Rosca triangular

M 6Øx0.75 (paso p en mm).

  • Whitworth: Ø" (diámetro exterior de la rosca Ø en pulgadas).

  • Whitworth fina: W Øxp (paso p en pulgadas).

  • Whitworth de tubo: R Ø" (diámetro nominal del tubo Ø en pulgadas).

  • Seller fina: UNF (Ejemplo #8-36: calibre 8 y 36 hilos por pulgada).

  • Seller gruesa: UNC (Ejemplo #4-40: calibre 4 y 40 hilos por pulgada).

Rosca trapezoidal

Tr Øxp (diámetro exterior de la rosca Ø y paso p en mm).

Rosca redonda

Rd Øxp (diámetro exterior de la rosca Ø y paso p en pulgadas).

Usos

Las roscas triangulares se emplean en tornillos de fijación; el truncamiento del filete facilita las operaciones de desmontaje, pero por el contrario disminuye la estanquidad de la unión. Las roscas finas (con paso menor que el normal) se emplean cuando la longitud de la unión atornillada es pequeña, por ejemplo en uniones en paredes delgadas de tubos; también pueden emplearse cuando se quiere evitar el aflojamiento de la unión, ya que el mayor número de filetes de contacto entre el tornillo y la tuerca incrementa el rozamiento.

Para el enroscado de tubos se emplean las llamadas roscas de gas derivadas del sistema Witworth, caracterizadas por una elevada estanquidad (el filete no está truncado) y una relación profundidad/diámetro pequeña para no debilitar la pared del tubo.

Para tornillos de transmisión se usan roscas trapezoidales simétricas o en forma de diente de sierra en aquellos casos en los que la fuerza aplicada tenga un sólo sentido.

Las roscas redondas, a pesar de sus buenas cualidades mecánicas, se emplean poco debido a su dificultad de fabricación y, por ende, elevado precio. Se usa en aplicaciones en los que la unión haya de soportar impactos.

Dibujo de roscas

Las crestas vistas se representan con trazo continuo grueso y los fondos con trazo fino. En vistas ocultas, ambas se trazan con trazo fino discontinuo. En las secciones, el rayado se prolonga hasta la cresta. En vista frontal, la línea de fondo abarcará aproximadamente 3/4 de circunferencia para evitar errores de interpretación. En los dibujos conjuntos, las líneas de la rosca macho (tornillo) prevalecen sobre las de la rosca hembra (tuerca).

Cabezas

El diseño de las cabezas de los tornillos responde, en general, a dos necesidades: por un lado, conseguir la superficie de apoyo adecuada para la herramienta de apriete de forma tal que se pueda alcanzar la fuerza necesaria sin que la cabeza se rompa o deforme. Por otro, necesidades de seguridad implican (incluso en reglamentos oficiales de obligado cumplimiento) que ciertos dispositivos requieran herramientas especiales para la apertura, lo que exige que el tornillo (si éste es el medio elegido para asegurar el cierre) no pueda desenroscarse con un destornillador convencional, dificultándose así que personal no autorizado acceda al interior.

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