Torques de apriete roscas imperiales
El ajuste de pernos con rosca unificada (UTS) se basa en aplicar un torque de apriete que genere una fuerza axial de sujeción suficiente para mantener la unión sin sobrepasar el límite elástico del tornillo. Los valores presentados cubren las series UNC, UNF y UNEF, y corresponden a pernos de cabeza hexagonal fabricados bajo la norma SAE J429 en acero al carbono y aleado.
Dimensiones estándar y pasos
Sección titulada «Dimensiones estándar y pasos»Los diámetros nominales y la cantidad de hilos por pulgada definen cada tamaño de rosca imperial.
| Designación UTS | Diámetro mayor (in) | Diámetro mayor (mm) | Serie | TPI | Paso (in) | Paso (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| #0-80 UNF | 0.0600 | 1.524 | UNF | 80 | 0.012500 | 0.3175 |
| #1-64 UNC | 0.0730 | 1.8542 | UNC | 64 | 0.015625 | 0.3969 |
| #1-72 UNF | 0.0730 | 1.8542 | UNF | 72 | 0.013888 | 0.3528 |
| #2-56 UNC | 0.0860 | 2.1844 | UNC | 56 | 0.017857 | 0.4536 |
| #2-64 UNF | 0.0860 | 2.1844 | UNF | 64 | 0.015625 | 0.3969 |
| #3-48 UNC | 0.0990 | 2.5146 | UNC | 48 | 0.020833 | 0.5292 |
| #3-56 UNF | 0.0990 | 2.5146 | UNF | 56 | 0.017857 | 0.4536 |
| #4-40 UNC | 0.1120 | 2.8448 | UNC | 40 | 0.025000 | 0.6350 |
| #4-48 UNF | 0.1120 | 2.8448 | UNF | 48 | 0.020833 | 0.5292 |
| #5-40 UNC | 0.1250 | 3.1750 | UNC | 40 | 0.025000 | 0.6350 |
| #5-44 UNF | 0.1250 | 3.1750 | UNF | 44 | 0.022727 | 0.5773 |
| #6-32 UNC | 0.1380 | 3.5052 | UNC | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| #6-40 UNF | 0.1380 | 3.5052 | UNF | 40 | 0.025000 | 0.6350 |
| #8-32 UNC | 0.1640 | 4.1656 | UNC | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| #8-36 UNF | 0.1640 | 4.1656 | UNF | 36 | 0.027778 | 0.7056 |
| #10-24 UNC | 0.1900 | 4.8260 | UNC | 24 | 0.041667 | 1.0583 |
| #10-32 UNF | 0.1900 | 4.8260 | UNF | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| #12-24 UNC | 0.2160 | 5.4864 | UNC | 24 | 0.041667 | 1.0583 |
| #12-28 UNF | 0.2160 | 5.4864 | UNF | 28 | 0.035714 | 0.9071 |
| 1/4-20 UNC | 0.2500 | 6.3500 | UNC | 20 | 0.050000 | 1.2700 |
| 1/4-28 UNF | 0.2500 | 6.3500 | UNF | 28 | 0.035714 | 0.9071 |
| 1/4-32 UNEF | 0.2500 | 6.3500 | UNEF | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| 5/16-18 UNC | 0.3125 | 7.9375 | UNC | 18 | 0.055556 | 1.4111 |
| 5/16-24 UNF | 0.3125 | 7.9375 | UNF | 24 | 0.041667 | 1.0583 |
| 5/16-32 UNEF | 0.3125 | 7.9375 | UNEF | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| 3/8-16 UNC | 0.3750 | 9.5250 | UNC | 16 | 0.062500 | 1.5875 |
