UNIVERSIDAD DE PLAYA ANCHAFacultad de Arte

Departamento Disciplinario de Arte y DiseñoCarrera

DIBUJANTE PROYECTISTA

“PERNOS Y TORNILLOS.”

Nombre Comp. Alumno : > Nicol Isabel Díaz Inostroza Nombre Asignatura : > Dibujo mecánico INombre del Profesor : > Bernarda Zúñiga Fecha Entrega : >10 de mayo 2016.-

Valparaíso, Chile.

Indice

ContenidoIndice.............................................................................................................................2Introducción...................................................................................................................3Tornillos.........................................................................................................................4

Características de los tornillos...................................................................................5Tipos.......................................................................................................................... 6

Pernos.........................................................................................................................10Características de los pernos...................................................................................10Tipos........................................................................................................................ 11

Cuál es la diferencia entre perno y tornillo?................................................................12Roscas........................................................................................................................13

Tipos de rosca..........................................................................................................13Sistemas de roscas triangulares.................................................................................15

Sistema ISO.............................................................................................................15Sistema Whitworth...................................................................................................16

Perno elegido: PERNO COCINA RANURA COMBINADA ¼ X 1 ½...........................19

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Introducción

La ingeniería es conocida por ser una ciencia en la cual los cálculos y los avances han hecho que esta se convierta en una ciencia exacta. Y es gracias a que la ingeniería necesita de cálculos muy precisos para que exista un margen de error muy pequeño para que los seres humanos evolucionemos sin entorpecer con los avances tecnológicos que se hacen en el diario vivir.

Los ingenieros son los encargados de llevar acabo grandes estructuras, nuevas maquinarias y nuevas tecnologías para el avance en la evolución. Y para que todas estas cosas se lleven a cabo, se necesita que los ingenieros tengan conocimiento de las herramientas y elementos que pueden utilizar para cualquier trabajo que se requiera.

Por eso, el siguiente informe presenta detalladamente la descripción de dos elementos básicos que han transformado y ayudado en el mundo actual. Dichos elementos son conocidos como el tornillo y el perno. Estos elementos mayormente conocidos como sujetadores roscados, sirven para hacer uniones entre dos elementos. Un ejemplo de dichas uniones, podemos ver que en un puente, existen tornillos y pernos demasiado grandes como para soportar dicha estructura de las tensiones y deformaciones que puedan existir.

Deseamos que el ilustrísimo lector disfrute de las peripecias que aparecieron con el desarrollo del trabajo e investigación realizada.

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Tornillos

Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

Orígenes Históricos

Los primeros antecedentes de la utilización de roscas se remontan al tornillo de Arquímedes, desarrollado por el sabio griego alrededor del 300 adC, que ya se empleaba en aquella época profusamente en el valle del Nilo para la elevación de agua. Durante el Renacimiento las roscas comienzan a emplearse como elementos de fijación en relojes, máquinas de guerra y en otras construcciones mecánicas diversas. Leonardo da Vinci desarrolla por entonces métodos para el tallado de roscas, sin embargo, éstas seguirán fabricándose a mano y sin ninguna clase de normalización hasta bien entrada la Revolución industrial.

En 1841, el ingeniero inglés Joseph Whitworth definió la rosca que lleva su nombre. William Sellers hizo otro tanto en los Estados Unidos el año 1864. Esta situación se prolongó hasta que la organización ISO define, a mediados de siglo XX, el sistema de rosca métrica adoptado actualmente en prácticamente todos los países. En los EE.UU. se sigue empleando la norma de la Sociedad de Ingenieros de Automoción (Society of Automotive Engineers, SAE).

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Características de los tornillos

Los tornillos están fabricados en muchos materiales y aleaciones; en los tornillos realizados en metal su resistencia está relacionada con la del material empleado. Un tornillo de aluminio será más ligero que uno de acero, pero será menos resistente ya que el acero tiene mejor capacidad metalúrgica que el aluminio; una aleación de duraluminio mejorará las capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio o metales comocromo o titanio, se aumentará su dureza pero también su coeficiente de fragilidad a partirse.

Los metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una proporción de metales variable para adecuar su uso a una aplicación determinada.

El estándar ISO se marca con dos números sobre la cabeza del tornillo, por ejemplo "8.8". El primer número indica la resistencia de tensión (la dureza del material); el segundo número significa la resistencia a punto cedente, es decir la tenacidad del material. Si un tornillo está marcado como 8.8, tiene una dureza (resistencia de tensión) de 800 MPa (mega pascales), y una tenacidad (resistencia de tensión) del 80 %. Una marca de 10.9 indica un valor de tensión de 1000 MPa con una resistencia a punto cedente de 900 MPa, 90 % de resistencia de tensión.

