Arandelas - Tipos / Usos / Ventajas y desventajas
En este artículo, le presentaremos algunas de las muchas versiones de arandelas. Explicamos el uso de las arandelas y consideramos las ventajas y desventajas de las arandelas. También abordamos los materiales metal y plástico.
Información general sobre arandelas
Las arandelas son probablemente los componentes más utilizados en una unión atornillada en la ingeniería mecánica. A menudo se les llama cuñas o arandelas espaciadoras y se utilizan para mejorar la estabilidad, seguridad y fiabilidad de las conexiones. Las arandelas pueden estar hechas de una amplia variedad de materiales.
Para garantizar que las arandelas puedan fabricarse y utilizarse de forma uniforme para las distintas aplicaciones, en muchas normas se definieron especificaciones estándar para las versiones especiales. Una selección de estándares son:
- Arandelas DIN 125
- Arandelas DIN 9021
- Arandelas ISO 7093
- Arandelas de cuña DIN 988
- Arandelas JIS B 1258 - 2006
- Arandelas JIS B 1256 (F) - 1978
Tipos de arandelas
Las arandelas están disponibles en una variedad de tipos y versiones que pueden variar según la aplicación y los usos previstos.
Éstos son algunos de los tipos más comunes.
Arandelas: Suele ser un componente redondo y plano con una perforación central. Sin embargo, las arandelas también pueden tener una forma diferente. Por ejemplo, también pueden tener forma de cuña, cuadrada u ovalada. También son comunes las formas especiales como la arandela de retención entrelazada.
Las arandelas grandes (incluidas las arandelas de defensa o grandes) se utilizan para distribuir una fuerza sobre una superficie más grande y al mismo tiempo evitar que la superficie de contacto de la cabeza del perno o la tuerca penetre en la superficie del material.
Dependiendo de los requisitos del material en cuanto a fuerza y resistencia a la corrosión, existen arandelas de acero inoxidable, acero u otros metales, además de plástico.
El uso de arandelas elásticas evita que los tornillos o pernos se aflojen, soltando así la conexión debido a vibraciones o cargas externas.
Suelen estar fabricadas de material de resorte, como acero para resortes, y se caracterizan por su forma curvada u ondulada, que mantiene una tensión adicional entre los componentes.
La forma de las arandelas elásticas genera una fricción adicional entre los componentes y también contribuye a asegurar la conexión.
Arandelas de retención: Las arandelas de retención también se pueden construir como arandelas de tensión, anillos de bloqueo, arandelas dentadas, arandelas de seguridad de sierra, arandelas de seguridad dentadas o arandelas dentadas corrugadas. Su construcción o elementos de bloqueo especiales, como dientes entrelazados o deformaciones de la rosca, ayudan a asegurar la conexión de forma fiable.
Estas arandelas tienen dientes o ranuras en uno o ambos lados para lograr una mejor adherencia y resistencia al deslizamiento.
Los elementos de bloqueo especiales de las arandelas de retención pueden penetrar la rosca del tornillo o perno, evitando así que se desenrosque o se afloje. Gracias al contorno dentado, la arandela puede adherirse mejor a la superficie de contacto del componente, lo que aumenta la resistencia al deslizamiento de la conexión.
Esto los hace particularmente útiles en aplicaciones que requieren una acción de bloqueo fiable.
Arandelas cónicas: Las arandelas cónicas son arandelas cuyo contorno exterior es cónico. Esta forma especial permite cambiar la distancia entre dos componentes, ajustar un desnivel de la superficie, una inclinación o alineación colocándola debajo del tornillo o perno. La arandela cónica normalmente se coloca de manera que el lado cónico esté en la dirección deseada de ajuste o alineación.
Arandelas de cuña: Las arandelas de cuña también pueden denominarse cuñas o arandelas de posicionamiento.
La ingeniería mecánica y la construcción de máquinas personalizadas utilizan arandelas de cuña para garantizar una alineación precisa de los componentes o para compensar desequilibrios y evitar movimientos axiales no deseados. Para este propósito, se colocan arandelas de cuña entre piezas móviles como: ruedas dentadas y rodamientos para garantizar que estén correctamente alineadas y funcionen suavemente entre sí dentro de la tolerancia especificada.
Dependiendo de los requisitos del material en cuanto a resistencia y resistencia a la corrosión, existen arandelas de cuña fabricadas en acero inoxidable, latón u otros metales, además de plástico.
Arandelas de plástico: Debido a las diferentes propiedades de los materiales, las arandelas de plástico ofrecen ventajas específicas.
Las arandelas de plástico están hechas de una variedad de materiales plásticos, incluidos polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), nailon, policarbonato (PC) y muchos otros. La elección del material depende de los requisitos específicos, por ejemplo:
- Fuerza
- Resistencia a la temperatura
- Resistencia a la corrosión
- Propiedades aislantes
Los discos de plástico son más ligeros que los de metal, lo que facilita su manipulación y procesamiento. Los plásticos generalmente son resistentes a la corrosión, lo que permite su uso en ambientes húmedos o agresivos. Los plásticos también son buenos aislantes y, por tanto, muy adecuados para aplicaciones eléctricas.
Uso de arandelas
Para respaldar el uso apropiado y eficaz de las arandelas, se debe utilizar la siguiente descripción.
En primer lugar, hay que determinar para qué se utilizará la arandela.
