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M I E N T A S

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Torque y Torquímetros:Mucho más que Apretar TornillosKenny Parsons*

Subgerente Sumincol

Foto: precisionenginetech.com

Los operarios

tienen la malatendencia de‘ sobretorquear ’un perno, enpromedio, 20por ciento.

Es necesario para laindustria conocer losconceptos básicos del

proceso de torque,los instrumentos,

sus características,rangos de medición,

selección, aplicacióncorrecta y cuidadosindispensables paramantenerlos enóptimas condiciones.

Definitivamente, la rigurosidad, exactitud y obsesión porla precisión es una verdadera virtud en la industria; dehecho, en el trabajo diario, a los profesionales del sectorse les exige cada vez mayor esmero en la realización de

sus labores; a la vez que, los fabricantes de máquinas yherramientas se esfuerzan por diseñar y construir equi-pos de alta calidad para alcanzar máximo rendimiento yreducir posibles errores que, en muchos casos, puedenser fatales.

Un excelente ejemplo de lo anterior son los torquíme-tros: instrumentos de precisión utilizados para aplicar eltorque (apriete) exacto en los tornillos, pernos, tuercasy sujetadores de las piezas mecánicas de una máquina,motor o componente (según las recomendaciones de los

Camilo Marin Villar Coordinador Metal Actual


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HERRAMIENTAS

Coordinador de entrenamiento en torque deSnap-on Tools, Duane Vallejos, brinda capacitacióna Policía Nacional, en la base Guaymaral.

C o r t e s í a : S u m i n c o l S A S .

Por ejemplo: Una palanca de 2 pies que ejerceuna fuerza de 200 lbs en ángulo recto sobre un

perno, produciría un torque de 400 libras pie.

fabricantes), sin distorsionar el material o partes adya-centes. Dichas herramientas son empleadas en diversossectores como el siderúrgico, aeronáutico, minero,militar, el petrolero, la industria química y los talleres yconcesionarios de vehículos de toda clase, en los que serequiere precisión al máximo.

Hasta hace algunos años, el torque era una variablepoco atendida y muchas veces subestimada, reducidasimplemente a “dar vueltas a un tornillo” hasta que lapieza quedara firme; pero, hoy día, con los nuevos dise-ños, adelantos tecnológicos y búsqueda de ahorro en losprocesos de producción, los requerimientos de calidad yprecisión en el ensamble están tomando cada vez mayorimportancia.

Y es que, cuando una llave aprieta un perno o un torni-llo, la fuerza rotacional, o torque, hace que el perno seestire conforme las roscas se asientan estrechamente unacontra la otra, lo que causa tensión y el correspondiente

estrés de la fuerza de compresión (fuerza de clampeo)entre los materiales a unir en la “junta”. El objetivo deltorquímetro es aplicar la fuerza suficiente sobre las ros-cas para que el perno no se afloje, sin ser excesiva comopara que el metal de la junta o el elemento de unión,por fatiga, se fracture.

Este rango puede ser muy pequeño, y lograr la toleran-cia correcta, marca la diferencia entre una máquina queopere sin problemas y una que incluso deje de funcionar.

En el caso del equipo militar o las aeronaves, por ejem-plo, el torque es literalmente cuestión de vida o muerte;en este caso, un torquímetro debe garantizar que lossujetadores estén bien apretados dentro de su rango detolerancia y que así permanezcan, incluso, después deun uso prolongado. Si no se aplicará un torque o apriete

correcto a los tornillos de los motores o a los pernosde unión de las alas de un avión, estos se aflojarían yterminarían por romperse en pleno vuelo.

Frente al tema, Duane Vallejos, coordinador de entrena-mientos de torque de la compañía Snap-On Tools, fabri-

cante de instrumentos y herramientas de precisión, explicaque generalmente en todos los escenarios industriales,dónde las condiciones de trabajo exigen que los elementosde unión mecánica lleven un par de apriete muy exacto,los mayores problemas son causados por errores del usua-rio final. Según Vallejos, los técnicos en todo el mundotienden a ‘ sobretorquear ’ un perno en promedio 20 porciento en exceso, con lo que los sujetadores comienzan aperder su elasticidad y tienden a romperse.