Pero existen algunas características que definen a los tornillos por lo que son, y estas características son las siguientes:

Diámetro exterior de la caña: definido en mm y en fracciones de pulgadas Tipo de rosca: métrica, Whitworth, trapecial, redonda, en diente de sierra,

eléctrica, etc. Paso de la rosca: distancia que hay entre dos crestas sucesivas. Sentido de la hélice de la rosca: hacia la derecha o la izquierda. Material constituyente y resistencia mecánica que tiene: en su mayoría de

acero, pero para superficies como la madera se puede trabajar con tornillos de latón.

Tipo de cabeza: estrella o Phillips, Bristol, de pala, planos, etc.

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Tipos

Los tornillos se pueden clasificar de muchas maneras, entre las cuales están por la superficie en la que se trabaja, por el material en el que está compuesto, por la forma de rosca, etc. Casualmente el material y el tipo de superficie se combinan para crear una sola clasificación.

La primera clasificación será según su forma

Tornillo Hexagonal: Se caracteriza por tener una cabeza en forma de hexágono y generalmente se los utiliza para unir piezas metálicas.

Tornillo Allen: se precisan en superficies lisas. Sus fuerzas de apriete son bajas y tienen una cabeza cónica o cilíndrica, son tornillos avellanados y para colocarlos se recurre a una llave Allen.

Tornillo de Cabeza Ranurada: estos presentan en la superficie de su cabeza una ranura recta que permite el uso de destornilladores de cabeza plana para su manipulación.

Tornillo para Perno: estos tornillos se utilizan siempre junto con una tuerca. Estos no pueden girar ya que la forma de su cabeza o del principio de su perno es tal que quedan totalmente encajados en el orificio del montaje.

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Varillas Roscadas: estos, también conocidos como prisioneros, se enroscan por uno o ambos extremos en el orificio, quedando ocultos y siempre van acompañados por rosca.

Tornillo de Mariposa: la cabeza de estos es similar a las alas de una mariposa, que permite apretar al tornillo de forma manual, sin recurrir a destornilladores.

Tornillos con Ojal: la cabeza de este tornillo tiene forma circular y en su centro un orificio, de allí su nombre. Estos permiten la construcción de articulaciones entre los materiales unidos.

Cáncamos: por medio de estos se logran sujetar argollas en carcasas para luego poder ser desplazadas con puentes grúas o aparatos de elevación.

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Tornillos de Bloqueo: estos actúan como elementos de presión y se caracterizan por tener forma de T. A estos se les coloca un patín en su extremo que es deslizable.

La segunda clasificación de los tornillos es por su rosca

Y por último, se puede describir la clasificación de los tornillos por uso: Tornillos para usos generales

Los tornillos para usos generales, son los tornillos que se utilizan comercialmente. Es decir, los tornillos que podemos encontrar en una ferretería, etc. A continuación se representara una tabla con la clasificación de la resistencia que se les da.

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Tornillos de miniatura: son tornillos para componentes electrónicos muy pequeños. Se caracteriza por ser autorroscante en materiales blandos y su cabeza está adaptada para ser accionado por desatornilladores pequeños.

Tornillos de alta resistencia: son tornillos que resisten grandes cantidades de tensión, calor, presión, etc.

Tornillos inviolables: son un tipo de tornillería especial que una vez atornillados en el lugar correspondiente ya es imposible quitarlos, a menos que se fuercen y rompan.

Tornillos de precisión: se instalan cuando las presiones, esfuerzos y velocidades de los procesos exigen uniones más fuertes y tornillos más fiables que eviten fallos que puedan desencadenar una avería en la máquina o estructura donde van instalados.

Tornillos grandes o especiales: tornillos con medidas específicas, o hechos a la medida.

Tornillos de titanio: ampliamente utilizados en el área de la medicina, para uniones.

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Pernos

Definición

El perno es una pieza metálica alargada que sirve para sujetar estructuras, tanto pequeñas como de gran tamaño. Funciona como ensamble entre distintas superficies, manteniéndolas unidas con una tuerca (objeto que evita que se aflojen las piezas).

Otra definición para este elemento, es que se le conoce como esparrago el cual es pieza metálica larga de sección constante cilíndrica, normalmente hecha de acero o hierro.

