¿Qué es el apriete por tensionado?
Reconocido y ya adoptado por los principales referentes de la industria mundial, el apriete por tensionado se está estandarizando.
Además de las evidentes mejoras en rendimiento y precisión que ofrece, este método abre la puerta a nuevos usos en el ámbito del apriete.
Por ejemplo, ahora es posible realizar un seguimiento del apriete de una unión a lo largo del tiempo.
Actualmente podemos monitorizar en tiempo real el comportamiento de una unión atornillada.
Y a largo plazo, es posible hacer un seguimiento del historial de una unión durante varios años, lo cual supone una gran ventaja para los departamentos de calidad y mantenimiento.
Así, están surgiendo aplicaciones innovadoras. Este cambio de paradigma conlleva también la definición de nuevos usos en nuestras fábricas, la adopción de herramientas de apriete innovadoras y una transformación profunda en la forma en que concebimos los ensamblajes.
Diferencia entre apriete por torque y apriete por tensionado
En entornos industriales, no siempre resulta evidente determinar si el método de apriete más adecuado para una aplicación específica debe basarse en par o en tensión. Ambos procedimientos permiten alcanzar una carga residual adecuada en el perno, lo cual es fundamental para garantizar la integridad mecánica del ensamblaje. Sin embargo, presentan diferencias sustanciales que requieren un análisis técnico antes de decidir cuál implementar.
La correlación entre el par de apriete y la tensión generada debe evaluarse con precaución, ya que la variabilidad de las condiciones reales a las que se somete el conjunto de fijación dificulta una predicción exacta.
El principio de funcionamiento del perno implica una ligera deformación elástica durante el montaje. Este alargamiento es esencial: permite generar la fuerza de sujeción necesaria para mantener la unión, gracias a la recuperación elástica del material. Esta fuerza, combinada con la fricción en el fileteado, evita el aflojamiento. Asegurar esta tensión de resorte —y su conservación en el tiempo— es clave para la fiabilidad del sistema. Tanto el apriete por par como el tensionado persiguen este objetivo, aunque mediante mecanismos diferentes.
El par se define como la fuerza de torsión aplicada para hacer girar una tuerca sobre el fileteado del perno. La tensión, en cambio, se refiere directamente al alargamiento del perno, responsable de generar la fuerza de sujeción en la junta.
El par ofrece una estimación indirecta de la tensión inducida, pero está sujeta a múltiples variables: rugosidad superficial, presencia de óxido o contaminantes, lubricación, tipo de material, geometría del filete, entre otros. Estos factores pueden comprometer la repetibilidad del apriete.
Las llaves dinamométricas generan tensión mediante la aplicación controlada de torque. A medida que el perno se somete a torsión, la interacción entre la cabeza y la tuerca produce un alargamiento que genera la carga deseada. Es la técnica más común, pero para lograr precisión es necesario considerar:
Tipo de recubrimiento o acabado del perno
Uso de arandelas planas
Número de ciclos de uso del perno
Estado de limpieza del conjunto
Aplicación de lubricantes en filetes y caras de contacto
El tensionado, por su parte, consiste en aplicar una precarga axial al perno mediante un tensionador hidráulico, antes del apriete final de la tuerca. El dispositivo se acopla al fileteado expuesto y empuja contra la superficie de apoyo, permitiendo un alargamiento uniforme y controlado.
Este método, aunque más preciso, implica una selección meticulosa del equipo en función de parámetros específicos:
Diámetro del perno
Longitud de la rosca libre
Dimensiones de la tuerca
Espesor y diámetro de la arandela
Grado del perno
Requisitos de carga de diseño
Frente a este análisis técnico, ¿cómo elegir la mejor opción?
La selección entre par y tensión debe basarse en criterios funcionales y no únicamente económicos. Un enfoque centrado solo en el coste inicial puede traducirse en gastos mayores si surgen fallos en operación que requieran reintervención de la brida.
Conocer las necesidades del sistema es crucial. Si se trata de un gran volumen de pernos y la precisión no es crítica, una llave dinamométrica de alta calidad puede ser suficiente. No obstante, en aplicaciones sensibles donde se requiera alta uniformidad de carga y repetibilidad, el tensionado representa la alternativa más robusta, incluso si implica un coste adicional.
TRAXX, un actor imprescindible en el apriete
Entre los actores de este cambio, la empresa TRAXX, una compañía francesa especializada en el diseño de diferentes sistemas de medición de la tensión de apriete (incluyendo el actual TRAXX-M2 y sus variantes). Esta empresa se ha convertido en un actor principal en el campo del apriete de uniones atornilladas, ofreciendo sistemas de medición de apriete muy eficientes y una oferta de servicios asociados de alta calidad.
Entre estos servicios, se encuentra el apriete por tensionado completo de una unión atornillada. Esto consiste en montar una unión en tensión, controlando la herramienta de apriete (llave, tensor hidráulico, etc.) a partir de la medición de la tensión de apriete inducida en el perno.
200 varillas roscadas tensadas y apretadas a 700 kN
Entre estos servicios, se encuentra el apriete completo de una unión atornillada. Esto consiste en montar una unión en tensión mediante un apriete por tensionado, controlando la herramienta de apriete (llave, tensor hidráulico, etc.) a partir de la medición de la tensión inducida en el perno.
Así se han montado recientemente el banco de pruebas de turborreactores de Istres, así como las turbinas de gas GE 7HA y 9HA. En el primer caso, el banco de pruebas de Istres, toda la estructura fue apretada por tensión, es decir, 200 varillas roscadas tensadas a 700 kN con una precisión del 4 %. Aquí, una de las ventajas de trabajar con el apriete por tensión es que es fácil seguir la evolución de los conjuntos con el tiempo, controlando la tensión presente en las varillas después de uno, cinco o diez años. Una verdadera garantía para el futuro.
Control paso a paso del apriete por tensionado
En el segundo caso, las turbinas de gas General Electric 7HA y 9HA (500 MW) se ensamblan utilizando el sistema TRAXX-M2 y el TMS (Tightening Management Software).
Este software integrado en el TRAXX-M2 permite pilotar el apriete por tensionado de la estructura paso a paso y acompañar en tiempo real a los operarios que realizan la operación de montaje. Verdadero software de gestión de las operaciones de apriete por tensionado, el TMS permite organizar y controlar el montaje de uniones atornilladas.
Estos dos ejemplos nos permiten contemplar el potencial y la universalidad de este método, método que ya ha conquistado los sectores del automóvil, la aeronáutica, la energía y el transporte, y que no deja de sorprendernos.