Evite que el perno se afloje solo manteniendo el par intacto
Cuando los tornillos que se aflojan solos pueden pasar de ser un problema leve a uno muy grave.
Los tornillos sueltos pueden ser un problema molesto y también pueden provocar resultados graves e incluso catastróficos.
Por ejemplo, en 2012, se vertieron 432 barriles de fluidos de perforación sintéticos en el Golfo de México cuando fallaron los tornillos de 1,2 metros en una plataforma de perforación. Después de una investigación, el fabricante de los pernos tuvo que reemplazar 10.000 tornillos instalados y la empresa de perforación petrolífera tuvo que interrumpir las operaciones en aguas profundas.
"La seguridad y fiabilidad de las juntas atornilladas a menudo determinan la fiabilidad y seguridad generales de los sistemas mecánicos y estructurales", explica el Dr. Cheng Siong Phua, vicepresidente de Tecnología de la división de Electrónica Global y de Asia Pacífico de STANLEY® Engineered Fastenings.
El aflojamiento de los tornillos puede producirse por cualquier tipo de carga dinámica, como vibraciones o cambios de temperatura, una carga de sujeción insuficiente y piezas mal ajustadas. Esto hace que los movimientos relativos aumenten el riesgo de que los tornillos se aflojen solos, según un artículo de 2017 de la revista Engineer Live. La suma de estos pequeños movimientos acaba provocando el aflojamiento del montaje roscado.
Con mucho, la causa más frecuente de aflojamiento es el deslizamiento lateral de la tuerca o la cabeza del tornillo en relación con la junta, lo que provoca un movimiento relativo en las roscas, según Bolt Science, una empresa de consultoría y formación con sede en el Reino Unido.
"Un problema de aflojamiento es indicativo de una precarga insuficiente que resulta en el movimiento de la junta", dice Bill Eccles, fundador de Bolt Science y un consultor especializado en problemas de atornillado.
El movimiento relativo que se produce en las roscas se puede atribuir a tres problemas comunes como la flexión de las piezas, efectos térmicos diferenciales y fuerzas externas sobre una junta.
La seguridad y fiabilidad de las juntas atornilladas a menudo determinan la fiabilidad y seguridad generales de los sistemas mecánicos y estructurales.— Dr. Cheng Siong PhuaVicepresidente de Tecnología
STANLEY Engineered Fastening, división de Electrónica Global y de Asia Pacífico
Una conclusión con la que concuerdan los expertos es que la vibración tiene un efecto mucho mayor en una junta sometida a una carga cortante que en una junta sometida únicamente a tensión. Por ejemplo, cuando el eje de un tornillo se encuentra en paralelo a una vibración, sea cual sea su magnitud, puede la precarga puede verse reducida hasta un 40 % durante un tiempo prolongado, pero generalmente no provocará la pérdida total ni la pérdida de un elemento de fijación. Por otro lado, una vibración transversal significativa, que sea perpendicular al eje del tornillo, puede causar, y a menudo lo hace, una falla catastrófica de toda la precarga.
Es incluso posible que cierto tipo de vibraciones en ocasiones aprieten, en otras aflojen y, a veces, ni siquiera afecten a un elemento de fijación si los elementos de fijación no están sujetos a un movimiento transversal puro ni a un movimiento axial puro, sino a una combinación de ambos, lo que provoca un deslizamiento del arco.
Por contradictorio que parezca, la pérdida de precarga puede ocurrir sin rotación del elemento de fijación y sin movimiento relativo entre las roscas externas e internas de ningún tipo. A esto se le llama relajación. Una forma de relajación, la incrustación, ocurre cuando la rugosidad de la superficie se aplana y el área real de contacto se vuelve menor que el área aparente de contacto en las roscas, las caras de las juntas y por debajo de la cara de la tuerca.
La tendencia actual hacia el desarrollo de productos más ligeros y pequeños conduce a un aumento las vibraciones en las juntas, según un artículo de 2014 de la revista Assembly. Estas dos tendencias a veces pueden funcionar en conjunto. Por ejemplo, los materiales más ligeros vibran más, mientras que los elementos de fijación más pequeños, en general, pueden soportar menos vibraciones. Como resultado, los elementos de fijación en productos pequeños y ligeros son susceptibles de aflojarse, a menos que se estudien otras opciones de diseño para abordar este riesgo.