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Elementos de fijación
del grado correcto

Un perno trabaja por la tensión que le dejas al apretarlo, no por la fuerza con que lo aprietas. Acá está la tabla de torque por diámetro y grado, cómo se lee el grado en la cabeza, y qué arandela va en cada caso.

Grado 2, 5 y 8 · UNC y UNF641 productos en catálogoPor unidad, por ciento y por kilo

Calcula el apriete

Tabla de torque, en cuatro clics

Diámetro, rosca, grado y si la rosca va seca o lubricada. Te damos el torque en libras-pie y en newton-metro, y además la tensión que ese apriete deja en el perno.

Apriete recomendado

Torque

Equivalente

Tensión de apriete

Área de esfuerzo

Calculado con la fórmula que usa toda la industria, T = K · d · F: tensión de apriete F al 75 % de la carga de prueba del grado, y coeficiente K = 0,20 natural · 0,22 zincado · 0,10 encerado (valores del Industrial Fasteners Institute). Es un valor de referencia. Si el fabricante del equipo especifica otro torque, manda el suyo.

El error que rompe más pernos en obra

Un perno 1/2”-13 grado 5 seco se aprieta a unos 75 lb-pie. Ese mismo perno encerado necesita menos de la mitad para llegar a la misma tensión — y se rompe si le aplicas el torque de la columna seca. El perno estaba bien; lo que cambió fue la lubricación. Si el perno viene engrasado, aceitado o encerado, cambia la condición en el selector.

SAE J429

Cómo se lee el grado en la cabeza

Las rayas de la cabeza no son decoración: son la resistencia del perno. Cuéntalas como los rayos de una rueda.

Grado 2

Cabeza lisa, sin marcas

Grado 5

3 rayas radiales

Grado 8

6 rayas radiales

Grado SAEMarca en la cabezaDiámetrosTracciónFluenciaCarga de pruebaMaterial
Grado 2Sin marcas1/4" a 3/4"74 ksi (510 MPa)57 ksi (393 MPa)55 ksiAcero bajo carbono
Grado 2Sin marcas7/8" a 1.1/2"60 ksi (414 MPa)36 ksi (248 MPa)33 ksiAcero bajo carbono
Grado 53 rayas1/4" a 1"120 ksi (827 MPa)92 ksi (634 MPa)85 ksiMedio carbono templado y revenido
Grado 53 rayas1.1/8" a 1.1/2"105 ksi (724 MPa)81 ksi (558 MPa)74 ksiMedio carbono templado y revenido
Grado 86 rayas1/4" a 1.1/2"150 ksi (1034 MPa)130 ksi (896 MPa)120 ksiMedio carbono aleado, templado

Valores de SAE J429. Las rayas de la cabeza son radiales y se cuentan como los rayos de una rueda: cero para grado 2, tres para grado 5, seis para grado 8. Dato de la norma que conviene saber: los valores de grado 2 para 1/4" a 3/4" solo aplican a pernos de 6" de largo o menos — un "grado 2" más largo que eso cae, normativamente, en grado 1. Y los pernos de menos de 1/4" y los espárragos no están obligados a llevar marca.

Equivalencias

Grado SAE, clase métrica y ASTM

La misma resistencia con tres nomenclaturas distintas. Esta es la tabla para traducir de una a otra.

SAEMétrico ISO 898-1Tracción métricaASTM equivalenteDónde se usa
Grado 2Clase 4.6 – 5.8400 – 520 MPaA307 Gr. A (60 ksi)Uniones sin carga calculada, montaje general
Grado 5Clase 8.8800 MPa (830 si d > 16 mm)A449 · F3125 Gr. A325Estructura, maquinaria, la mayoría de las uniones con carga
Grado 8Clase 10.91040 MPaA354 Gr. BD · F3125 Gr. A490Alta resistencia: uniones críticas, alta vibración
Clase 12.91220 MPaAutomotriz y maquinaria de alta exigencia

Cómo se lee un «8.8»

El primer número por 100 es la resistencia a la tracción en MPa: 8 × 100 = 800 MPa. El segundo, dividido entre 10, es la proporción del límite de fluencia: 8/10 = 0,8, o sea 800 × 0,8 = 640 MPa de fluencia. Con esa regla lees cualquier clase métrica de memoria: un 10.9 es 1000 MPa de tracción y 900 de fluencia.

