Los pernos y los tornillos son elementos de fijación roscados relacionados, pero no siempre son exactamente lo mismo. En general, un perno está diseñado para atravesar orificios de paso y apretarse con una tuerca. En cambio, un tornillo suele estar concebido para entrar en un orificio roscado o generar la rosca de acoplamiento y apretarse por su cabeza. Algunos tornillos también pueden utilizarse con tuercas.
La principal diferencia entre tornillos y pernos radica en su diseño y en el tipo de montaje previsto, más que en el tamaño o la apariencia. Una cabeza hexagonal y un vástago totalmente roscado no determinan por sí solos su clasificación. Para la compra, deben tomarse como referencia la norma dimensional de la pieza y el plano de la unión.
Perno y tornillo de un vistazo
Característica | Perno | Tornillo |
|---|---|---|
Montaje típico | Atraviesa orificios de paso y trabaja con una tuerca | Se acopla en un orificio roscado, forma una rosca o trabaja con una tuerca adecuada |
Apretado típico | Se gira la tuerca; la cabeza se inmoviliza según sea necesario | Se gira la cabeza |
Acceso | Por lo general, requiere acceso al lado de la tuerca; algunos diseños sujetan la cabeza | El montaje en orificio roscado puede realizarse desde el lado de la cabeza |
Longitud roscada | Puede ser de rosca total o parcial | Puede ser de rosca total o parcial |
Resistencia | Depende de la especificación, el material, el tamaño y el diseño de la unión | Depende de la especificación, el material, el tamaño y el diseño de la unión |
Ejemplos | Perno de carruaje, perno hexagonal especificado | Tornillo Allen de cabeza cilíndrica, tornillo para máquina, tornillo autorroscante |
¿Cuál es la diferencia entre un perno y un tornillo?
La terminología de ASME B18.2.1 considera las características de diseño y el servicio previsto. Apretar una tuerca es una referencia práctica útil, pero no constituye una regla universal de clasificación. Un tornillo Allen de cabeza cilíndrica puede utilizarse con una tuerca sin que su designación normalizada cambie automáticamente a “perno”.
Considérense dos conjuntos. El cuello cuadrado de un perno de carruaje impide que gire mientras se aprieta la tuerca. Un tornillo Allen de cabeza cilíndrica en una carcasa mecanizada con rosca se aprieta por la cabeza. Ambos pueden sujetar componentes, pero requieren geometrías de acoplamiento y acceso a la herramienta diferentes.
Tres diferencias prácticas
1. Acceso a la herramienta y montaje
Una unión convencional con perno y tuerca requiere acceso a la tuerca, mientras la cabeza se mantiene inmóvil o retenida contra el giro. Un tornillo en un orificio roscado requiere acceso a la cabeza. Por ello, una unión en orificio roscado resulta útil en carcasas cerradas y taladros ciegos, siempre que la rosca interior tenga un engrane suficiente.
2. Posición de la rosca y carga cortante
En una unión que transmite la carga a través del elemento de fijación en cortante, puede ser preferible disponer en el plano de corte un vástago liso de tamaño adecuado, en lugar de situar allí la rosca. Tanto los pernos como los tornillos de cabeza pueden incorporar una zona sin rosca. Deben especificarse la longitud de apriete y la longitud de rosca, en lugar de asumir que “perno” equivale a parcialmente roscado.
El área resistente a tracción y el área a cortante son magnitudes de diseño distintas. No debe utilizarse un cálculo de área resistente a tracción para determinar la capacidad a cortante de una sección roscada. La trayectoria de carga de la unión, la geometría del elemento de fijación y el método de diseño aplicable determinan la verificación.
3. Engranaje de rosca y servicio repetido
En una unión con orificio roscado, la rosca del material base debe resistir el desgarro de filetes. Los materiales blandos o un engrane insuficiente pueden limitar la unión antes de que el tornillo alcance su resistencia nominal a tracción. El mantenimiento repetido también puede desgastar o dañar esas roscas. Un inserto adecuado o un perno con tuerca correspondiente puede resultar conveniente cuando el diseño lo permita.
¿Un perno es más resistente que un tornillo?
No necesariamente. Un tornillo fabricado conforme a una especificación de alta resistencia puede ser más resistente que un perno de menor grado del mismo diámetro. Deben compararse el grado o clase de propiedad indicados, el diámetro, la rosca, la carga de prueba y la precarga requerida. La denominación “perno” o “tornillo” no constituye una clasificación de resistencia.
Familia de especificaciones | Identificadores de ejemplo | Cómo utilizar la información |
|---|---|---|
Elementos de fijación de acero SAE J429 | Grado 2, Grado 5, Grado 8 | Verifique el grado, el rango de dimensiones y las propiedades mecánicas requeridas |
Tornillos, pernos y espárragos de acero según ISO 898-1 | 8.8, 10.9, 12.9 | Utilice la clase de propiedad correspondiente al tamaño y a la especificación aplicable del producto |
Elementos de fijación de acero inoxidable según ISO 3506-1 | A2-70, A4-70 | Verifique tanto el grado del acero inoxidable como la clase de propiedad |
Las designaciones de rosca y las marcas de propiedad describen aspectos distintos. Una rosca M10 × 1.5 especifica el diámetro nominal y el paso; no define la resistencia ni el par de apriete. Del mismo modo, una descripción de material como acero inoxidable 18-8 no basta para calcular una carga de trabajo segura.
