¿Cuáles son los tipos comunes de hilo?

Las uniones roscadas y los husillos de potencia soportan el apriete y transmiten movimiento en casi cualquier máquina, y el perfil de la rosca - la sección axial de la rosca - define la resistencia, la fricción, la eficiencia y el coste de fabricación de la unión. Elegir el perfil es, por tanto, una decisión de fiabilidad y de coste del ciclo de vida, no un detalle. En uniones atornilladas, esa elección decide también qué tan uniformemente llega la precarga a las juntas de brida que sellan las dos caras.

Qué controla el perfil de la rosca

El perfil de la rosca es la forma de la sección axial: ángulo de flanco, paso, espesor del diente y geometría de cresta y raíz. Esas pocas dimensiones deciden qué parte de la carga del perno se convierte en empuje axial, cuánta se pierde por fricción, cómo soporta la raíz la concentración de tensión y cómo puede fabricarse la rosca.

• El ángulo de flanco gobierna la acción de cuña y la eficiencia: un ángulo grande ofrece buen autobloqueo pero baja eficiencia, mientras que los flancos casi verticales convierten casi toda la fuerza en empuje axial.
• Las roscas trapezoidales métricas (designación Tr) usan un ángulo de 30 grados entre los flancos; la rosca Acme en pulgadas usa 29 grados.
• Las roscas en V tienen dos familias principales: la rosca métrica internacional, con ángulo de 60 grados, y la rosca Whitworth, con 55 grados.
• La geometría de la raíz fija la resistencia a fatiga y al corte: una raíz gruesa aumenta el margen de resistencia y una fina, la eficiencia.

Rosca en V: el perfil estándar de fijación

El perfil en V es, con diferencia, la rosca más común y se usa sobre todo para fijar. Su sección triangular aparece en las versiones métrica de 60 grados y Whitworth de 55 grados, y casi todos los pernos, tuercas y tornillos son roscas en V, incluidos los espárragos y pernos que montan bridas de tubería y equipos a presión.

• Buen autobloqueo: el gran ángulo de flanco genera fuerte acción de cuña y fricción, de modo que la unión resiste el aflojamiento por vibración, aunque el uso de dispositivos de bloqueo sigue siendo habitual.
• Alta resistencia de raíz: la sección de 60 o 55 grados deja una raíz relativamente gruesa y mantiene una resistencia de unión fiable.
• Fabricación madura: el laminado, la conformación y el corte de roscas están muy desarrollados y son rentables en una amplia gama de tamaños.
• Menor eficiencia: la misma acción de cuña que da el autobloqueo hace de la rosca en V el perfil menos eficiente para transmitir movimiento.

Perfiles de transmisión de movimiento: cuadrada, trapezoidal y de dientes de sierra

Donde un tornillo convierte el giro en movimiento lineal dominan tres perfiles, que intercambian eficiencia por capacidad de fabricación y comportamiento frente al desgaste.

• Rosca cuadrada - flancos perpendiculares (0 grados) y sección cuadrada o rectangular, con espesor de diente igual a la mitad del paso. Ofrece la mayor eficiencia mecánica y alta capacidad de carga, pero es difícil de cortar con matrices o machos estándar y el juego por desgaste no puede eliminarse ajustando axialmente la tuerca.
• Rosca trapezoidal - trapecio isósceles con crestas y raíces planas: 30 grados de ángulo para Tr y 29 para Acme. La pendiente del flanco de 15 grados respecto a la vertical permite tuercas divididas que recogen el juego por desgaste, y las superficies planas retienen el lubricante y disipan el calor.
• Rosca de dientes de sierra - trapecio asimétrico con flanco de carga casi vertical (de 3 a 7 grados) y flanco sin carga más pronunciado (de 30 a 45 grados). Combina la eficiencia de la rosca cuadrada con la resistencia de raíz de la rosca en V para cargas axiales extremas en un solo sentido.

La estandarización importa tanto como la geometría: las roscas trapezoidales tienen tamaños de serie y clases de tolerancia internacionales, lo que simplifica el diseño y la compra, mientras que la rosca cuadrada suele mecanizarse punta por punta y especificarse caso a caso.

Tabla: perfiles de rosca habituales, sus principales compromisos y usos típicos.

Cómo seleccionar el perfil de rosca

La resistencia por sí sola nunca decide el perfil. Antes de especificar, resuelva tres cuestiones.

• Carga: ¿es bidireccional o unidireccional? ¿Hay vibración? La vibración empuja hacia roscas en V con bloqueo, y los picos en un solo sentido, hacia roscas de dientes de sierra.
• Movimiento: ¿fijación estática o recorrido continuo? En husillos de avance y válvulas, la eficiencia y la precisión de posicionamiento son determinantes.
• Fabricación y mantenimiento: ¿se requiere intercambiabilidad con piezas estándar? ¿Cómo se compensará el desgaste durante la vida útil?

Regla práctica: para fijación, rosca en V; para transmisión de movimiento general, rosca trapezoidal; para carga axial extrema en un solo sentido, rosca de dientes de sierra; y rosca cuadrada solo cuando su eficiencia justifique el coste de fabricación.

Preguntas frecuentes

¿Qué perfil de rosca tiene la mayor eficiencia mecánica?

La rosca cuadrada. Sus flancos son perpendiculares (0 grados), de modo que la fuerza radial sobre la tuerca es mínima y casi toda la fuerza aplicada se convierte en empuje axial.

¿Por qué se prefiere la rosca trapezoidal a la cuadrada en husillos de avance?

La pendiente de 15 grados del flanco permite tuercas divididas que recogen el juego por desgaste, el perfil es mucho más fácil de fabricar y las series Tr y sus clases de tolerancia simplifican el diseño y la compra.

¿Qué ángulos de flanco tiene la rosca de dientes de sierra?

El flanco portador es casi vertical, normalmente de 3 a 7 grados, mientras que el flanco sin carga tiene un ángulo más pronunciado, de 30 a 45 grados. Esa disposición mantiene alta la eficiencia y la raíz resistente ante la carga axial en un solo sentido.

¿Cuándo conviene usar la rosca de dientes de sierra en lugar de la rosca en V?

Cuando la carga es una gran fuerza axial en un solo sentido, como en gatos pesados, prensas y mecanismos de atornillado. Para fijación con vibración, la rosca en V con autobloqueo sigue siendo la mejor opción.