Paso de rosca

Rosca gruesa o rosca fina

La rosca fina resiste algo más y aguanta mejor la vibración. La gruesa es más rápida, más tolerante y obligatoria en materiales blandos.

DiámetroUNC (grueso)UNF (fino)Área UNCÁrea UNFVentaja del fino
1/4"20 hilos/pulg28 hilos/pulg0.0318 pulg²0.0364 pulg²+14 %
5/16"18 hilos/pulg24 hilos/pulg0.0524 pulg²0.0580 pulg²+11 %
3/8"16 hilos/pulg24 hilos/pulg0.0775 pulg²0.0878 pulg²+13 %
7/16"14 hilos/pulg20 hilos/pulg0.1063 pulg²0.1187 pulg²+12 %
1/2"13 hilos/pulg20 hilos/pulg0.1419 pulg²0.1599 pulg²+13 %
5/8"11 hilos/pulg18 hilos/pulg0.2260 pulg²0.2560 pulg²+13 %
3/4"10 hilos/pulg16 hilos/pulg0.3345 pulg²0.3730 pulg²+12 %
7/8"9 hilos/pulg14 hilos/pulg0.4617 pulg²0.5095 pulg²+10 %
1"8 hilos/pulg12 hilos/pulg0.6057 pulg²0.6630 pulg²+9 %

El área de esfuerzo a tracción es la sección que realmente resiste. La rosca fina tiene más área porque el hilo es menos profundo — por eso, a igual grado, un perno UNF resiste algo más a tracción que el mismo en UNC.

Rosca gruesa (UNC)

  • Se enrosca más rápido y perdona la suciedad y los golpes en el hilo
  • Obligatoria en materiales blandos: aluminio, fundición, plástico, madera. El hilo profundo agarra donde el fino se pasa
  • Menos sensible al daño durante el montaje
  • Es lo estándar de obra y de estructura

Rosca fina (UNF)

  • Más área resistente: a igual diámetro y grado, aguanta algo más a tracción
  • Mejor resistencia al aflojamiento por vibración (ángulo de hélice menor)
  • Permite ajuste más fino de la tensión
  • Se usa en pared delgada, tuercas bajas y máquinas con vibración
  • Se daña con más facilidad y no perdona el hilo sucio

Huachas y anillos

Qué arandela va en cada caso

Cuatro tipos y cada uno resuelve un problema distinto. La más usada es también la más malentendida.

Plana

Reparte la carga de la cabeza o de la tuerca sobre más superficie y protege el acabado.

Va sí o sí cuando el material es blando, el agujero es holgado o ranurado, o la superficie no es plana.

Serie SAE (angosta) para acero sobre acero; serie USS (ancha y más gruesa) para agujero sobredimensionado o chapa delgada.

De presión (grower)

Lo que la norma ASME B18.21.1 le atribuye es compensar la holgura ya desarrollada y dar una superficie de apoyo endurecida.

La norma nunca dice que sirva para evitar el aflojamiento.

Ver el recuadro de abajo antes de usarla como antivibratoria.

Estrella (dentada)

Esta sí es antiaflojamiento por diseño: la norma dice que su función es aumentar la fricción entre el tornillo y el conjunto.

Excelente además como contacto eléctrico a tierra: los dientes rompen pintura y óxido.

Raya la superficie: no la uses sobre galvanizado ni pintura que deba durar.

Belleville (cónica)

Resorte de disco. Sirve para mantener la precarga cuando hay dilatación térmica, asentamiento del material o relajación de la junta.

Salvo que venga con serraciones, tampoco tiene capacidad de bloqueo apreciable: su trabajo es sostener tensión, no trabar.