| 3/8-24 UNF | 0.3750 | 9.5250 | UNF | 24 | 0.041667 | 1.0583 |
| 3/8-32 UNEF | 0.3750 | 9.5250 | UNEF | 32 | 0.031250 | 0.7938 |
| 7/16-14 UNC | 0.4375 | 11.1125 | UNC | 14 | 0.071429 | 1.8143 |
| 7/16-20 UNF | 0.4375 | 11.1125 | UNF | 20 | 0.050000 | 1.2700 |
| 7/16-28 UNEF | 0.4375 | 11.1125 | UNEF | 28 | 0.035714 | 0.9071 |
| 1/2-13 UNC | 0.5000 | 12.7000 | UNC | 13 | 0.076923 | 1.9538 |
| 1/2-20 UNF | 0.5000 | 12.7000 | UNF | 20 | 0.050000 | 1.2700 |
| 9/16-12 UNC | 0.5625 | 14.2875 | UNC | 12 | 0.083333 | 2.1167 |
| 9/16-18 UNF | 0.5625 | 14.2875 | UNF | 18 | 0.055556 | 1.4111 |
| 5/8-11 UNC | 0.6250 | 15.8750 | UNC | 11 | 0.090909 | 2.3091 |
| 5/8-18 UNF | 0.6250 | 15.8750 | UNF | 18 | 0.055556 | 1.4111 |
| 3/4-10 UNC | 0.7500 | 19.0500 | UNC | 10 | 0.100000 | 2.5400 |
| 3/4-16 UNF | 0.7500 | 19.0500 | UNF | 16 | 0.062500 | 1.5875 |
| 7/8-9 UNC | 0.8750 | 22.2250 | UNC | 9 | 0.111111 | 2.8222 |
| 7/8-14 UNF | 0.8750 | 22.2250 | UNF | 14 | 0.071429 | 1.8143 |
| 1-8 UNC | 1.0000 | 25.4000 | UNC | 8 | 0.125000 | 3.1750 |
| 1-14 UNF | 1.0000 | 25.4000 | UNF | 14 | 0.071429 | 1.8143 |
Equivalencias entre normas
Sección titulada «Equivalencias entre normas»Aunque los perfiles de rosca ISO métrica y UTS comparten el ángulo de 60°, no son intercambiables directamente. La tabla siguiente orienta sobre la sustitución aproximada entre tamaños imperiales y métricos; siempre deben verificarse los pasos de rosca y las tolerancias del diseño.
| Tamaño imperial | Rango métrico aproximado | Diámetro nominal (mm) |
|---|---|---|
| #6-32 | M3.5 – M4 | ≈ 3.5 |
| #8-32 | M4 | ≈ 4.2 |
| #10-24 | M5 | ≈ 4.8 |
| 1/4-20 | M6 | ≈ 6.35 |
| 5/16-18 | M8 | ≈ 7.94 |
| 3/8-16 | M10 | ≈ 9.53 |
| 7/16-14 | M11 – M12 | ≈ 11.1 |
| 1/2-13 | M12 – M14 | ≈ 12.7 |
| 9/16-12 | M14 | ≈ 14.3 |
| 5/8-11 | M16 | ≈ 15.9 |
| 3/4-10 | M18 – M20 | ≈ 19.1 |
| 7/8-9 | M22 | ≈ 22.2 |
| 1-8 | M24 – M27 | ≈ 25.4 |
Propiedades mecánicas y cargas admisibles
Sección titulada «Propiedades mecánicas y cargas admisibles»Las propiedades mecánicas se rigen por SAE J429 para pernos de ¼ a 1 pulgada. La precarga de diseño se toma usualmente como el 75 % de la carga de prueba (proof load) o el 70 % de la resistencia última a tracción.
| Grado SAE | Carga de prueba | Resistencia a la tracción |
|---|---|---|
| 2 | 55 000 psi / 379 MPa | 74 000 psi / 510 MPa |
| 5 | 85 000 psi / 586 MPa | 120 000 psi / 827 MPa |
| 8 | 120 000 psi / 827 MPa | 150 000 psi / 1034 MPa |
Las áreas de esfuerzo de tracción y las cargas de apriete máximas recomendadas (75 % de la prueba) se detallan a continuación.