Pero en sí, ¿qué es el torque?

El torque, también conocido como ‘momentum’ o

momento de fuerza, par de apriete, brazo de palancao “momento de torsión”, es un efecto de giro, ejercidopor una fuerza que actúa a una distancia sobre un cuer-po (en este caso, tornillo, tuerca o perno). El torque esigual a la fuerza aplicada multiplicada por la distanciaperpendicular, entre la línea de acción de fuerza, y elcentro de rotación en el que se aplica. La fórmula básicade torque es: L (distancia) x F ( Fuerza) = T (Torque).

Gráfico: Catalogo Williams Tools 2008 Página 40.

Copyright Snap-On Incorporated 2007.

Con el uso de los torquímetros se busca la fuerza deajuste precisa y deseada, según el procedimiento o lasespecificaciones establecidas por el diseñador del proce-

so por lo general, el fabricante del equipo, la máquina ola pieza sobre la cual se va a trabajar.

En el caso de los fabricantes de vehículos, por ejemplo,desde hace más de cinco décadas existen tablas estable-cidas con secuencias de torque que deben seguirse fiel-mente para garantizar la seguridad y funcionamiento delos motores. En Colombia, Empaquetaduras Fraco editamanuales completos con instrucciones de aplicación detorque según el tipo de motor y fabricante, para los máscomunes en el mercado nacional. (Ver tabla 1).


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HERRAMIENTAS

Tabla. 1. Ford

Motor Cilindraje (c.c.)

410 6.719

Cilindro (D) Carrera (L)

4.050” 3.984”Año Motor: País de Origen

66-67 U.S.A.

Tipo

Gasolina

Orden de apriete de la culata (cámara)

HG-2682110-NR

Tabla de torques

Culata (cámara)

1er apriete 25 lb-pie

2do apriete 50 lb-pie

3er apriete 80 – 90 lb-pie

4to apriete 100 – 110 lb-pie

Bancada 95-105 lb-pie

Biela 40-45 lb-pie

Volante 70 lb-pie

Polea (damper) 90 lb-pie

Árbol de levas 45 lb-pie

Tapa de válvulas 5 lb-pie

Tapa de carter 5-8 lb-pie

Tolerancia ± 10%

Aplicaciones: F-350 / F-600 / F850

Fuente: Manual de Torques y Puesta a Punto, página 308.copyright Empaque-

taduras Fraco, octubre 2008.

Hay varios factores que afectan la relación entre el torquey la fuerza de agarre de los pernos o tornillos; algunosde estos factores son: el tipo de lubricante utilizado enlos hilos del tornillo; el material del cual los pernos y lastuercas están hechos; el tipo de arandelas utilizadas; laclase y terminación de los hilos del tornillo, entre otros;por ello, no es posible determinar una relación definitivaentre el torque y la fuerza de agarre que sea aplicablede manera generalizada a todos los equipos o tornillosy es indispensable el uso del instrumento en cada caso.

Por su principio, el torque se expresa siempre en unaunidad de distancia combinada con una unidad de fuer-za. Según el Sistema Internacional, la unidad base es elNewton Metro, Nm, pero existen en la industria otrasunidades utilizadas de manera más cotidiana como: lb.ft(libras-pie), lb.in (libras-pulgada), oz.in (onzas-pulgada),Ncm (newton-centímetro).

La norma internacional que rige los instrumentos tor-que, a nivel internacional, es la ISO 6789 y a nivel co-lombiano la NTC 5330, las cuales regulan su fabricacióny calibración.

Tipos de Torquímetros

Diferentes fabricantes en el mercado han diseñado ins-

trumentos de torque de precisión según el propósito desu uso, entre los más comunes están:

• Torquímetro de click : es el instrumento de torque máspopular de la industria, en la punta del torquímetro seubica una llave o dado hexagonal con la medida del per-no a apretar, su funcionamiento es manual y de aplica-ción directa; es decir, en este tipo de torquímetros, eltorque deseado se determina antes de efectuar la ope-ración en un anillo con escalas grabadas en el vástagoen sistema inglés y sistema métrico decimal por láser, y

A continuación, un ejemplo de la distribución de lafuerza en un ajuste:

Solamente una pequeña parte del torque,aplicado a un perno, contribuye a la fuerzade ajuste; el torque sobrante, hasta el 90 porciento, se utiliza para superar la fricción en lacabeza del perno (o entre este y la arandela) y lafricción de los hilos.

