¿Por qué no se recomienda utilizar arandelas elásticas para evitar que se aflojen en pernos de alta resistencia?

En las uniones atornilladas sometidas a carga real — maquinaria, estructuras metálicas y líneas de proceso donde las juntas de brida se comprimen para sellar — los pernos de alta resistencia grado 8.8 y superior mantienen unido el conjunto, y su resistencia al aflojamiento decide la vida útil de la unión. Sin embargo, muchos ingenieros siguen colocando arandelas elásticas como sistema de bloqueo. En grado 8.8 y superior esa costumbre no solo es ineficaz: puede convertirse en un riesgo.

Por qué fallan las arandelas elásticas en pernos de alta resistencia

La arandela elástica trabaja por deformación elástica: empuja a lo largo del eje del perno y aumenta la fricción entre los flancos de la rosca. En uniones ligeras de bajo par es sencilla, barata y bastante eficaz. En pernos de alta resistencia se queda corta:

• Límite elástico superado — el par de instalación de los pernos de alta resistencia suele superar los 200 N·m, muy por encima de lo que admite una arandela elástica normal. La arandela se aplana, pierde su recuperación elástica y deja de frenar el giro.
• Concentración de tensiones — los bordes afilados de la arandela se clavan en la superficie de contacto bajo alta carga, lo que provoca microfisuras y reduce la resistencia a la fatiga.
• Exigencias normativas — normas de la industria como JG/T 5057 indican que no se recomiendan las arandelas elásticas como sistema antiaflojamiento en pernos de alta resistencia grado 8.8 y superior.

Arandela elástica bajo carga: por encima de 200 N·m de par de instalación se aplana y pierde su elasticidad.

Precarga de autobloqueo y método de doble tuerca

El perno de alta resistencia nace con una base antiaflojamiento sólida, de modo que el primer sistema de bloqueo es la propia precarga.

• Una precarga alta comprime las caras de la unión con una fuerza muy superior a la de los pernos normales; la fricción estática resultante resiste la vibración y el desplazamiento lateral en la mayoría de los servicios.
• El material de alta resistencia y la geometría precisa de la rosca mantienen estable el coeficiente de fricción del par de roscas y reducen el aflojamiento espontáneo.

Cuando el servicio es severo —vibración continua, cargas de impacto o fuertes cambios de temperatura— el método de doble tuerca es una solución activa contrastada. Apriete la tuerca inferior al par especificado, coloque la tuerca superior y apriétela contra la inferior. Ambas tuercas se cargan entre sí y bloquean la rosca axialmente, impidiendo el giro. La misma lógica se aplica a las uniones atornilladas de las bridas de tubería, donde la fuerza de sujeción debe sobrevivir a los ciclos térmicos.

• No hacen falta piezas especiales: bastan tuercas estándar.
• Bajo cargas dinámicas supera a una tuerca simple con arandelas.
• Desmontaje sencillo, reutilizable y bajo coste de mantenimiento.

Tabla 1. Comportamiento típico de los sistemas antiaflojamiento en pernos de alta resistencia; verifique el par real para cada diámetro de unión.

Una tuerca frente a dos tuercas en un perno de alta resistencia.

Selección, apriete e inspección en la práctica

Tres hábitos deciden que la unión conserve su precarga durante toda su vida útil.

• Seleccione según el servicio — la calidad del perno y el método de bloqueo deben ajustarse al tipo de carga, al nivel de vibración y al ambiente. Con cargas estáticas o poca vibración basta la precarga estándar del perno de alta resistencia.
• Controle el apriete — use una llave dinamométrica o un tensor hidráulico para que la precarga alcance el valor de diseño. Con el método de doble tuerca respete la secuencia «apretar primero, bloquear después» y no apriete en exceso: el par excesivo daña las roscas.
• Inspeccione periódicamente — incluso el mejor sistema pierde precarga con el tiempo; revise los pernos críticos durante el mantenimiento y apriételos de nuevo uno a uno.

Preguntas frecuentes

Respuestas técnicas a las dudas más habituales al bloquear uniones atornilladas de pernos de alta resistencia.

¿Por qué dejan de funcionar las arandelas elásticas en pernos grado 8.8?

Porque el par de instalación suele superar los 200 N·m, por encima del límite elástico de una arandela normal. La arandela se aplana, pierde su elasticidad y ya no bloquea.

¿Qué sistema antiaflojamiento conviene a los pernos de alta resistencia?

Apoyarse primero en la precarga alta, que genera fuerza de sujeción y fricción estática entre las caras de la unión. Si hay vibración severa, impactos o cambios bruscos de temperatura, añada el método de doble tuerca.

¿Cómo se aprieta el método de doble tuerca?

Apriete la tuerca inferior al par especificado con llave dinamométrica o tensor hidráulico y luego apriete la tuerca superior contra ella, de modo que ambas bloqueen la rosca.

¿Cuándo se debe comprobar la precarga de los pernos?

Durante las paradas de mantenimiento: las uniones críticas se inspeccionan y se aprietan de nuevo incluso con un método contrastado, porque la precarga disminuye con el tiempo y los ciclos térmicos.