| Tamaño | Serie | Área de tracción (in² / mm²) | Precarga máx. Grado 2 (lb / N) | Precarga máx. Grado 5 (lb / N) | Precarga máx. Grado 8 (lb / N) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/4 | UNC | 0.0318 / 20.5 | 1 310 / 5 830 | 2 025 / 9 010 | 2 860 / 12 720 |
| 1/4 | UNF | 0.0364 / 23.5 | 1 500 / 6 670 | 2 320 / 10 320 | 3 280 / 14 580 |
| 5/16 | UNC | 0.0524 / 33.8 | 2 160 / 9 610 | 3 340 / 14 860 | 4 720 / 20 990 |
| 5/16 | UNF | 0.0580 / 37.4 | 2 390 / 10 640 | 3 700 / 16 450 | 5 220 / 23 230 |
| 3/8 | UNC | 0.0775 / 50.0 | 3 200 / 14 230 | 4 940 / 21 970 | 6 980 / 31 030 |
| 3/8 | UNF | 0.0878 / 56.6 | 3 620 / 16 100 | 5 600 / 24 900 | 7 900 / 35 150 |
| 7/16 | UNC | 0.1063 / 68.6 | 4 380 / 19 480 | 6 780 / 30 150 | 9 570 / 42 560 |
| 7/16 | UNF | 0.1187 / 76.6 | 4 900 / 21 810 | 7 560 / 33 640 | 10 680 / 47 510 |
| 1/2 | UNC | 0.1419 / 91.5 | 5 850 / 26 030 | 9 050 / 40 260 | 12 770 / 56 800 |
| 1/2 | UNF | 0.1599 / 103.1 | 6 600 / 29 370 | 10 190 / 45 340 | 14 390 / 64 010 |
| 9/16 | UNC | 0.1820 / 117.4 | 7 510 / 33 410 | 11 600 / 51 610 | 16 380 / 72 850 |
| 9/16 | UNF | 0.2030 / 130.9 | 8 370 / 37 240 | 12 940 / 57 560 | 18 270 / 81 250 |
| 5/8 | UNC | 0.2260 / 145.8 | 9 320 / 41 470 | 14 410 / 64 110 | 20 340 / 90 460 |
| 5/8 | UNF | 0.2560 / 165.1 | 10 560 / 46 970 | 16 320 / 72 610 | 23 040 / 102 480 |
| 3/4 | UNC | 0.3340 / 215.4 | 13 780 / 61 310 | 21 290 / 94 710 | 30 060 / 133 720 |
| 3/4 | UNF | 0.3730 / 240.6 | 15 390 / 68 470 | 23 780 / 105 780 | 33 570 / 149 340 |
| 7/8 | UNC | 0.4620 / 298.0 | 19 060 / 84 780 | 29 450 / 131 010 | 41 580 / 184 950 |
| 7/8 | UNF | 0.5090 / 328.3 | 20 990 / 93 410 | 32 450 / 144 350 | 45 810 / 203 760 |
| 1 | UNC | 0.6060 / 390.9 | 24 990 / 111 180 | 38 630 / 171 830 | 54 540 / 242 580 |
| 1 | UNF | 0.6800 / 438.6 | 28 040 / 124 760 | 43 350 / 192 830 | 61 200 / 272 210 |
Tabla de torques de apriete
Sección titulada «Tabla de torques de apriete»Los torques indicados corresponden a un coeficiente de fricción K = 0.20 (superficies secas, acabado negro). Para condiciones lubricadas, consulte la sección de factores de corrección.
