Calculadora de par de apriete de tornillos: torque y precarga según la clase y la lubricación
Calcula el par de apriete a partir de la precarga, o la fuerza de sujeción que da un par conocido, en tornillos métricos de rosca normal o fina, UNC y UNF: clase de resistencia o grado SAE, factor K o coeficientes de fricción, dispersión, alargamiento y tabla de pares.
Cómo funciona
Fórmula corta: T = K × F × d · Precarga F = % de la carga de prueba × esfuerzo de prueba × As · As = π/4 × (d − 0.9382·p)² en métrica y (d − 0.9743·p)² en pulgadas · Con coeficientes de fricción (ISO 16047 / VDI 2230): T = F × (p ÷ 2π + 0.577·μ_th·d₂ + μ_h·D_km ÷ 2), con d₂ = d − 0.6495·p · Inversa: F = T ÷ (K × d) · Alargamiento ΔL = F × L_agarre ÷ (As × E)
Una unión atornillada funciona estirando el tornillo como un resorte muy rígido para que apriete las piezas entre sí. El par que aplicas es solo una forma indirecta de medir ese estiramiento: normalmente el 85–90% se va en vencer la fricción en las roscas y bajo la cabeza o la tuerca. La fórmula corta T = K × F × d junta toda esa fricción en un factor de tuerca K, que va de unos 0.10 en un tornillo encerado a 0.30 en uno seco de fábrica; por eso lubricar un tornillo y darle el par «en seco» puede estirarlo más allá de su límite elástico. Si necesitas más precisión, cambia a la forma con coeficientes de fricción de ISO 16047 y VDI 2230, que separa el par en la parte que estira el tornillo (el paso de la rosca), la fricción en la rosca y la fricción bajo la cabeza. La precarga se fija como fracción de la carga de prueba, que depende de la clase de resistencia o del grado SAE y del área resistente de la rosca; también puedes ir al revés, de un par conocido a la fuerza de sujeción que produce. Como un torquímetro deja una dispersión de alrededor de ±25% en la precarga, la calculadora muestra el rango esperado después del asentamiento, avisa cuando el extremo alto llega al límite elástico e incluye el alargamiento del tornillo en tu longitud de agarre, una tabla de pares para todos los tamaños de la serie y una comparación entre condiciones de fricción.
Ejemplo resuelto
Un tornillo M12 × 1.75 clase 8.8 (área resistente de 84.3 mm², carga de prueba de 580 MPa) al 75% de su carga de prueba: F = 0.75 × 580 × 84.3 = 36.7 kN. Con K = 0.2, el par es T = 0.2 × 36,670 N × 0.012 m = 88 N·m (65 lbf·ft), y el tornillo se alarga unos 53 µm en 25 mm de agarre, unos 11° de giro de la tuerca después del asiento. Con coeficientes de fricción de 0.12 en la rosca y bajo la cabeza, el par por newton es 0.279 + 0.752 + 0.936 = 1.967 mm, así que T = 72 N·m, equivalente a K = 0.164. Al revés: 88 N·m en un M12 aceitado (K = 0.18) dan 40.7 kN, el 83% de la carga de prueba.
Fuentes: ISO 898-1 — Mechanical properties of fasteners (property classes) · NIST SP 811 — Guide for the Use of the SI (conversion factors)
Preguntas frecuentes
¿Por qué no coinciden las tablas de par de apriete?
Porque suponen distintos valores de K o de fricción (0.17–0.22 es común en tornillos con recubrimiento), distintas precargas objetivo (65–90% de la carga de prueba o del límite elástico) y distintos redondeos. Revisa siempre qué lubricación supone la tabla; esta calculadora muestra el par para cada condición lado a lado.
¿Uso el factor de tuerca K o los coeficientes de fricción?
K es rápido y coincide con la mayoría de las tablas de par. Los coeficientes de fricción en la rosca y bajo la cabeza (μ) son los que miden los ensayos ISO 16047 y los que usa la VDI 2230; toman en cuenta el paso de la rosca y el diámetro de apoyo de la cabeza, así que convienen cuando el proveedor del tornillo da valores de μ (a menudo 0.08–0.16).
¿Cuánta fuerza de sujeción da un par de apriete?
Elige «Precarga a partir del par» y escribe el par en N·m, lbf·ft, lbf·in o kgf·m. La precarga es F = T ÷ (K × d); la calculadora también la expresa como porcentaje de la carga de prueba y avisa si el tornillo cedería.
¿Cuál es el par de apriete de un tornillo M10 clase 8.8?
Con K = 0.2 y 75% de la carga de prueba, unos 50 N·m. Si la rosca está aceitada (K = 0.18) baja a unos 45 N·m para la misma precarga.
¿Qué pasa si aprieto un tornillo lubricado con el par para rosca seca?
Como hay menos fricción, casi todo el par se convierte en tensión: con K = 0.12 en vez de 0.20, la precarga sube un 67% y el tornillo puede ceder o romperse. Reduce el par en la misma proporción que K cuando lubriques.
¿Hay que volver a apretar después de un tiempo?
Las uniones con juntas o materiales blandos se relajan por asentamiento. En bridas y cabezas de motor es normal reapretar después del primer ciclo térmico o a las 24 horas; el ajuste de pérdida por asentamiento muestra cuánta precarga podrías perder.
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Es una estimación de ingeniería con fines educativos y para diseño preliminar. Usa los datos del fabricante, las normas aplicables y factores de seguridad adecuados, y pide que un ingeniero calificado revise los diseños críticos.