Por esto es vital asegurar el ajuste a lasespecificaciones establecidas por el fabricante,no se quiere un perno muy justo, ni muy suelto.

1. Fricción en lacabeza del perno:45% - 55%

2. Fricción en loshilos: 35% - 45%.

3. Fuerza de Agarre:10%.

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se muestran de manera horizontal en el vástago y demanera vertical en el mango. Una vez se aplica la fuerza,al llegar al valor de tensión preciso y requerido, el ins-trumento produce un salto o disparo audible, un sonidoo click.

Al finalizar la fuerza en el torquímetro, automáticamen-te éste queda preparado para una nueva operación.Generalmente, todas las partes del torquímetro estánhechas de acero y templadas para evitar el desgaste; laspartes externas tienen un recubrimiento de níquel y cro-mo para prevenir la oxidación. La posición de la palancade la cabeza de la matraca permite dos posiciones conacción de matraca para giro a la izquierda o a la derechay posición fija con la palanca al centro. Estos instrumen-tos tienen una fuerza de torque desde 120 lb.in a 3.000lb.ft, según el fabricante.

Según Duane Vallejos, aunque, bien calibrados y em-pleados correctamente, los torquímetros tipo click tie-nen un rango bajo de error, (de ± 4 por ciento), con di-chos instrumentos, por lo general, se cometen errores ysobretorqueos ya que, si no se cuenta con instrumentosadicionales y especiales de medición, es imposible sabercon certeza el torque aplicado.

Para evitar errores, el experto de Snap-On recomiendaque el operario inicie la operación de apriete con la lla-ve adecuada y para dar finalmente el torque correcto,tome el torquimetro por el centro de la empuñaduracon una mano, mantenga la quijada recta y alineada almango del instrumento, y en el sentido de las agujas delreloj aplique lentamente la fuerza. En el caso de tuercasy tornillos izquierdos, la fuerza se hace en sentido con-trario a las agujas del reloj. Inmediatamente después desentir y escuchar el click, el operario debe evitar seguirejerciendo fuerza en la palanca; por en contrario, debesoltar el instrumento en este punto.

Torquímetrotipo click.

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Foto: discardedcrew.com


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Si el operario no está seguro que eltorque aplicado ha sido el correcto,entonces es necesario volver a sol-tar el perno y nuevamente aplicarel torque pero, por ninguna razóndebe utilizar el torquímetro para

hacerlo pues esto descalibraría elinstrumento, para aflojar la piezalo ideal es emplear un volvedor.

Una práctica común es aflojar unpoco el perno y volver a torquear,cuando la exactitud es muy nece-saria; por ejemplo, en el ajuste deválvulas, caso en el que se corre elriesgo de fuga o ruptura de los em-paques aislantes del sistema. Cuán-do el operario termina de utilizarel torquímetro, al final del día,debe guardarlo en su respectivo es-tuche con la lectura más baja, pues

el resorte interno, al quedar com-primido, pierde sus característicasde tensión y sale de calibración.

Según afirma Vallejos, la vida útilde este instrumento es de aproxi-madamente 20.000 ciclos, según lasespecificaciones, pero los torquí-metros cuidados adecuadamenteduran muchos más. Lo importantees no olvidar hacer una revisióncada año en un laboratorio debi-damente certificado. En ColombiaSumincol cuenta con un laborato-rio de torque acreditado por la Su-

perintendencia de Industria y Co-mercio en la norma ISO17025, querige este tipo de laboratorios.