| Tamaño | Serie | Torque seco Grado 2 (lb·ft / N·m) | Torque seco Grado 5 (lb·ft / N·m) | Torque seco Grado 8 (lb·ft / N·m) | Torque lubricado Grado 2 (lb·ft / N·m) | Torque lubricado Grado 5 (lb·ft / N·m) | Torque lubricado Grado 8 (lb·ft / N·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/4 | UNC | 4.0 / 5.4 | 6.2 / 8.4 | 8.8 / 11.9 | 2.4 / 3.3 | 3.7 / 5.0 | 5.3 / 7.2 |
| 1/4 | UNF | 4.7 / 6.4 | 7.3 / 9.9 | 10.3 / 14.0 | 2.8 / 3.8 | 4.4 / 6.0 | 6.2 / 8.4 |
| 5/16 | UNC | 8.4 / 11.4 | 13.0 / 17.6 | 18.4 / 24.9 | 5.0 / 6.8 | 7.8 / 10.6 | 11.0 / 14.9 |
| 5/16 | UNF | 9.7 / 13.2 | 15.0 / 20.3 | 21.2 / 28.7 | 5.8 / 7.9 | 9.0 / 12.2 | 12.7 / 17.2 |
| 3/8 | UNC | 15.0 / 20.3 | 23.2 / 31.4 | 32.7 / 44.3 | 9.0 / 12.2 | 13.9 / 18.8 | 19.6 / 26.6 |
| 3/8 | UNF | 17.8 / 24.1 | 27.5 / 37.3 | 38.8 / 52.6 | 10.7 / 14.5 | 16.5 / 22.4 | 23.3 / 31.6 |
| 7/16 | UNC | 24.0 / 32.5 | 37.1 / 50.3 | 52.4 / 71.0 | 14.4 / 19.5 | 22.3 / 30.2 | 31.4 / 42.6 |
| 7/16 | UNF | 28.0 / 38.0 | 43.2 / 58.6 | 61.0 / 82.7 | 16.8 / 22.8 | 25.9 / 35.2 | 36.6 / 49.6 |
| 1/2 | UNC | 36.6 / 49.6 | 56.5 / 76.6 | 79.8 / 108.2 | 22.0 / 29.8 | 33.9 / 46.0 | 47.9 / 64.9 |
| 1/2 | UNF | 43.2 / 58.6 | 66.8 / 90.6 | 94.3 / 127.8 | 25.9 / 35.2 | 40.1 / 54.4 | 56.6 / 76.7 |
| 9/16 | UNC | 52.8 / 71.6 | 81.7 / 110.7 | 115.3 / 156.3 | 31.7 / 43.0 | 49.0 / 66.4 | 69.2 / 93.8 |
| 9/16 | UNF | 61.8 / 83.7 | 95.5 / 129.5 | 134.8 / 182.8 | 37.1 / 50.2 | 57.3 / 77.7 | 80.9 / 109.7 |
| 5/8 | UNC | 72.8 / 98.7 | 112.6 / 152.7 | 158.9 / 215.5 | 43.7 / 59.2 | 67.6 / 91.6 | 95.3 / 129.3 |
| 5/8 | UNF | 86.6 / 117.5 | 133.8 / 181.5 | 188.9 / 256.2 | 52.0 / 70.5 | 80.3 / 108.9 | 113.3 / 153.7 |
| 3/4 | UNC | 129.3 / 175.3 | 199.8 / 270.9 | 282.1 / 382.5 | 77.6 / 105.2 | 119.9 / 162.6 | 169.3 / 229.5 |
| 3/4 | UNF | 151.5 / 205.4 | 234.1 / 317.4 | 330.4 / 448.0 | 90.9 / 123.2 | 140.5 / 190.5 | 198.2 / 268.8 |
| 7/8 | UNC | 208.6 / 282.8 | 322.3 / 437.0 | 455.0 / 617.0 | 125.1 / 169.7 | 193.4 / 262.2 | 273.0 / 370.2 |
| 7/8 | UNF | 241.3 / 327.2 | 372.8 / 505.5 | 526.2 / 713.5 | 144.8 / 196.3 | 223.7 / 303.3 | 315.7 / 428.1 |
| 1 | UNC | 312.3 / 423.5 | 482.5 / 654.2 | 681.1 / 923.5 | 187.4 / 254.1 | 289.5 / 392.5 | 408.7 / 554.1 |
| 1 | UNF | 368.0 / 498.9 | 568.6 / 771.0 | 802.6 / 1088.2 | 220.8 / 299.4 | 341.2 / 462.6 | 481.6 / 653.0 |
Factores de corrección por lubricación
Sección titulada «Factores de corrección por lubricación»El lubricante reduce la fricción entre las roscas y la superficie de apoyo, por lo que se debe disminuir el torque de apriete para alcanzar la misma precarga. Para pernos lubricados se recomienda multiplicar el torque seco por los siguientes factores:
| Condición de la rosca | Coeficiente de fricción K típico | Factor de corrección sobre torque seco |
|---|---|---|
| Seca, acabado negro | 0.20 | 1.00 |
| Cincada | 0.20 | 1.00 |
| Ligeramente lubricada | 0.18 | 0.90 |
| Cadmiada | 0.16 | 0.80 |
| Lubricada con aceite SAE 30 | ≈ 0.12 | 0.60 |
Aplicar torque de apriete seco sobre un perno lubricado puede generar una tensión excesiva y provocar falla inmediata.
