Calculadora de Torque para Tornillos
En el mantenimiento industrial y el montaje mecánico, aplicar el torque correcto a un tornillo no es un detalle menor: es una cuestión crítica de seguridad, rendimiento y durabilidad. Una conexión mal apretada, ya sea por exceso o por defecto, puede provocar desde fallos por fatiga hasta desprendimientos inesperados en servicio.
“El apriete correcto no es fuerza bruta, es precisión técnica.”
¿Por qué es crítico controlar el torque?
Cuando un tornillo se aprieta, se genera una tensión axial (pre-carga) que mantiene unidas las piezas. Esta tensión debe ser suficiente para evitar aflojamientos por vibraciones o cargas dinámicas, pero no tan alta como para sobrepasar el límite elástico del tornillo.
Los riesgos más comunes al aplicar un torque incorrecto son:
- Aflojamiento por vibración o carga alternante, si el torque es insuficiente.
- Deformación plástica o rotura del tornillo, si el torque es excesivo.
- Fallo por fatiga, si la tensión aplicada supera el rango elástico de forma repetitiva.
Controlar el torque es, por tanto, esencial para garantizar la integridad de la unión y la seguridad operativa de la maquinaria.
Cálculo básico del torque recomendado
Aunque existen métodos avanzados como la medición directa de tensión o el uso de galgas extensiométricas, una aproximación inicial válida y ampliamente utilizada es la siguiente fórmula empírica:
T = K × D × F
Donde:
- T = Torque (Nm)
- K = Coeficiente de fricción o «nut factor» (valor estimado entre 0.15 y 0.25)
- D = Diámetro nominal del tornillo (en metros)
- F = Fuerza de apriete deseada (en Newtons)
⚠️ Importante: El valor de K depende de múltiples factores como el tipo de material, el lubricante usado, la rugosidad de las superficies y el tipo de rosca. Para acero lubricado, un valor típico es K ≈ 0.2.
Calculadora de Torque
Calculadora de Torque para Tornillos
Fórmula: T = K × Defectivo × F (Torque en Nm)
*Defectivo ≈ 85% del diámetro nominal
⚠️ Unidades en sistema internacional: N, mm, Nm
Variables explicadas en detalle
1. Torque (T)
Es la fuerza de rotación que debe aplicarse al tornillo para lograr la tensión deseada. Se mide en Newton-metros (Nm). Si el torque es insuficiente, el tornillo puede aflojarse. Si es excesivo, puede romperse o dañar la rosca.
2. Diámetro (D)
Es el diámetro exterior nominal del tornillo, por ejemplo, M8 = 8 mm = 0.008 m. Cuanto mayor es el diámetro, mayor será el brazo de palanca y el torque necesario para alcanzar la misma tensión.
3. Fuerza de apriete (F)
Es la precarga que se desea generar en el tornillo, es decir, la fuerza axial interna que mantiene unidas las piezas. Se expresa en Newtons (N) y depende del tipo de tornillo, material y clase de resistencia.
4. Coeficiente de fricción (K)
Es un valor empírico que representa la suma de todas las pérdidas por fricción entre la rosca y bajo la cabeza del tornillo. Este es el factor más variable y crítico de todos.
¿El valor de K es siempre el mismo?
Uno de los mayores errores en el cálculo de torque es asumir un valor fijo para K. En la práctica, este coeficiente cambia drásticamente según el tipo de lubricación, recubrimiento, material de contacto y condiciones de limpieza.
| Condición del tornillo | Valor típico de K | Referencia técnica |
|---|---|---|
| Lubricado con pasta técnica | 0.10 – 0.15 | ASME PCC‑1 / Hex Technology |
| Acero ligeramente aceitado | 0.18 – 0.20 | Manuales industriales y DIN 946 |
| Tornillo seco o galvanizado | 0.25 – 0.30+ | Portland Bolt, DSM, NASA GRC |
| Acero inoxidable en aluminio | 0.15 – 0.22 | Fastenal, TR Fastenings |
Por eso, la calculadora anterior permite seleccionar una condición estándar o ingresar manualmente el valor de K proporcionado por el fabricante del lubricante o del tornillo.
¿Cómo se estima la fuerza de apriete F?
La estimación depende del diámetro, clase de resistencia del tornillo y del porcentaje de carga de prueba que se desea aplicar.
