La norma que tuvo que decidir dónde va la arandela no responde «lado de la tuerca o lado del perno»

Esta página no dice de qué lado poner su arandela. Ningún documento que leímos lo dice, y no vamos a inventar uno. Lo que sí puede contarse es qué hace la arandela en el único lugar donde alguien tuvo que fijarla, y por qué eso resulta ser una pregunta distinta de la que se hizo. La pregunta procede de un sitio público de preguntas sobre bricolaje y se consultó a través de su interfaz abierta, porque las herramientas de navegador que este sitio usa normalmente volvían a no estar disponibles. Leímos la pregunta y no sus respuestas, y aquí no aparece ningún nombre de usuario.

Dónde no está la respuesta

Empecemos por el documento cuya única función es decir qué es un elemento de fijación normalizado cuando no se ha acordado otra cosa. Su título es General requirements for bolts, screws, studs and nuts (requisitos generales para pernos, tornillos, espárragos y tuercas), y las arandelas no están en esa lista. Según nuestro recuento, la palabra «washer» aparece en ella 0 veces. Sus tablas asignan una norma a las roscas, a los accionamientos, a los extremos, a las discontinuidades superficiales, a los recubrimientos y a la calidad. No hay fila para arandelas, porque las arandelas no son el objeto de esa norma.

Leímos esa norma con atención para otra pregunta y conviene ser precisos: no es una omisión suya. Es un límite. Las arandelas tienen sus propias normas, y al leer tres de ellas juntas comprobamos que solo una dice para qué sirve una arandela. Ninguna dice tampoco de qué lado va, y esa es buena parte de la razón por la que la pregunta tiene 97 votos.

El documento que no pudo evitarlo

Hay un tipo de documento que no puede dejar la arandela sin especificar: una norma de ensayo que mide la relación entre el par de apriete y la fuerza de apriete que produce. No se puede medir esa relación sin controlar cada superficie en la que se gasta el par, y una de esas superficies está bajo la cabeza o la tuerca.

La ISO 16047:2005 es esa norma; abarca pernos, tornillos, espárragos y tuercas de acero al carbono y acero aleado con rosca métrica ISO de M3 a M39. Su tabla de símbolos divide el par aplicado en partes con nombre, y dos de ellas importan aquí: el par en la rosca y el par de fricción bajo cabeza. La arandela es la dueña completa del segundo.

Según nuestro recuento, la palabra «washer» aparece 18 veces en la vista previa. El plano del dispositivo indica como elemento 1 una placa de apoyo de ensayo, una arandela de ensayo o una arandela especificada; como elemento 2 o 5, la pieza ensayada; y luego la nota citada al principio de esta página. La arandela se fija de modo que no pueda girar. Lo que gira es la tuerca o la cabeza. La arandela es la cara inmóvil contra la que se desliza.

Qué debe ser una arandela controlada

Como esa cara soporta una magnitud medida, la norma la especifica como se especificaría un calibre. Ofrece dos tipos y deja la elección al criterio: «Debe usarse una placa de apoyo de ensayo o una arandela de ensayo de dureza alta (templada en todo su espesor, tipo HH) o baja (tipo HL). El proveedor debe seleccionar la placa de apoyo o la arandela de ensayo y el estado superficial según su experiencia, salvo que el comprador especifique otra cosa en el momento del pedido.» (traducción)

El tipo de dureza alta recibe luego 6 propiedades seguidas.

• Dureza de 50 HRC a 60 HRC
• Rugosidad Ra 0,5 más o menos 0,3
• Agujero de paso de la serie media, que no debe estar achaflanado ni avellanado
• Espesor mínimo tomado de la norma de arandelas planas de la serie ancha
• Variación de espesor en una misma pieza y planitud según la clase de producto A de la norma de tolerancias de arandelas
• Estado superficial, ya sea liso, sin recubrimiento y desengrasado, o cincado electrolítico según una designación indicada y desengrasado, y sin rebabas

El tipo de dureza baja es de 200 HV a 300 HV, con una rugosidad máxima de Ra 1,6 hasta 3 milímetros de espesor y Ra 3,2 entre 3 y 6. Dos apartados contiguos, dos escalas de dureza distintas, observación nuestra y no comentario de la norma.

Vuelva a mirar la lista y fíjese en lo que tienen en común todos los elementos. Dureza, rugosidad, planitud, variación de espesor, recubrimiento, limpieza y un agujero sin chaflán. Son las propiedades que deciden cuánto de su par desaparece en la cara en lugar de estirar el perno. Nada en la lista trata de en qué extremo del perno está la arandela, porque desde el punto de vista de la medición esa no es la variable.