Tamaños de broca para roscado
Sección titulada «Tamaños de broca para roscado»Los diámetros de broca recomendados para machuelo garantizan un 75 % de altura de rosca, adecuado para la mayoría de aplicaciones generales.
| Tamaño | Serie | Broca pulgada (in) | Broca mm | Designación común |
|---|---|---|---|---|
| #0-80 UNF | UNF | 0.0469 (3/64) | 1.19 | 3/64 in |
| #1-64 UNC | UNC | 0.0595 | 1.51 | #53 |
| #1-72 UNF | UNF | 0.0595 | 1.51 | #53 |
| #2-56 UNC | UNC | 0.0700 | 1.78 | #50 |
| #2-64 UNF | UNF | 0.0700 | 1.78 | #50 |
| #3-48 UNC | UNC | 0.0785 | 1.99 | #47 |
| #3-56 UNF | UNF | 0.0820 | 2.08 | #45 |
| #4-40 UNC | UNC | 0.0890 | 2.26 | #43 |
| #4-48 UNF | UNF | 0.0935 | 2.37 | #42 |
| #5-40 UNC | UNC | 0.1015 | 2.58 | #38 |
| #5-44 UNF | UNF | 0.1040 | 2.64 | #37 |
| #6-32 UNC | UNC | 0.1065 | 2.71 | #36 |
| #6-40 UNF | UNF | 0.1130 | 2.87 | #33 |
| #8-32 UNC | UNC | 0.1360 | 3.45 | #29 |
| #8-36 UNF | UNF | 0.1360 | 3.45 | #29 |
| #10-24 UNC | UNC | 0.1495 | 3.80 | #25 |
| #10-32 UNF | UNF | 0.1590 | 4.04 | #21 |
| 1/4-20 UNC | UNC | 0.2010 | 5.11 | #7 |
| 1/4-28 UNF | UNF | 0.2130 | 5.41 | #3 |
| 5/16-18 UNC | UNC | 0.2570 (F) | 6.53 | F |
| 5/16-24 UNF | UNF | 0.2720 (I) | 6.91 | I |
| 3/8-16 UNC | UNC | 0.3125 (5/16) | 7.94 | 5/16 in |
| 3/8-24 UNF | UNF | 0.3320 (Q) | 8.43 | Q |
| 7/16-14 UNC | UNC | 0.3680 (U) | 9.35 | U |
| 7/16-20 UNF | UNF | 0.3906 (25/64) | 9.92 | 25/64 in |
| 1/2-13 UNC | UNC | 0.4219 (27/64) | 10.72 | 27/64 in |
| 1/2-20 UNF | UNF | 0.4531 (29/64) | 11.51 | 29/64 in |
| 9/16-12 UNC | UNC | 0.4844 (31/64) | 12.30 | 31/64 in |
| 9/16-18 UNF | UNF | 0.5156 (33/64) | 13.10 | 33/64 in |
| 5/8-11 UNC | UNC | 0.5312 (17/32) | 13.49 | 17/32 in |
| 5/8-18 UNF | UNF | 0.5781 (37/64) | 14.68 | 37/64 in |
| 3/4-10 UNC | UNC | 0.6562 (21/32) | 16.67 | 21/32 in |
| 3/4-16 UNF | UNF | 0.6875 (11/16) | 17.46 | 11/16 in |
| 7/8-9 UNC | UNC | 0.7656 (49/64) | 19.45 | 49/64 in |
| 7/8-14 UNF | UNF | 0.8125 (13/16) | 20.64 | 13/16 in |
| 1-8 UNC | UNC | 0.8750 (7/8) | 22.23 | 7/8 in |
| 1-14 UNF | UNF | 0.9375 (15/16) | 23.81 | 15/16 in |
Fórmulas y principios de cálculo
Sección titulada «Fórmulas y principios de cálculo»La relación fundamental entre torque de apriete y carga de sujeción está dada por:
T = K × F × d × (1 – l / 100)