La fórmula más usada es:
F = σ × A
Donde:
- F = Fuerza de apriete en Newtons (N)
- σ = Tensión de apriete deseada (N/mm²), como porcentaje del límite elástico del tornillo
- A = Área resistente de la rosca (mm²), tomada de tablas normalizadas
¿Qué porcentaje se usa de σ?
Depende de la aplicación:
| Tipo de aplicación | % de carga de prueba (Re) | Observaciones |
|---|---|---|
| Aplicación general (manual) | 65 – 75 % | Suficiente para evitar aflojamiento |
| Crítica estructural | 75 – 90 % | Controlado con llave dinamométrica |
| Alta precisión (aeroespacial) | 85 – 95 % | Se valida con medición directa de tensión |
Por ejemplo, un tornillo M10 clase 8.8 tiene una carga de prueba de 640 N/mm². Si aplicás un 75 %: σ=0.75×640=480 N/mm2σ = 0.75 × 640 = 480 \, N/mm²σ=0.75×640=480N/mm2
Si el área resistente (A) de un M10 es 58 mm² (según norma ISO 898-1): F=480×58=27,840 NF = 480 × 58 = 27,840 \, NF=480×58=27,840N
Tabla: Fuerzas de apriete aproximadas para tornillos estándar
| Tornillo | Clase 8.8 (75 %) | Clase 10.9 (75 %) | Área de rosca (mm²) |
|---|---|---|---|
| M6 | ≈ 11,300 N | ≈ 15,000 N | 20.1 |
| M8 | ≈ 22,600 N | ≈ 30,200 N | 36.6 |
| M10 | ≈ 27,800 N | ≈ 37,200 N | 58.0 |
| M12 | ≈ 40,700 N | ≈ 54,600 N | 84.3 |
| M16 | ≈ 80,600 N | ≈ 108,000 N | 157 |
Basado en ISO 898-1 y VDI 2230, con tensión aplicada del 75 % del límite elástico.
Ejemplos técnicos incluidos en la herramienta
En la calculadora anterior incorporamos valores predefinidos de torque sugerido para tornillos comunes bajo condiciones típicas:
| Tipo de tornillo | Fuerza estimada (N) | Diámetro (mm) | K | Torque estimado (Nm) | Fuente |
|---|---|---|---|---|---|
| A2-70 M8 sin lubricar | 25,000 | 8 | 0.20 | ≈ 25 Nm | Accu Components |
| A2-70 M8 en aluminio | 11,000 | 8 | 0.20 | ≈ 10.8 Nm | Fairwind Fasteners |
| M10 clase 8.8 seco | 35,000 | 10 | 0.20 | ≈ 70 Nm | DSM Bolt Chart |
| M12 clase 10.9 lubricado | 60,500 | 12 | 0.20 | ≈ 121 Nm | DSM Bolt Chart |
| M16 clase 10.9 estructural | 84,000 | 16 | 0.20 | ≈ 268.8 Nm | VDI 2230 / Engineering Toolbox |
¿Qué tan precisa es esta fórmula?
Esta fórmula proporciona una estimación razonable para muchas aplicaciones industriales y de mantenimiento. No sustituye ensayos de laboratorio, pero ofrece:
- Control preliminar de torque para tareas repetitivas.
- Comparación entre tipos de tornillos y condiciones.
- Ajuste dinámico en campo, sin software especializado.
En aplicaciones críticas (bridas de alta presión, estructuras aeroespaciales, juntas de estanqueidad), se recomienda validar el torque real mediante tensiómetros o equipos como Skidmore-Wilhelm.
Recomendaciones profesionales
- Usá siempre llaves dinamométricas calibradas, especialmente en aplicaciones críticas.
- Consultá las tablas del fabricante para conocer el torque exacto según:
- Clase de resistencia del tornillo (ej. 8.8, 10.9, etc.)
- Tipo de lubricación o tratamiento superficial.
- Material de la rosca hembra (acero, aluminio, fundición, etc.).
- No reutilices tornillos críticos (como los de cabeza cilíndrica con límite de elasticidad superado), especialmente si ya han sido pre-cargados al 90% de su límite.
Fuentes de referencia y normativa recomendada
- VDI 2230 – Diseño sistemático de uniones atornilladas.
- ISO 898-1 – Propiedades mecánicas de tornillos de acero al carbono y acero aleado.
- ASME B18.16 – Requisitos para apriete de tornillos.
- NASA Technical Standards – Torque vs Tensión en sistemas aeroespaciales.
- Fabricantes como Nord-Lock, Unbrako o Bossard también publican tablas de torque según clase y condiciones de montaje.