Dos series de agujeros de paso en un mismo dispositivo

Un detalle que vale la pena anotar, porque muestra con qué cuidado se mantienen separados los dos agujeros. El agujero de la arandela o pieza de apoyo se especifica en la serie media. El agujero del dispositivo de ensayo, la pieza sujeta, se especifica en la serie fina. Dos series de agujeros de paso distintas en un mismo banco, que de nuevo es observación nuestra.

Tiene sentido en cuanto se ve para qué sirve cada agujero. El agujero del dispositivo posiciona el perno. El agujero de la arandela solo tiene que dejarlo pasar, y lo que importa es su superficie de apoyo exterior. Los dos agujeros hacen trabajos distintos y tienen tolerancias acordes.

También hay un requisito de limpieza que resulta extraño junto a la forma en que llegan realmente los elementos de fijación. «Antes del ensayo deben eliminarse todos los restos de grasa, aceite u otros contaminantes. Las piezas de ensayo deben desengrasarse por ultrasonidos…» y, si las partes no se ponen de acuerdo, «el procedimiento de desengrase debe acordarse entre las partes contratantes».

La norma de requisitos generales fija como estado de entrega por defecto «limpio y ligeramente aceitado». La norma de ensayo empieza por quitar eso. Ambas tienen razón; describen momentos distintos. Conviene tener las dos presentes antes de tratar cualquier coeficiente de fricción publicado como una propiedad de una pieza que usted tiene en una caja.

Qué responde esto en realidad

No la pregunta tal como se hizo. Lo útil es replantearla.

La arandela de ese dispositivo no está del lado de la tuerca ni del lado del perno. Está del lado que gira. Se mantiene inmóvil, el elemento de fijación gira contra ella y está especificada en cada propiedad que cambia la fricción de ese contacto. Leído así, preguntar si una arandela va contra la tuerca o contra la cabeza es preguntar por el eje equivocado. La distinción que hace la norma es entre el elemento que gira y el que no gira.

Y una norma de ensayo no es una instrucción de montaje. Describe un banco construido para que una medición sea repetible, no una unión construida para sujetar algo. No le dice a la persona con el soporte desmontado qué hacer, y nosotros tampoco. Lo que sí establece es que, si hay una razón para preferir un lado, esa razón tendrá que ver con la superficie bajo el elemento que se mueve, y que las propiedades que enumera la norma de ensayo son las que la sostendrían.

Otra línea de la misma norma recuerda que el elemento que gira es la idea que lo organiza todo. Para los espárragos, solo se determina el coeficiente de fricción en la rosca, solo se ensaya el extremo de la tuerca y el extremo de implantación del espárrago debe impedirse que gire antes del ensayo. Todo se ordena en torno a lo que puede moverse.

Qué resuelve esto y qué no

• Ninguna norma general de elementos de fijación que leímos dice de qué lado va una arandela. La norma de requisitos generales para pernos, tornillos, espárragos y tuercas no menciona las arandelas en absoluto, según nuestro recuento
• La norma de ensayo de par y fuerza de apriete fija la arandela para que no gire y la alinea, de modo que la arandela es la cara inmóvil contra la que apoya el elemento que se gira
• Especifica esa arandela por dureza, rugosidad, agujero de paso, espesor, variación de espesor, planitud, recubrimiento y ausencia de rebabas, que son las propiedades que cambian la fricción bajo cabeza
• El par aplicado se divide en par en la rosca y par de fricción bajo cabeza, y la arandela es la dueña del segundo
• El agujero de la arandela es de serie media y el del dispositivo de serie fina, observación nuestra a partir de dos disposiciones separadas
• Las piezas de ensayo se desengrasan por ultrasonidos antes del ensayo, lo contrario del estado de entrega por defecto de los propios elementos de fijación
• Es una norma de ensayo, no una instrucción de montaje, y nada de lo que aquí se dice indica a nadie de qué lado poner una arandela

La persona con el soporte desarmado todavía tiene que elegir. Lo que los documentos le dan es una mejor pregunta para elegir: no qué extremo, sino qué cara va a rozar algo que gira, y si esa cara es lo bastante dura, plana y limpia para comportarse igual dos veces.

Este artículo trata el paso 4: accionamiento. El orden completo es sustrato, rosca, cabeza, accionamiento, acabado y documentación. El artículo inglés Specifying a screw explica por qué alterarlo genera retrabajo.

Preguntas frecuentes

¿La arandela va del lado de la tuerca o del lado del perno?

Ninguna norma que leímos lo responde, y esta página tampoco. La norma de requisitos generales para pernos, tornillos, espárragos y tuercas no menciona las arandelas en absoluto según nuestro recuento, y las normas de arandelas planas no indican lado.

¿Hay algún documento que decida dónde va la arandela?