donde:
- T = torque de apriete (lb·ft, N·m)
- K = constante de fricción (típicamente 0.20 para pernos secos de acero)
- F = fuerza axial de sujeción (lb, N)
- d = diámetro nominal del perno (ft, m)
- l = porcentaje de reducción por lubricación (%)
Para un perno 3/4“-10 UNC seco con precarga objetivo de 20 000 lb:
Tseco = 0.20 × 20 000 lb × 0.75 in × (1/12) ft/in = 250 lb·ft / 339 N·m.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es el torque de apriete seco recomendado para un perno 1/2-13 UNC grado 5?
Sección titulada «¿Cuál es el torque de apriete seco recomendado para un perno 1/2-13 UNC grado 5?»El torque de apriete seco recomendado es de 57 lb·ft / 77 N·m, basado en una precarga equivalente al 75 % de la carga de prueba.
¿Qué torque seco requiere un perno 3/8-24 UNF grado 8?
Sección titulada «¿Qué torque seco requiere un perno 3/8-24 UNF grado 8?»Para un 3/8-24 UNF grado 8 seco se necesitan aproximadamente 39 lb·ft / 53 N·m.
¿Cómo afecta la lubricación con aceite SAE 30 al torque de un perno 5/8-11 UNC grado 5?
Sección titulada «¿Cómo afecta la lubricación con aceite SAE 30 al torque de un perno 5/8-11 UNC grado 5?»Con lubricación SAE 30, el torque se reduce a 68 lb·ft / 92 N·m, alrededor del 60 % del valor seco de 113 lb·ft / 153 N·m.
¿Existe diferencia de torque entre rosca fina (UNF) y gruesa (UNC) para el mismo diámetro y grado?
Sección titulada «¿Existe diferencia de torque entre rosca fina (UNF) y gruesa (UNC) para el mismo diámetro y grado?»Sí, los pernos UNF suelen requerir un torque entre 10 % y 20 % mayor que UNC porque poseen un área de esfuerzo de tracción mayor. Por ejemplo, un 1/2-20 UNF grado 5 demanda 67 lb·ft / 91 N·m, frente a los 57 lb·ft / 77 N·m del 1/2-13 UNC.
¿Qué tamaño de broca se emplea para machuelar un agujero 3/8-16 UNC?
Sección titulada «¿Qué tamaño de broca se emplea para machuelar un agujero 3/8-16 UNC?»La broca recomendada es de 5/16 in / 7,94 mm, que corresponde a la broca pulgada estándar 5/16.
¿Cuál es el torque máximo en seco para un perno 1-8 UNC grado 8?
Sección titulada «¿Cuál es el torque máximo en seco para un perno 1-8 UNC grado 8?»El torque seco máximo asciende a 681 lb·ft / 924 N·m; superar este valor puede exceder el límite elástico y dañar permanentemente el perno.