La verdad incómoda sobre la arandela de presión

El manual de diseño de sujetadores de la NASA lo dice sin rodeos: la arandela de presión actúa como resorte mientras aprietas, pero ya está completamente plana cuando el perno llega a su torque final. En ese momento equivale a una arandela plana maciza y su capacidad de bloqueo es inexistente. Los ensayos de vibración transversal (Junker) van en el mismo sentido: con grower el resultado es igual o peor que sin nada, y varios fabricantes de equipo original dejaron de especificarla.

Qué hacer entonces: si tienes un problema real de vibración, la solución es precarga suficiente — apretar al torque correcto para que la junta no deslice — y, si hace falta, tuerca autoblocante, adhesivo anaeróbico, arandela cña tipo cuña o Belleville. Agregar un grower a una unión mal apretada no resuelve nada.

Dos detalles de la norma que sirven en el mostrador

1. La arandela de presión debe tener sección trapezoidal (más gruesa por dentro que por fuera). Si te llega mercadería de sección rectangular uniforme, no cumple ASME B18.21.1. 2. La misma norma desaconseja electrozincar arandelas de presión de acero al carbono y al boro, y si el comprador lo exige deben hornearse después del plateado.

Protección

Negro, zincado o galvanizado

El acabado decide cuánto dura el perno a la intemperie — y en alta resistencia tiene una implicancia de seguridad.

AcabadoCómo se aplicaEspesor de zincCuándo usarlo
Fierro negroSin recubrimientoInterior seco, o si va pintado o soldado después
Zincado claro (Tipo III)Electrólisis + pasivado incoloro5 – 8 µmInterior seco. Exige solo 12 h de niebla salina: es el de menor protección
Zincado amarillo (Tipo II)Electrólisis + cromatizado de color5 – 8 µmInterior con condensación, taller, almacén. Exige 96 h — ocho veces más que el claro
Galvanizado en calienteInmersión en zinc fundido y centrifugado43 – 53 µmIntemperie, costa, ambiente húmedo o salino
Zinc-lamelarEscamas de zinc-aluminio, sin electrólisis5 – 25 µmAlta resistencia con corrosión: no carga hidrógeno
InoxidableEl material mismoAmbiente agresivo, alimentario, químico

Clases de espesor según ASTM B633 (electrozincado) y ASTM A153 clases C y D (galvanizado en caliente sobre pernos y remaches).

El límite que casi nadie conoce: en un perno no se puede zincar más de 8 micras

La propia ASTM B633 lo advierte: la tolerancia dimensional de la rosca no permite aplicar mucho más de 8 µm de electrozincado en pernos, tuercas y tornillos. Consecuencia directa: las clases de servicio severo y muy severo de esa norma (12 y 25 µm) no son realmente alcanzables en un perno electrozincado. Si necesitas esa protección, el camino es galvanizado en caliente o zinc-lamelar — no «pedir más zincado».

Para dimensionar: en ambiente costero agresivo el zinc se consume del orden de 4 a 8 µm por año. Un perno galvanizado en caliente (unas 53 µm) da del orden de 6 a 13 años de zinc; el mismo perno electrozincado a 8 µm, uno o dos.

Galvanizado y rosca: no es el perno, es la tuerca

El perno se rosca igual, se galvaniza, y el zinc le engorda la rosca. Lo que se abre es la tuerca: se machuelea sobredimensionada después del galvanizado y se entrega lubricada con cera.

  • Tuerca y perno galvanizados van en par. Una tuerca sobre-machueleada sobre perno sin galvanizar queda floja
  • Nunca repases la rosca de un perno galvanizado: le quitas el zinc justo donde va a corroerse
  • Si desengrasas la tuerca, el torque para la misma tensión cambia radicalmente

Fragilización por hidrógeno: dónde está el riesgo de verdad

Se repite mucho que «el grado 8 se fragiliza». La mejor referencia disponible dice otra cosa: la susceptibilidad real aparece por encima de 39 HRC, y el grado 8 y la clase 10.9 bien fabricados quedan por debajo de ese umbral.

Donde el riesgo es serio: clase 12.9, tornillos ASTM A574 de cabeza hueca, ASTM A490 y piezas cementadas.