Características de los pernos

Los pernos están fabricados en muchos materiales y aleaciones. Un perno de aluminio será más ligero que uno de acero, pero será menos resistente ya que el acero tiene mejor capacidad metalúrgica que el aluminio; una aleación de duraluminio mejorará las capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio o metales comocromo o titanio, se aumentará su dureza pero también su coeficiente de fragilidad a partirse.

Los metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una proporción de metales variable para adecuar su uso a una aplicación determinada.

Los pernos también mantienen el mismo estándar ISO para la resistencia de tensión y el límite de elástico que estos pueden soportar.

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Figura 1. Pernos

Tipos

Según el sistema de sujeción: Se distingue según sea permanente (fijan estructuras de forma permanente, como a través de soldaduras) o removibles (que pueden extraerse, sea para el cambio por otro perno o para colocación de nuevos repuestos).

Por el tipo de material: La mayoría de las veces son de acero, ya que deben soportar grandes pesos. Los pernos son comúnmente utilizados en la fabricación de automóviles, por lo cual el material siempre debe ser resistente. Con respecto a las tuercas, éstas son de un material menos resistente que el acero.

Por la forma de la cabeza: Frecuentemente es de tipo hexagonal (se atornilla sobre la cabeza de la biela, y tiene que ser enroscado en toda su longitud). También puede ser redondeada, cuadrada, o asimétrica.

Por las roscas: pueden ser métricas (son las que se combinan en diámetros iguales); en pulgadas (son las que tienen el paso de la rosca igual al número de hilos), de unión (se utiliza para unir piezas, por lo que no tienen roscas), pasantes (son los pernos que atraviesan piezas sin roscas; son utilizados en piezas de hierro fundido); los pernos autorroscantes (se colocan en materiales blandos).

Por el tamaño: Existen diferentes dimensiones, de 6 mm en adelante.

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Cuál es la diferencia entre perno y tornillo?

Existen distintos elementos de sujeción para distintos tipos de trabajos, que van desde la fabricación de autos hasta la carpintería. El propósito de estos elementos es conectar y unir dos cosas o adherir una cosa a un elemento más grande. Los tornillos y los pernos son elementos de sujeción, pero existe una pequeña diferencia entre ellos. Históricamente, el perno siempre tuvo una parte de la varilla sin enroscar. Sin embargo, se ha modificado esta definición ya que puede llevar a confusiones.

Quizás la principal diferencia entre estos dos elementos de sujeción recae en el material sobre el cual se utilizan. Los tornillos se utilizan con una amplia gama de materiales de construcción.

Sin embargo, es necesario aplicar el torque a la cabeza de los tornillos para enroscarlos en el orificio de rosca. Este orificio es el que se puede formar o crear a partir de los tornillos de rosca. Mientras que el orificio al que se enrosque sea uno ya realizado o uno realizado con un elemento de sujeción, se clasifica como tornillo. Para ser clasificado como perno, debe enroscarse en una tuerca. La cabeza del perno se mantiene inmóvil, mientras que se aplica el torque a la tuerca para ajustarlo.

ConfusiónLa confusión ocurre cuando se enrosca el perno a una tuerca inmóvil. Si el torque no se aplica a la tuerca, la cabeza del perno recibe el torque y la tuerca se convierte en el orificio de rosca inmóvil. Este elemento de sujeción, por lo tanto, se considera un tornillo.

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Roscas

La generación de las roscas cilíndricas, podemos considerarla como si alrededor de un cilindro se arrollase un prisma denominado filete, el cual va tomando la forma de una hélice, si bien las roscas se obtienen al revés.es decir, tallando un surco en forma de hélice sobre la superficie de un cilindro.

El cilindro sobre el que suponemos que se arrolla el filete se denomina núcleo, y cada vuelta completa del filete constituye un hilo.Las superficies laterales del filete se conocen con el nombre de flancos, y en la representación gráfica del perfil de la rosca aparecen como líneas.La superficie exterior que limita los flancos se denomina cresta; y la superficie que los limita interiormente, fondo.

Tipos de rosca

En el mercado existen diferentes tipos de roscas, su forma y características dependerán de para qué se quieren utilizar. La primera diferencia que se puede distinguir es su forma, ya que hay de cinco tipos de roscas: a) agudas o de filete triangular b) trapeciales c) de sierra d) redondas o redondeadas f) de filete cuadrado

Las roscas de filete triangular o agudo se usan en tornillos de fijación o para uniones de tubos. Las trapeciales, de sierra y redondas se utilizan para movimiento o trasporte y las cuadradas casi nunca se usan

Rosca triangular: Caracterizada por la forma triangular que presenta su filete, es la más empleada en los elementos de unión, fabricándose según diversos Sistemas Normalizados.