• Electrónicos: Estos torquímetrosson muy precisos ya que cuentancon un visor electrónico en el quese selecciona el torque requerido,hay instrumentos desde 4 lbi.in has-ta 600 lb.ft. Los instrumentos elec-trónicos son afectados por la gra-vedad y por ello antes de montarlosobre un perno para cualquier ope-ración, bien sea vertical u horizon-tal, es necesario colocarlos en ceroabsoluto y después emplearlo. Si nose ajusta el cero absoluto antes derealizar el torque se puede perder

hasta un 4 por ciento de precisión.Los torquímetros de este tipo sonextremadamente exactos, cuentan

con un sistema digital en el que seelige la unidad base de medida, eltorque requerido e incluso el ángu-lo de apriete. El gran beneficio deeste instrumento radica en que lapantalla digital muestra el torqueaplicado, con lo que se puede tenercerteza de la operación, lo cual noes posible en otros torquímetros.

Es importante mencionar quecuando se enciende un instrumen-to de torque digital, éste generaun cero automático y por ello nohay que tomarlo por el lado de la

cabeza pues, la carga eléctrica dela mano, puede afectar la lectu-ra. Por cada perno u operación deapriete, es necesario llevar el ins-trumento a cero total. Algunos delos torquímetros digitales, cuentancon una memoria que guarda losciclos aplicados, hasta 300 ciclos.

Con todos los instrumentos y, par-ticularmente, con los electrónicoshay que tener sumo cuidado puesun sobretorqueo mayor a 25 porciento puede generar problemas decalibración. También debe tenerseen cuenta que estos aparatos sonafectados por los factores ambienta-les y por ello hay que considerar lascondiciones climáticas dónde seránutilizados.

• Tipo Dial o Reloj : Estos torquíme-tros poseen una carátula circulargraduada, generalmente en lb.ft. yNm, y dos agujas una de las cualesTorquímetro electrónico o digital.

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Torquímetrotipo reloj.

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indica el torque a aplicar y la otra de memoria, que in-dica cuál fue el torque máximo aplicado la última vezsegún el modelo y fabricante. La carátula giratoria per-mite elegir entre las escalas internas o externas de lamisma dependiendo del sentido en el que se vaya a apli-car el torque o el tipo de rosca del sujetador; la escala

externa se utiliza para roscas derechas y la escala internase utiliza para roscas izquierdas, todas las partes metáli-cas están hechas de acero templado, las partes externastienen un recubrimiento de níquel y cromo. Hay versio-nes de reloj que logran rangos desde 2 lb.oz hasta 3.000lb.ft.

Básicamente, el tipo reloj es una versión mejor costo-beneficio que el electrónico, es más económico, y antesde que existieran los digitales, el reloj se empleaba paratorques muy precisos. Otro beneficio, es que puedensoportar condiciones ambientales más bruscas que losdigitales.

Para este tipo de torquímetro, es importante que el

operario observe la escala del instrumento perpendicu-larmente (de frente a los ojos) cuando lo está usando,ya que se puede cometer un error de paralaje; es decir,no se debe mirar de forma oblicua, ya sea desde arriba oabajo, pues se leerá otro valor de torque, entre 4 y 5 porciento incorrecto, aunque aún con esta falla, la precisióndel torquímetro de reloj es mucho mayor que la de lostipo click.

• Destornillador torquímetro: Son instrumentos sencillospara aplicaciones que no exigen rangos altos de torque,máximo 40 lb.in. El mercado ofrece destornilladoresde precisión con escala graduada, dial o visor, e inclu-so también hay instrumentos de este tipo con indicadorelectrónico de medida.

Destornilladorcon torquímetro.

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Consejos para la aplicacióncorrecta de torque

Todos los fabricantes de torquímetros incluyeninstrucciones detalladas, algunos cuentan contablas de conversión y un certifcado de calibra-ción del instrumento. Algunos consejos genera-les incluyen:

• Se recomienda hacer una calibración inicial.

• No se recomienda hacer conversiones porque estas son imprecisas. Lo ideal es trabajar con instrumentos graduados en la mismaunidad que se requiere aplicar torque, en elprocedimiento.

• Un torquímetro es un instrumento de preci-sión y nunca debe ser utilizado rudamente.

• Nunca utilice un torquímetro como una matra-ca o un ratchet, para apretar constantemente.