Por eso el A490 tiene prohibido galvanizarse, zincarse y depositarse mecánicamente con zinc — los tres procesos. Su único recubrimiento admitido es el zinc-lamelar. En cambio el A325 se galvaniza de forma rutinaria y segura.

Y si algo hay que hornear: la ventana de 4 horas es para meterlo al horno, no la duración. El horneado real es de 8 a 22 horas a 190–220 °C según la resistencia de la pieza.

Remaches

Sólido, semitubular o ciego

Los tres unen por deformación, sin rosca. Se diferencian en si necesitas acceso por los dos lados y en cuánta fuerza hace falta para colocarlos.

Remache sólido

Vástago macizo. Se deforma golpeando la cola contra una sufridera hasta formar la segunda cabeza.

Es el más resistente de los tres. Necesita acceso por los dos lados.

Largo: espesor del paquete + 1,5 veces el diámetro. La cabeza formada debe quedar de 1,5 × D de ancho y 0,5 × D de alto. Si sobresale más de 1,5 D, el vástago se dobla en vez de recalcarse.

Remache semitubular

Igual al sólido pero con una perforación ciega en la cola: solo se rebordea ese extremo, así que necesita alrededor de una cuarta parte de la fuerza del sólido.

Es el típico de uniones que giran o pivotan: tijeras, frenos, herrajes, luminarias, muebles.

Remache ciego (POP)

Se pone desde un solo lado con remachadora. El mandril se estira, forma la cabeza atrás y rompe en una muesca calibrada.

Cada medida tiene su rango de agarre: el espesor total a unir debe caer dentro de ese rango.

Si el paquete es más delgado que el mínimo, el mandril rompe pero la cabeza no cierra. Si es más grueso, el mandril no rompe y queda sobresaliendo — y la unión casi no resiste.

Ø del remache POPBrocaCorte (cuerpo Al, mandril acero)TracciónAplicación típica
2,4 mm (3/32")2,5 mm90 lbf · 400 N120 lbf · 534 NChapa fina, señalética
3,2 mm (1/8")3,3 mm170 lbf · 756 N220 lbf · 979 NUso general en chapa y perfilería liviana
4,0 mm (5/32")4,1 mm260 lbf · 1157 N350 lbf · 1557 NCobertura metálica, carrocería, canaleta
4,8 mm (3/16")4,9 mm380 lbf · 1690 N500 lbf · 2224 NChapa gruesa, estructura liviana
6,4 mm (1/4")6,5 mm700 lbf · 3114 N920 lbf · 4092 NUniones de mayor carga

Cargas últimas mínimas según SAE J-1200 para remache de cuerpo de aluminio con mandril de acero: son cargas de rotura, no de trabajo — aplícales tu factor de seguridad. La regla del agujero es simple: diámetro del remache + 0,1 mm.

El mandril de acero da 46 % más

Un remache de 3/16" todo de aluminio da 260 lbf de corte. El mismo diámetro con mandril de acero da 380 lbf. Es +46 % de resistencia por cambiar una sola pieza — y suele costar casi lo mismo.

El diámetro sale del espesor, no al revés

En chapa la regla práctica es diámetro ≈ 3 veces el espesor de la plancha más gruesa, y nunca menor que ese espesor. En calderería y estructuras de más de 8 mm se usa la fórmula de Unwin: d = 6,04 × √espesor en mm. Distancia mínima al borde: 2 veces el diámetro.

Losa colaborante

Conectores de corte y férulas

Los espárragos que hacen que la viga de acero y la losa de concreto trabajen como una sola pieza.

Conectores de corte (shear studs)

Son los espárragos que se sueldan sobre el ala superior de la viga para que la losa de concreto y la viga de acero trabajen juntas como una sola sección compuesta.

Sin ellos la losa desliza sobre la viga y cada una trabaja por su cuenta. Con ellos, el momento resistente y la rigidez suben fuertemente.