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Rosca cuadrada: Presenta un filete de sección cuadrada. Se aplica principalmente en mecanismos para la transmisión del movimiento.

Rosca trapecial: La sección de su filete es un trapecio isósceles, por ser más fácil de fabricar, suele sustituir a la rosca cuadrada.

Rosca en diente de sierra: La sección del filete es un trapecio rectángulo. Se aplica preferentemente para la transmisión de movimientos que dan lugar a grandes esfuerzos dirigidos siempre en el mismo sentido.

Rosca redonda: Caracterizada por la forma redonda de su filete, tiene especial aplicación en aquellos casos en que se prevén fuertes desgastes debido a las condiciones de trabajo.

Según el sentido de avance:

Rosca a derechas: Es la que atornilla a derechas.

Rosca a izquierdas: Es la que atornilla girando a izquierdas.

Según el número de filetes:

Rosca sencilla: También denominada «rosca de una entrada», es la formada por un solo filete. En ella, el avance es igual al paso.

Rosca múltiple: También denominada «rosca de varias entradas», es la formada por dos o más filetes. En ella, el avance es un múltiplo del paso, avance = numero de entradas x Paso. Las roscas de filete múltiple tienen especial aplicación en la transmisión de movimientos que exigen un rápido avance.

Esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje, a veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole una conicidad o inclinación de 5°a los lados. El roscado cuadrado es un roscado que cada vez tiende más a desaparecer, reemplazado por el roscado trapezoidal; se utilizaba casi exclusivamente para todos los tornillos de accionamiento de las máquinas-herramientas. •El filete cuadrado es engendrado por el enrollamiento en hélice de un perfil de sección cuadrada con uno de los lados apoyando el cilindrogenerador.Pudiendo ser los tornillos de varias entradas y hélices, el paso de la hélice es en tal caso, la distancia, expresada en milímetros, comprendida entre dos espiras de consecutivas de la misma hélice medida paralelamente al eje.

Sistemas de roscas triangulares

Los principales sistemas de roscas triangulares son:Rosca triangular ISO.

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Rosca Whitworth (en desuso).Rosca gas cilíndrica (BSP).Rosca gas cónica (BSPT).Rosca gas cónica -Briggs- estándar americano (NPT).

Calculo de las medidas básicasPara el cálculo de las distintas medidas se toman como base el diámetro exterior del tornillo d y el paso de rosca P.

Sistema ISOLas roscas de este sistema son roscas métricas y sus medidas vienen expresadas en milímetros. El ángulo de rosca es de 60º.

Profundidad de rosca................. H   = 0,866 · PAltura de contacto....................... H1 = 0,541 · PAltura del filete del tornillo...........h3  = 0,613 · PDiámetro interior del tornillo.......d3  = d - 1,226 · PDiámetro interior de la tuerca.....D1 = d - 1,082 · PDiámetro medio...........................d2  = D2 = d - 0,649 · PDiámetro exterior de la tuerca....D  = d + 0,072 · P

Sistema Whitworth

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Las medidas de este sistema vienen expresadas en pulgadas y el paso viene dado por los hilos de la rosca que entran en 1 pulgada. El ángulo de rosca es de 55º.

Profundidad de rosca......................................... H  = 0,960 · PAltura de contacto............................................... H1 = 0,640 · PAltura del filete del tornillo y de la tuerca............h3   = H1 = 0,640 · PDiámetro interior del tornillo y de la tuerca........d3   = D1 = d - 1,280 · PDiámetro medio...................................................d2   = D2 = d - 0,640 · PDiámetro exterior de la tuerca...........................D  = d( formulas para medidas en milímetros )

Otros sistemas de roscas triangulares

Rosca gas cilíndrica ( BSP ).

El filetaje GAS CILINDRICO tiene el mismo perfil y las mismas medidas que en británico BSP(fileteado Whitworth).Ángulo del filete 55º

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Denominaciónpulgadas       mm.

nº hilos en pulgadas

Pasoen mm.

Ø F en mm.

