Un tornillo se define simultáneamente por cuatro aspectos: la forma de su cabeza, el tipo de accionamiento, cómo su rosca corta o engrana, y el tipo de punta o extremo con el que termina. Un «tornillo de cabeza hexagonal» y un «tornillo de accionamiento hexagonal» no son el mismo elemento de fijación; además, distinguir un tornillo de un perno con una cabeza hexagonal idéntica constituye en la práctica un problema tan habitual que ASME B18.2.1 le dedica un apéndice específico.
Esta guía abarca los 12 tipos de tornillos y pernos que realmente especifican fabricantes de maquinaria y equipos de mantenimiento: cabeza hexagonal, cabeza cilíndrica con hexágono interior (cap), cabeza avellanada, cabeza redondeada, de cabeza moleteada, de hombro, autorroscante, prisionero, para panel cautivo, perno de carro, de 12 puntas y varilla roscada o espárrago, clasificados por tipo de cabeza, accionamiento, mecanismo de rosca y material; consulte la categoría de tornillos y pernos para ver la gama completa de SKU.
Tornillos por tipo de cabeza
La forma de la cabeza determina dos aspectos: el par que puede soportar el tornillo y si queda enrasado, sobresaliente o embutido en la pieza.
Tornillos de cabeza hexagonal
Cabeza externa de seis caras, accionada con llave o vaso, diseñada para aplicaciones de alto par de apriete. Su resistencia abarca desde acero comercial de baja resistencia hasta Grade 8 y clase métrica 12.9, con versiones en acero inoxidable 18-8, латón, titanio e incluso cerámica para entornos corrosivos o aplicaciones no conductoras. Consulte tornillos de cabeza hexagonal.
Tornillos de cabeza cilíndrica con hexágono interior (cap screws)
También denominados cap screws, incorporan un alojamiento hexagonal interior (o Torx) y una cabeza cilíndrica más alta para generar una elevada carga de apriete en un espacio reducido; son la opción estándar en el montaje de máquinas-herramienta y utillajes. Consulte tornillos de cabeza cilíndrica con hexágono interior.
Tornillos de cabeza avellanada
Una base avellanada permite que el tornillo quede enrasado con la superficie de la pieza al apretarse; se utiliza allí donde una cabeza saliente interferiría con la superficie de acoplamiento. Consulte tornillos de cabeza avellanada.
Tornillos de cabeza redondeada
Es la familia más amplia: incluye cabezas pan, truss, button, fillister, cheese y de seguridad unidireccional, cada una con un compromiso distinto entre altura de cabeza, superficie de apoyo y aspecto exterior. Ver tornillos de cabeza redondeada.
Tornillos moleteados
Sustituyen el alojamiento de accionamiento por una cabeza moleteada, diseñada para el agarre con los dedos; se emplean en paneles y tapas que deben retirarse con frecuencia, donde usar una herramienta resulta incómodo. Ver tornillos moleteados.
Tornillos de hombro
Los tornillos de hombro no actúan como elementos de fijación por apriete en sentido estricto.
El hombro sin rosca constituye una superficie de apoyo rectificada con precisión para un pivote, una leva o una articulación. La punta roscada más corta situada debajo cumple la función de retención propiamente dicha. Ver tornillos de hombro.
Tornillos por tipo de accionamiento
El accionamiento es la geometría con la que realmente engrana la herramienta, y se selecciona de forma independiente a la forma de la cabeza; por ejemplo, un tornillo de cabeza redondeada puede suministrarse con accionamiento Phillips, ranura simple, estrella, cuadrado o combinado, según la gama.
Accionamientos Phillips y de ranura simple siguen siendo la opción habitual en montajes generales y en trabajos de chapa.
Accionamientos estrella y hexagonal interior (Allen) resisten el deslizamiento de la punta bajo el par de las herramientas eléctricas, razón por la cual predominan en aplicaciones de cabeza cilíndrica y estructurales.
Accionamientos cuadrados ofrecen un acoplamiento más firme de la punta para operaciones de atornillado de alto volumen en producción.
Accionamientos de 12 puntos disponen doce puntos de contacto alrededor de la cabeza, en lugar de los seis del hexágono; así, una llave o un vaso pueden acoplarse con la mitad del ángulo de giro. Por eso se emplean en montajes de alto par y con holguras reducidas, como en componentes de motor y transmisión. LILY Bearing's tornillos de 12 puntos se fabrican en acero aleado para ese rango de carga.
