Relación entre Par y Precarga

El núcleo de una unión atornillada no es «apretar hasta cierto N·m», sino conseguir una precarga (fuerza de apriete F_p) suficiente. La llave dinamométrica controla el par T; lo que realmente aprieta las piezas es la tracción axial que aparece cuando el perno se estira. La relación clásica es:

T = K × F_p × d

donde T es el par de apriete (N·m), F_p la precarga (N), d el diámetro nominal de la rosca (m) y K el coeficiente de par, el parámetro más crítico y más ignorado. K integra la fricción de rosca, la fricción de asiento y la geometría del perno; según el estado de lubricación, K puede variar de 2 a 3 veces.

Según GB/T 16823.2-1997 «Reglas generales de apriete de elementos roscados», el método de control por par (método del par) es el más utilizado: mediante el par se controla indirectamente la precarga. La norma establece que, para el apriete elástico por debajo del límite elástico, la precarga objetivo toma alrededor del 70% del tensión de garantía S_p. Es decir, un perno M12 de clase 8.8 tiene un tensión de garantía de unos 580 MPa; el área tensil (GB/T 196) es de unos 84.3 mm²; la precarga objetivo ≈ 580×0.7×84.3 ≈ 34 kN. Éste es el origen del valor M12 que aparece en las tablas de pares.

Tabla de Pares Recomendados 8.8/10.9/12.9

La siguiente tabla recoge el par de montaje recomendado en estado seco (acero contra acero, coeficiente de fricción μ≈0.14, elementos galvanizados o de color natural), con una precarga objetivo cercana al 70% de la carga de garantía:

Coeficiente de Fricción: por qué la Tabla «falla»

Los valores de la tabla suponen μ≈0.14 (seco, galvanizado o natural). Pero en servicio real el coeficiente de fricción cambia mucho:

• Perno galvanizado seco: μ≈0.10~0.16, la tabla aplica.
• Perno lubricado con aceite: μ≈0.08~0.10, a igual par la precarga sube un 30%.
• Galvanizado en caliente (HDG): μ≈0.18~0.25, recubrimiento grueso e irregular, fricción alta y dispersa; deben usarse pares específicos HDG.
• Dacromet / recubrimiento cinc-aluminio: μ≈0.12~0.15, relativamente estable.
• Inoxidable (sin antigripante): μ alto y tendencia a griparse; debe medirse la curva par-fuerza de apriete según GB/T 16823.3.

GB/T 16823.3-2010 «Elements de unión — Ensayo de par-fuerza de apriete» es la norma para medir el coeficiente de fricción real: en el banco de ensayo se aprieta la pareja roscada registrando par y fuerza axial, y se calculan K y los coeficientes de fricción parciales. Las uniones críticas (tapas de cilindro, pernos de éolica, tuberías de alta presión) no pueden tomarse de la tabla: exigen el ensayo par-fuerza.

Por Qué a Par Correcto Sigue Flojo

«He apretado según la tabla y sigue suelto» suele deberse menos a que el par sea incorrecto y más a las causas siguientes:

1. Llave dinamométrica desajustada o sin calibrar: sin calibración periódica el error puede superar ±20%. La verificación periódica es obligatoria.
2. Coeficiente de fricción fuera de supuesto: aceite, óxido, pintura residual o rebabas en la superficie de asiento hacen que el K real difiera del de tabla.
3. Pérdida de precarga (relajación): en las primeras horas tras el apriete, el aplastamiento de asperezas microscópicas y el flujo de la rosca pueden relajar la precarga un 10%~20%. Las uniones importantes deben reapretarse a las 24 h.
4. Autoaflojamiento por vibración: por encima de cierto umbral de vibración transversal, la pareja roscada rota entre sí. No es falta de par, sino necesidad de elementos antiflojo (arandelas, fácilím, tuercas de bloqueo).
5. Orden de apriete incorrecto: en bridas multiperno debe seguirse un orden cruzado en 2~3 fases; de otro modo la precarga queda desigual y la junta fuga.

Contramedidas en Planta por Engarce y Gripe

El engarce (rosca aplanada) y la gripe (soldadura en frío de la pareja roscada) son los problemas más molestos en el apriete:

Conclusión clave: el par es el medio, la precarga es el fin. Cuando una unión falla, no «suba el par» sin más: revise primero el estado de fricción, el orden de apriete, el antiflojo y la clase real de perno y tuerca.