• Utilice una tracción suave y constante, soste-niendo el torquímetro por el centro del mango.

• Siempre aplique la fuerza halando, no empu- jando.

• Al alcanzar el torque preestablecido, quite lapresión del mango. El torquímetro se reesta-blecerá automáticamente.

• Cuando no utilice un torquímetro de clic, ajús-telo en la escala más baja.

• En el caso de ensambles que tienen nume-rosos sujetadores, se debe apretar cada sujetador un poco a la vez. Se debe seguir lasecuencia establecida por el fabricante.

• Jamás utilice un torquímetro en una tuer-ca que ya se ha apretado. Para rectifcar eltorque hay que aojar la tuerca y volver a

apretar.

• Nunca utilizar el torquímetro para aojar los

sujetadores o como un volvedor.

• Cuándo se utiliza un multiplicador de torque,se debe utilizar un torquímetro para aplicar eltorque de entrada (apriete) o torque de des-conexión (aoje), para determinar si se ha al-canzado el torque de desconexión adecuada.Jamás utilice una llave de impacto sobre unmultiplicador de torque.

• En necesario no superar un intervalo de 12meses o 5.000 ciclos entre cada calibración

del instrumento,• Evite el contacto del instrumento con cual-

quier tipo de líquidos, incluyendo aceites yagua.

• No coloque el instrumento en superfcies irre-gulares y poco estables y evite que las partesdel mismo sobresalgan de la mesa o superf-cie. Una vez utilizado el instrumento guárdeloen su estuche con todos sus accesorios.

Es importante tener en cuentaque de cada uno de los diferentesmodelos de torquímetros tienenvariaciones diversas, como la unidadde torque bajo la que se miden y lasaplicaciones.

Adicionalmente, cuentan con unaserie de accesorios como dados deacople para cada tipo de perno ymultiplicadores de torque, se trata demecanismos que aumentan la fuerzadel torque en aplicaciones en los que

un torquímetro no tiene la capacidad.

Los multiplicadores de par (Torque)funcionan gracias a un sistema deengranajes planetario, de 3 o 4 en-granajes, cuyos dientes están engra-nados para aumentar la fuerza de lapalanca. Es importante emplearlosya que el uso de barras grandespuede ser peligroso, el multiplicadorde torque reduce la longitud de lapalanca y el esfuerzo del operador.Estos accesorios también optimizanel espacio disponible para aplicar el

torque y es mucho más preciso quela barra, pues se puede aplicar deforma suave y lenta.

Tal como se ha podido observar lostorquímetros están calibrados parauso en aplicaciones que requierenuna presión y una exactitud extrema,como aplicaciones aeroespaciales,de aviación y militares.

Debido a que son tan importantes,no hay que escatimar esfuerzos paraque elegir torquímetros precisos yadecuados a los requerimientos dela industria; es vital emplearlos co-rrectamente, cuidarlos y guardarlosen buenas condiciones, ya que noson llaves sino instrumentos delica-dos que merecen la misma atenciónde un micrómetro o cualquier instru-mento de precisión.

Autor

* Kenny Parsons. Subgerente de SuministrosIndustriales de Colombia, Sumincol SAS.Distribuidor autorizado Snap-On paraColombia y laboratorio de metrologíaacreditado en par torsional (torque) por laSuperintendencia de Industria y Comercio,según resolución 64515 del 15 de diciembrede 2009. [email protected]

Fuentes

• Duane Vallejos. coordinador de entrena-mientos de torque de la compañía Snap-OnTools. Charla técnica en torque organizada

por Sumincol y Snap-On Tools. Abril 2011.Duane Vallejos, entrevista técnica torque.Dvd, editado por Sumincol 2011.

• Catálogo Williams Tools 2008 Página. 40.Copyright Snap-On Incorporated 2007.

• Manual de torques y puesta a punto. Pági-na 308. Copyright Empaquetaduras Fraco,octubre 2008.

Los multiplicadores de par se debenemplear para aumentar la fuerza de apriete

sin perder precisión y para evitar correr losriesgos al utilizar las palancas.

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