Se instalan por stud welding: la pistola levanta el espárrago creando un arco, funde la base y lo hunde en el charco. Todo el ciclo dura entre una décima y segundo y medio, con corrientes de 250 a 3000 amperios.

Material AWS D1.1 Tipo B: 65 ksi (450 MPa) de tracción mínima, en diámetros de 1/2” a 1”. Para deck compuesto el límite es 3/4”.

Y la férula cerámica

El anillo cerámico que va en la base durante la soldadura. No es un adorno: contiene el metal fundido, conforma el collarín del cordón y protege el arco del aire.

Es de un solo uso: la norma exige romperla y retirarla antes de que el espárrago quede embebido en el concreto. Por eso se compran en la misma cantidad que los espárragos.

Se guardan secas. Si mostraron humedad por rocío o lluvia, hay que secarlas en horno a 120 °C durante dos horas antes de usarlas.

Cada diámetro lleva su férula: PF6, PF10, PF12, UF19… y para soldar a través de deck se necesita férula específica.

El espárrago se acorta al soldarse

Pierde entre 4 y 6 mm de largo en el proceso (el "burn-off"). Si el plano pide un conector de 100 mm ya instalado, hay que comprarlo de 105. Es el error de compra más común de esta familia.

El control de calidad que exige la norma

AWS D1.1 obliga a ensayar los dos primeros espárragos de cada día o turno: deben mostrar rebaba completa de 360° sin socavación, y se doblan unos 30° respecto de su eje sin fallar en la soldadura. Si uno falla, se corrige el procedimiento y se ensayan dos más.

Antes de soldar

La base del espárrago no debe estar pintada, galvanizada ni cadmiada. Soldando directo al metal base, el ala no puede ser más delgada que un tercio del diámetro del espárrago; soldando a través de deck, el diámetro no puede superar 2,5 veces el espesor del ala — y nunca a través de más de dos capas de deck. Un espárrago de 3/4” a través de deck pide un ala de al menos 7,6 mm.

Lo que más se hace mal

Los tres errores de siempre

El perno trabaja por tensión, no por apriete

Al apretar estiras el perno como un resorte muy rígido, y esa tensión comprime las piezas: es la fricción entre ellas la que transmite la carga, no el perno cortado. Por eso el torque no es "lo más fuerte que puedas": es el valor que deja la tensión correcta. Y solo un 10 a 15 % del torque que aplicas se convierte en tensión — el resto se pierde en fricción bajo la cabeza y en la rosca.

No mezcles grados en una unión

El modo de falla que se busca es que el perno se corte, no que se barra la rosca de la tuerca: la fractura del perno es detectable, el barrido de rosca es invisible desde afuera y ocurre por debajo de la carga nominal. Grado 5 pide tuerca A563 grado B; grado 8 pide A563 grado DH o A194 grado 2H. La tuerca siempre igual o superior al perno.

Los de alta resistencia no se reutilizan

La norma estructural es explícita: los pernos A490 y todos los pernos galvanizados o recubiertos, de cualquier grado, NO se reutilizan. Los A325 de acabado natural sí, y la regla práctica es que la tuerca corra a mano por toda la rosca. Volver a apretar uno que se aflojó al apretar los vecinos no cuenta como reutilización.

En material blando, arandela bajo la cabeza

Sin arandela toda la precarga se concentra en el pequeño anillo de contacto bajo la cabeza. En aluminio, madera o plástico ese material cede y el perno se destensa solo — se pierde entre 6 y 20 % de la precarga, y en casos severos más de la mitad. La mayor parte ocurre en los primeros minutos: por eso conviene re-apretar un rato después.

Rosca suficiente y fuera del plano de corte

El requisito es que el extremo del perno quede a ras o más allá de la cara exterior de la tuerca (la "regla de los dos hilos" es buena práctica de taller, no norma). Y elige el largo para que la parte lisa —no la rosca— quede en el plano de corte: con la rosca en el corte, la capacidad baja alrededor de 20 %.

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Dinos la unión y te decimos el perno

Material, espesor, carga y si hay vibración o intemperie. Te confirmamos el grado, la rosca, el largo y qué arandela le corresponde.