El requisito de conexión ahora se puede utilizar para seleccionar el tipo correcto de arandela.
El tamaño y el material óptimos de las arandelas deben seleccionarse según los requisitos de la aplicación. El tamaño se refiere al diámetro y al grosor o altura de la arandela.
Las arandelas deben colocarse en el orden deseado entre los componentes a conectar. Asegúrese de que las arandelas estén colocadas uniformemente y centradas para garantizar una distribución uniforme de la carga.
Durante el montaje, asegúrese de que el par ejercido sobre la cabeza del tornillo o la tuerca de la arandela cumpla con las especificaciones requeridas. Un par demasiado bajo o demasiado alto puede dar como resultado una conexión poco fiable.
Es importante realizar una inspección periódica de la conexión y los componentes.
Se comprueba el ajuste de los elementos de fijación, desgaste, grietas, deformaciones y correcto asiento. Si es necesario, se aprieta la conexión o se reemplazan los componentes.
Conexión por tornillo en combinación con casquillos
Mediante el uso de casquillos metálicos se puede aumentar la resistencia de la unión atornillada, especialmente cuando la arandela por sí sola no es suficiente para absorber la carga necesaria.
Además, los collares metálicos pueden controlar mejor el par de apriete en las conexiones roscadas porque se genera una tensión más uniforme en la conexión. Esto, a su vez, ayuda a garantizar que la conexión atornillada pueda apretarse correctamente sin estirarse ni dañarse excesivamente.
En combinación con casquillos de plástico se pueden reducir considerablemente las vibraciones y los golpes., como goma o caucho. Los casquillos hechos de materiales no metálicos también se pueden utilizar para aislamiento eléctrico y construcciones ligeras.
Ventajas y desventajas de las arandelas
Debido a los distintos materiales, las arandelas también tienen varias ventajas y desventajas.
Ventajas de las arandelas de metal
Las arandelas de metal tienen una alta estabilidad y pueden usarse bajo cargas elevadas sin deformarse si tienen el tamaño adecuado. Son duraderas y resistentes al desgaste, lo que ayuda a reducir los costes de mantenimiento.
Las arandelas de metal también son resistentes al calor y pueden soportar altas temperaturas, lo que permite su uso en entornos con alta exposición al calor.
Las arandelas metálicas son buenos conductores eléctricos y son muy adecuadas para aplicaciones donde se requiere una conexión eléctrica, descarga o conductividad.
Las arandelas metálicas proporcionan una excelente resistencia a la compresión. Esto significa que pueden minimizar eficazmente la expansión de los sujetadores bajo carga. Esta característica ayuda a mantener la integridad de la conexión y a garantizar la estabilidad de la conexión fijada.
Las arandelas metálicas suelen fabricarse con dimensiones y tolerancias precisas, lo que las hace ideales para aplicaciones donde se requiere un posicionamiento y alineación precisos.
Ventajas de las arandelas de metal
Si las arandelas de metal no están recubiertas y no son resistentes a los productos químicos y/o a la corrosión, son propensas a la corrosión en ambientes húmedos y agresivos.
En comparación con las arandelas de caucho o plástico, las arandelas metálicas tienen un peso propio elevado, lo que tiene un efecto desventajoso en aplicaciones que dependen del peso.
Si las arandelas metálicas no se seleccionan y colocan correctamente, pueden dañar los tornillos, las tuercas o el propio componente.
Las altas fluctuaciones de temperatura pueden provocar una expansión o contracción excesiva si la arandela metálica se selecciona incorrectamente, lo que puede afectar negativamente a la conexión.
Ventajas de las arandelas de plástico
Las arandelas de plástico son más ligeras en comparación con las de metal, lo que facilita su manipulación y reduce el peso de la construcción.
En ambientes húmedos o en contacto con medios agresivos, pueden existir arandelas de plástico con la selección adecuada del material sin corrosión ni daños.
Las arandelas de plástico son excelentes aislantes y se utilizan a menudo en aplicaciones eléctricas para garantizar el aislamiento eléctrico entre componentes y evitar cortocircuitos.
Los plásticos suelen tener menos fricción que los metales, lo que puede contribuir a reducir el desgaste de los componentes.
Las arandelas de plástico también se pueden utilizar como aislamiento acústico porque pueden amortiguar las vibraciones y el ruido.
Dado que los plásticos tienen una baja conductividad térmica, las arandelas de plástico son ventajosas en aplicaciones donde el aislamiento térmico es importante.
Desventajas de las arandelas de plástico
Las arandelas de plástico pueden derretirse o deformarse a altas temperaturas. Esto puede resultar problemático en aplicaciones donde se producen altas temperaturas.
En comparación con el metal, los plásticos son generalmente menos sólidos y tienen una menor resistencia a la tracción. Esto significa que las arandelas de plástico no son tan resistentes en aplicaciones de trabajo pesado como las arandelas de metal. Como resultado, las arandelas de plástico pueden desgastarse más rápido, por lo que deben reemplazarse con mayor frecuencia.
En determinadas circunstancias, algunos productos químicos también pueden atacar los plásticos y debilitarlos o disolverlos. Por tanto, no todas las arandelas de plástico son adecuadas en entornos con productos químicos agresivos.
Algunos plásticos no se pueden reciclar o solo se pueden reciclar con dificultad, especialmente los plásticos compuestos. Esto puede dificultar la eliminación y el reciclaje de las arandelas de plástico.