Accionamientos unidireccionales y de tres ranuras permiten la instalación, pero no la extracción con una herramienta estándar; se trata de una solución antimanipulación para equipos expuestos al público.
Tornillos autorroscantes: generan su propia rosca
Un tornillo autorroscante forma o corta su propia rosca de acoplamiento al introducirse, por lo que no se necesita una tuerca aparte ni un orificio roscado previo.
Las roscas de tipo A y AB presentan un paso más grueso y una punta más aguda, por lo que se destinan a chapa y plásticos delgados.
El tipo C está diseñado para cortar en metal pretaladrado sin el desgarro que produciría la rosca de un tornillo de máquina convencional.
Se trata de un mecanismo distinto al de un tornillo de máquina, que requiere desde el inicio un orificio previamente roscado o una tuerca; confundir ambos suele provocar barridos de rosca en servicio.
Tornillos prisioneros: sin cabeza y diseñados para fijar, no para sujetar
Tornillos prisioneros no tienen cabeza en absoluto; todo el cuerpo queda alojado dentro del taladro, a ras de superficie o por debajo de ella, y su función es fijar un collarín, una polea o un engranaje al eje, en lugar de sujetar dos piezas entre sí.
El perfil de la punta es, en realidad, el que realiza el trabajo: una punta plana o que no marca distribuye la carga sin abollar un eje acabado; una punta giratoria se autoalinea sobre una superficie inclinada, y una punta extendida salva una chavetero o un taladro sobredimensionado que una punta de longitud estándar no alcanza a abarcar.
Ajustar el tipo de punta al acabado del eje es el error de selección más habitual en los tornillos prisioneros: una punta estándar sobre un eje endurecido y pulido patinará bajo vibración.
Tornillos cautivos para panel: diseñados para no desprenderse
Tornillos cautivos para panel permanecen unidos al panel incluso cuando se desenroscan por completo, lo cual resulta fundamental allí donde la caída de un elemento de fijación supone un problema real: dentro de equipos en funcionamiento, cerca de placas electrónicas expuestas o en aplicaciones sobre cabeza.
Tres mecanismos cubren la mayor parte de esa necesidad: los tipos roscados, que se desenroscan pero quedan retenidos por un conjunto de resorte y arandela; los de un cuarto de vuelta, que se liberan con un giro de 90° en lugar de desenroscarse por completo; y los de encaje, que se presionan en un orificio del panel sin necesidad de una tuerca independiente en el reverso.
Pernos de carruaje y varillas roscadas: cuando el “tornillo” pasa a ser “perno"
Pernos de carruaje
Un perno de carruaje tiene una cabeza lisa y abombada, y justo debajo incorpora un cuello cuadrado que muerde la madera o un orificio cuadrado troquelado, de modo que el perno no gire mientras se aprieta una tuerca desde el lado opuesto; por tanto, no necesita ningún alojamiento de accionamiento. Véase pernos de carruaje.
Varillas roscadas y espárragos
Las varillas roscadas y los espárragos van un paso más allá y prescinden por completo de la cabeza: material totalmente roscado, cortado a medida y montado con tuercas en ambos extremos, o en un solo extremo cuando se requiere una unión permanente entre espárrago y pieza.
Las clases de resistencia siguen las mismas normas que los tornillos de cabeza hexagonal: Grade 2 y Grade 5 en medidas en pulgadas, y clase 8.8 a 12.9 en sistema métrico.
La marca de clase en la cabeza o en el extremo, y no la geometría del elemento de fijación, es lo que realmente determina su carga de trabajo. Véase varillas roscadas y espárragos.
Cómo se designan las dimensiones de los tornillos
Los tornillos de la serie en pulgadas se especifican como calibre o fracción; luego, hilos por pulgada; y, por último, longitud — #8-32 x 1" indica un tornillo de diámetro #8 (0.164 in.), 32 hilos por pulgada y 1 pulgada de longitud. Los calibres numerados van de #0 a #12 y, a partir de ahí, pasan a medidas fraccionarias (1/4", 5/16", 3/8" y superiores). Los tornillos métricos siguen diámetro nominal, paso de rosca y, después, longitud en milímetros — M6 x 1.0 x 20 corresponde a 6 mm de diámetro, 1.0 mm de paso de rosca y 20 mm de longitud.