Una norma de ensayo tiene que hacerlo, porque la fricción bajo el elemento que gira forma parte de lo que mide. En el dispositivo de ensayo de par y fuerza de apriete, la arandela de ensayo o la placa de apoyo de ensayo y la cabeza del perno o la tuerca se fijan por medios adecuados para impedir su rotación y se alinean. La arandela es la cara inmóvil; el elemento de fijación gira contra ella.

¿Qué exige esa norma de la arandela?

Para el tipo de dureza alta: de 50 HRC a 60 HRC, rugosidad Ra 0,5 más o menos 0,3, un agujero de paso de la serie media sin chaflán ni avellanado, un espesor mínimo tomado de la norma de arandelas planas de la serie ancha, variación de espesor especificada y planitud según la clase de producto A, y una superficie lisa, sin recubrimiento y desengrasada, o cincada electrolíticamente y desengrasada, sin rebabas. El tipo de dureza baja es de 200 HV a 300 HV con una rugosidad máxima de Ra 1,6 o Ra 3,2 según el espesor.

¿Por qué a la norma le importa tanto la arandela?

Porque el par aplicado se divide en par en la rosca y par de fricción bajo cabeza, y la cara de la arandela soporta el segundo. Cada propiedad que se le exige cambia cuánto par se gasta ahí en lugar de estirar el perno.

¿Puedo usar esos requisitos de arandela en mi propio montaje?

Están escritos para un dispositivo de ensayo, no para una unión. El banco existe para que una medición sea repetible. Esta página no da consejos de montaje ni de apriete.

¿La norma indica qué extremo para los espárragos?

Organiza el ensayo en torno a lo que gira. Para los espárragos solo se determina el coeficiente de fricción en la rosca, solo se ensaya el extremo de la tuerca y el extremo de implantación del espárrago debe impedirse que gire antes del ensayo.

¿El agujero de la arandela y el del dispositivo son iguales?

No, y es observación nuestra a partir de dos disposiciones separadas. El agujero de paso de la arandela o pieza de apoyo es de la serie media; el agujero del dispositivo de ensayo es de la serie fina.

¿Las piezas de ensayo van aceitadas o secas?

Secas. Antes del ensayo se eliminan todos los restos de grasa, aceite u otros contaminantes, y las piezas se desengrasan por ultrasonidos; en caso de controversia, el procedimiento se acuerda entre las partes. Es lo contrario del estado de entrega por defecto de los elementos de fijación, que es limpio y ligeramente aceitado salvo que se haya acordado otra cosa.

Entonces, ¿cómo decido?

Esta página no decide por usted. Lo que ofrece es el eje que los documentos usan realmente: no extremo de la tuerca frente a extremo del perno, sino la cara contra la que algo gira, y si esa cara es lo bastante dura, plana y limpia para comportarse de forma constante.

Referencias

• ISO 16047:2005, Fasteners, Torque/clamp force testing. Vista previa gratuita, 11 páginas, con el objeto, los símbolos, el principio del ensayo, el plano del dispositivo y el capítulo 7 sobre las piezas de ensayo
• ISO 8992:2005, Fasteners, General requirements for bolts, screws, studs and nuts, la norma en la que no aparece la palabra «washer»
• La pregunta, en un sitio público de preguntas sobre bricolaje. 97 votos, 8 respuestas

La vista previa de la norma de ensayo se descargó completa, y el capítulo 7 con las notas del dispositivo se cotejó con imágenes renderizadas de las páginas. Este sitio se ha referido a esa norma en 11 páginas anteriores, así que este es el uso número 12, pero ninguna de esas páginas utilizó el apartado 7.2 sobre placas de apoyo y arandelas de ensayo, que es de donde procede todo lo nuevo aquí. En esta página no aparece ningún valor de coeficiente de fricción ni de coeficiente de par de la norma, porque no se leyeron las tablas que los contienen. Este es el uso número 2 de la norma de requisitos generales, tras una página anterior sobre su estado de entrega, y no se repite nada de aquella página. Lo siguiente son recuentos y observaciones nuestras, no afirmaciones de ninguna de las dos normas: que la palabra «washer» aparece 0 veces en la norma de requisitos generales y 18 veces en la vista previa de la norma de ensayo; que el agujero de la arandela se especifica en la serie media y el del dispositivo en la serie fina; y que los dos tipos de arandela se dan en dos escalas de dureza distintas. Las tres normas de arandelas planas se leyeron para una página anterior y no se vuelven a examinar aquí. Esta página no dice de qué lado debe ir una arandela, no da consejos de montaje ni de apriete y no nombra ninguna marca. Una norma de ensayo describe un dispositivo construido para que una medición sea repetible y no es una instrucción de montaje. La pregunta procede de un sitio público de preguntas sobre bricolaje y no de las herramientas de foros que este sitio usa normalmente, que siguen sin estar disponibles. Leímos la pregunta y no sus respuestas, y aquí no aparece ningún nombre de usuario.