Ø D int.del racor

1/8" 5x10 28 0,9 9,7 41/4" 8x13 19 1,3 13,5 6,5

3/8" 12x17 19 1,3 16,66 8,5

1/2" 15x21 14 1,8 20,9 11,53/4" 21x27 14 1,8 26,4 15,51" 26x34 11 2,3 33,2 21,51" 1/4 33x42 11 2,3 41,9 29,51" 1/2 40x49 11 2,3 47,8 34,52" 50x60 11 2,3 59,6 43,5

Rosca gas cónica ( BSPT ).

El filetaje GAS CÓNICO tiene el mismo perfil y las mismas medidas que en británico BSPT(fileteado Whitworth).Ángulo del filete 55º   Conicidad 6,25%

Denominaciónpulgadas       mm.

nº hilos en pulgadas

Pasoen mm.

Ø F en mm.

Ø D int.del racor

G

1/8" 5x10 28 0,9 9,72 4,5 41/4" 8x13 19 1,3 13,15 7,7 63/8" 12x17 19 1,3 16,66 9 6,51/2" 15x21 14 1,8 20,95 12 83/4" 21x27 14 1,8 26,44 16 9,51" 26x34 11 2,3 33,24 22 10,51" 1/4 33x42 11 2,3 41,91 30 131" 1/2 40x49 11 2,3 47,8 35 132" 50x60 11 2,3 59,6 44 16

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Rosca gas   NPT   (cónica).

Conocido en USA por el nombre de BRIGGS Ángulo del filete 60º        Conicidad 6,25%

Denominación en pulgadas

nº hilos en pulgadas

Pasoen mm.

Ø F en mm.

Ø D int.del racor G

1/8" 27 0,9 10,24 4 41/4" 18 1,4

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Perno elegido: PERNO COCINA RANURA COMBINADA ¼ X 1 ½

Descripción General:

Perno cabeza redonda con tuercaTerminada zincado brillante Uso en metalLargo 1 ½ “(38,1mm)Diámetro rosca ¼ (6,3 mm)

Cabeza redonda:

Cabeza : zona para agarre con herramientas para su colocación Esta se usa generalmente para fijar piezas demasiado delgadas como para

permitir que el peno se hunda en ellas, también permite unir partes que requieran arandelas . Este tipo de cabeza es fácil de remover.

Que es ranura combinada?

Combinadas con distintos sistemas de apriete: hexagonal (a) o cuadrada para llave inglesa, ranura o entalla (b, c, d) y Phillips o estrella (f) para destornillador, agujero hexagonal (e) para llave Allen, moleteado (g) para apriete manual, etc.

Terminado zincado brillante:

Con el fin de proteger los productos del deterioro (corrosión) que sufren los pernos al reaccionar con el medio ambiente que los rodea se aplica recubrimiento en este caso de zinc. Es un bañado de electrolitos de zinc que permite obtener superficies uniformes ,ausencias de capas quebradizas, espesor deseado, más ductilidad y mejor adherencia quedando un color blanco azulado es un galvanizado en frío la diferencia con el galvanizado en caliente, está en los espesores y en el inconveniente de que la pieza pueda deformarse por la temperatura

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Uso: Perno para requerimientos de baja resistencia recomendable para fijar partes y piezas metálicas sometidas a bajo esfuerzos. Se usa en electrónica, líneas blanca, industria metal mecánica ,artefactos eléctricos, enchufes de muro ,tiradores de mueble,etc.

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Conclusión

Como resultado de la investigación que se llevó a cabo de la información obtenida de los elementos de Tornillo y el Perno, se puede decir que el estudiante obtuvo mayor conocimiento de cómo poder utilizar estos elementos para futuros trabajos que se puedan realizar. También se obtuvo información acerca del uso, los tipos de pernos y tornillos, las características de estos elementos y el desgaste y defectos que puedan tener. Además de se dio a entender la diferencia principal que existe entre los pernos y tornillos.

El conocimiento práctico de este instrumento puede hacer que el alumno tenga una idea más clara, así podrá distinguir cada vez al momento de utilizar el concepto de tornillo y perno sin temor a equivocarse en un futuro. Así que se recomienda hacer un trabajo práctico para mejorar y reforzar la idea de la forma de utilizar dicho instrumento.

Trabajo de pernos y tornillos, fue de gran utilidad, ya que se pudo apreciar la gran variedad de tipos de hilos existentes para la fabricación de este elemento.

Esto se traduce que dependiendo de las necesidades particulares en la construcción deuna maquinaria mecatrónica, permite optimizar su funcionamiento como sacar mayorprovecho de las cualidades geométricas de los tipos de hilos, si depende de someterlo agrandes fuerzas, precisión o estabilidad

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