Elementos de fijación cuyos nombres pueden inducir a error
Elemento de fijación | Qué debe saber |
|---|---|
Puede instalarse en un orificio roscado o utilizarse con una tuerca; consulte su norma de producto | |
Tornillo para máquina | Utiliza una rosca para máquina preformada y puede acoplarse con un orificio roscado o con una tuerca |
El cuello cuadrado resiste la rotación; normalmente se aprieta con una tuerca | |
Tirafondo / perno tirafondo | Denominaciones habituales de un elemento de fijación para madera accionado con llave; normalmente rosca en la madera y no en una tuerca de rosca métrica o de máquina |
Ejemplo: un tornillo en un soporte delgado roscado
Un tornillo M10 × 1.5 roscado a través de una placa de 4 mm dispone como máximo de 4 mm de engrane axial, sin considerar chaflanes ni filetes incompletos. Eso equivale a unas 2.7 vueltas de rosca. Esta geometría, por sí sola, no permite determinar si la unión es segura o no; es necesario comprobar la carga, el material de la placa, la resistencia del elemento de fijación y la geometría real de la rosca.
Si las roscas internas no pueden soportar la carga requerida, aumentar la clase de resistencia del tornillo no resuelve el problema. Entre las posibles soluciones figuran un espesor mayor en la zona roscada, un inserto adecuado o un elemento pasante con tuerca compatible. El acceso disponible y la fuerza de apriete necesaria determinan cuál de estas opciones se adapta al diseño.
Tornillo o perno: cómo elegir
Utilice un conjunto de perno y tuerca cuando la unión ofrezca un acceso adecuado y la tuerca proporcione una rosca de acoplamiento práctica y reemplazable.
Utilice un tornillo en un orificio roscado cuando el acceso esté limitado a un solo lado y la rosca interna disponga de engrane y resistencia suficientes.
En aplicaciones sometidas a carga cortante, verifique la posición de la rosca respecto del plano de corte y determine si la unión transmite la carga por fricción o por apoyo del elemento de fijación.
En madera, utilice un elemento de fijación y un método de instalación especificados para la unión en madera. Un tornillo de máquina no se convierte en tornillo para madera solo por tener punta aguda.
Para servicio en exteriores o en ambientes húmedos, seleccione el material y el recubrimiento en función tanto de la exposición a la corrosión como de la resistencia mecánica. Revise los controles de recubrimiento y de fragilización por hidrógeno aplicables a los elementos de fijación de acero de alta resistencia.
Seleccione componentes compatibles tuercas y arandelas cuando el conjunto lo requiera. El tamaño de la rosca, la resistencia de la tuerca y las dimensiones de la arandela influyen en la unión.
Consulte la categoría de tornillos y pernos para ver referencias específicas, o utilice nuestra guía de tipos de tornillos y pernos para identificar el tipo de cabeza y la familia del elemento de fijación. Para una pieza específica de plano, consulte servicios de elementos de fijación a medida.
Preguntas frecuentes
¿Son iguales los lag bolts y los lag screws?
En la terminología habitual de ferretería, sí: ambos suelen referirse a un tornillo tirafondo con cabeza hexagonal o cuadrada y rosca bastarda para madera. Pese al nombre “lag bolt”, por lo general se enrosca en la madera sin necesidad de una tuerca de rosca mecánica. Verifique el diámetro, la longitud y los requisitos de instalación especificados; el nombre coloquial no constituye una especificación de desempeño.
¿Puedo utilizar un perno hexagonal en un agujero roscado?
Puede ser mecánicamente adecuado si el sistema de rosca, el tamaño, el paso, el ajuste, la longitud de engrane y la resistencia coinciden con el diseño. Un perno parcialmente roscado también requiere una longitud roscada suficiente. Si el plano especifica un tornillo de cabeza cilíndrica o una norma concreta, confirme antes de sustituirlo que exista un equivalente aprobado.
¿Cuál es la diferencia entre un perno y un espárrago?
Un perno típico tiene cabeza; un espárrago no. Los espárragos pueden tener rosca en toda su longitud o en uno o ambos extremos. Algunos se fijan en un componente roscado y admiten una tuerca en el extremo expuesto. Consulte varillas roscadas y espárragos.
¿Puedo sustituir un perno de grado 5 por uno de clase 8.8?
No debe suponerse que sean intercambiables. Los grados SAE y las clases de propiedad ISO pertenecen a sistemas de especificación diferentes, y una resistencia similar no garantiza compatibilidad dimensional. Una rosca en pulgadas y una rosca métrica no pueden combinarse. Toda sustitución debe considerar las roscas de acoplamiento, la geometría del agujero, la tuerca, la precarga y la aprobación de diseño.
Referencia técnica
El Manual de diseño de elementos de fijación de la NASA proporciona antecedentes sobre el engrane de la rosca, los materiales, los recubrimientos y la carga de la unión. Especifique la pieza real conforme a las normas dimensionales y mecánicas aplicables.
Sobre el autor