Un detalle que suele confundir a quienes compran por primera vez es que la longitud se mide de forma distinta según el tipo de cabeza. En los tornillos de cabeza avellanada y otros modelos avellanados, la medida se toma desde la parte superior de la cabeza, ya que esta queda enrasada y forma parte de la profundidad de montaje. En todos los demás tipos de cabeza — hexagonal, cilíndrica y abombada — la longitud se mide desde la cara inferior de la cabeza hasta la punta, porque la cabeza sobresale y no interviene en la penetración del tornillo en el material.
Material y acabado: selección en función del entorno
El material y el acabado determinan conjuntamente el comportamiento del tornillo frente a la carga y la corrosión, no solo frente a una de estas exigencias.
Material | Uso típico | Compromiso |
|---|---|---|
Acero al carbono cincado / con óxido negro | Montaje interior general, grados estructurales (5, 8, 8.8–12.9) | Mejor relación resistencia-coste; resistencia limitada a la corrosión |
Acero inoxidable 18-8 | Exposición exterior moderada o a lavado frecuente | Buena resistencia general a la corrosión; menor resistencia que el acero aleado |
Acero inoxidable 316 / A286 | Ambientes marinos, químicos o de alta temperatura | La mejor resistencia a la corrosión de esta lista; mayor coste |
Latón / bronce | Conjuntos eléctricos, decorativos o sensibles a la corrosión galvánica | No produce chispas, es resistente a la corrosión; más blando y con menor capacidad de carga |
Titanio | Aeroespacial, diseños en los que el peso es crítico | Excelente relación resistencia-peso; mayor costo de material |
Nailon / plástico | Uniones eléctricamente aisladas o que no marcan la superficie | Sin riesgo de corrosión galvánica; carga de apriete mucho menor |
Nota sobre corrosión galvánica:un tornillo de acero inoxidable introducido directamente en una pieza de aluminio, en presencia de humedad, genera corrosión galvánica que ataca el aluminio, no el tornillo. Una arandela aislante o un material más compatible lo evita. Consulte elFastener Design Manualde la NASA para un tratamiento más completo de la selección de materiales y la corrosión.
Cómo elegir: lista de verificación en cuatro preguntas
¿Cuál es el recorrido de la carga? Unir dos piezas por apriete requiere un tornillo o perno con cabeza; fijar un componente sobre un eje requiere un tornillo prisionero.
¿Qué nivel de criticidad tiene la unión respecto a la carga? El Grado 5 o la Clase 8.8 cubren la mayoría de la maquinaria de uso general; reserve el Grado 8 o la Clase 12.9 para uniones en las que una resistencia insuficiente suponga realmente un riesgo de fallo, ya que los grados superiores son más costosos y más frágiles.
¿A qué condiciones de exposición estará sometido? En interiores y en ambiente seco, conviene acero con recubrimiento; si hay humedad, lavado con agua o exposición exterior, la elección debe pasar a acero inoxidable 18-8 o 316.
¿Qué nivel de acceso hay? Si el desmontaje manual es frecuente, convienen los tornillos moleteados o los tornillos cautivos de cuarto de vuelta; para uniones estructurales permanentes, son preferibles las cabezas hexagonales o cilíndricas con una clase de resistencia adecuada.
Preguntas frecuentes
¿Un tornillo de cabeza cilíndrica es lo mismo que un perno?
No, según la definición técnica, aunque estos términos se usan con cierta flexibilidad. Un tornillo está diseñado para apretarse girando su cabeza en un orificio roscado; un perno está diseñado para apretarse girando una tuerca sobre su rosca, mientras el perno permanece inmóvil. Un tornillo de cabeza cilíndrica Allen que entra en un bloque roscado actúa como tornillo; el mismo elemento de fijación, combinado con una tuerca a través de un orificio de paso, funciona como perno.
¿Los tornillos de acero inoxidable pierden resistencia frente al acero?
Sí, y la diferencia es medible. El acero inoxidable estándar 18-8 presenta una resistencia mínima a la tracción de alrededor de 70,000 psi, frente a aproximadamente 120,000 psi del acero Grado 5, es decir, cerca de un 40 % menos. Por ello, en uniones estructurales sometidas a altas cargas y en entornos secos, normalmente se mantiene el uso de acero aleado o con recubrimiento, en lugar de optar por inoxidable únicamente por su resistencia a la corrosión.
¿Puedo sustituir una huella Torx por una Phillips en el mismo tornillo?
Solo si la geometría de la cabeza es idéntica en lo demás y la clasificación de resistencia no cambia: el alojamiento de accionamiento no afecta la fuerza de apriete, pero cambiar de tipo de huella suele implicar recurrir a una línea de SKU distinta, en lugar de modificar un tornillo ya existente.
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