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Artículos de fijación en pulgadas

Sistemas de medición

Hay dos sistemas principales para medir pesos y distancias, el sistema métrico de medición y el sistema de medición en pulgadas. El sistema en pulgadas se basa en la British Weight and Measures Act of 1824 y aunque su popularidad disminuye gradualmente, todavía es práctica común en muchos países, principalmente de lengua inglesa y ex-colonias británicas. Las dimensiones de los productos de acuerdo con el sistema en pulgadas se expresan en  (UK) o en (USA), pulgadas, pies, yardas, millas etc. Aunque la designación oficial para el sistema de medición de EE.UU., con algunas diferencias más o menos significativas del sistema en pulgadas, para artículos de fijación el sistema es igual o altamente compatible. Las unidades dimensionales para artículos de fijación son las pulgadas y los pies. Las unidades que expresan tensión y presión en el sistema de pulgadas son fuerza-libras por pulgada cuadrada (lbf/in2 o psi). 1.000 psi es igual a 1 ksi, kilo libra-fuerza por pulgada cuadrada. 1 ksi aproximadamente igual a 6,9 MPa (= N/mm2).
La unidad base “pulgada” es exactamente igual a 25,4 mm. Hay 12 pulgadas en un pie, haciendo un pie 304,8 mm. Una yarda es igual a 3 pies o 36 pulgadas y por lo tanto mide 914,4 mm. Pulgadas en referencias dimensionales se acortan en in o simplemente indicado por las comillas “. En todo el Reino Unido las dimensiones en pulgadas se presentan con más frecuencia en fracciones (ej. 3/4”, 1.17/64”) mientras que los EE.UU. la notación decimal se utiliza frecuentemente para dimensiones que no son nominales (por ejemplo. 1.2656”, pero también 3/4").
Otra diferencia significativa con el sistema métrico es que el paso de rosca del tornillo se expresa con el, o número de hilos por pulgada (threads per inch, TPI), en oposición al sistema métrico, donde el paso (P) se define como la distancia entre dos hilos de rosca. La conversión es fácil, como se puede  ver en la siguiente ilustración. Un 10 TPI de rosca tiene un paso P de 25,4/10 = 2,54 mm.
 
 

Tipos comunes de roscas de pulgadas 

Roscas de tornillos en pulgadas Unified - National Coarse (UNC) y constante de Paso (8UN)

El tipo de rosca más común en los EE.UU. es la rosca Unified National Coarse, abreviada UNC (a veces se utiliza “NC”). Esta es la rosca estándar en los EE.UU. Las roscas en pulgadas Unified, están diseñadas con un ángulo de rosca de 60 y varias combinaciones de diámetro-paso. Este sistema de roscas fue desarrollado William Sellers en 1864 y en pocos años el sistema fue adoptado como una norma Americana. La información detallada sobre este tipo de rosca se puede encontrar en la norma ASME B1.1 y en la ISO 5864. 
Ejemplos de designaciones de rosca UNC son por ejemplo 3/8” UNC, o mejor 3/8”-16UNC. 16 es el número de hilos por pulgada (TPI) y el símbolo “ significa pulgadas. Un ejemplo de una designación completa para el diámetro nominal de una rosca externa es 3/8”-16UNC-2A, que también incorpora la clase de rosca, 2A (la clase ‘estándar’ con una tolerancia – una desviación fundamental del diámetro nominal – y un campo de tolerancia). Las roscas internas se designan 3/8”-16UNC-2B, 2B siendo la clase ‘estándar’ sin tolerancia, pero sólo con campo de tolerancia. 
 Las roscas más pequeñas estándar UNC, de 0.0730” de diámetro, hasta 0.2160”, se denominan roscas numeradas “No.1-64UNC” hasta “No.12-24UNC”. Los diámetros más grandes se designan como fracciones, comenzando en 1/4“-20UNC hasta 6 pulgadas de diámetro.
Rosca 8UN es una variante de paso constante de la rosca UNC. El “8” en 8UN significa que por encima de un determinado diámetro nominal (límites se indican en las normas arriba mencionadas) el paso de rosca 8UN es siempre 8 TPI, para todos los diámetros de rosca. En el caso de 8UN, todos los diámetros por encima de 1” tienen esta constante de paso 8 TPI. Rosca 8UN se utiliza habitualmente en la industria petroquímica, tales como espárragos. Su designación completa es similar a la UNC; ej. 1.1/2”-8UN-2A/2B o 3.1/4”-8UN-2A/2B. Otras, menos comunes, constantes en paso, son 4UN, 6UN, 12UN hasta 32UN.
Todos los diámetros de rosca con combinaciones de diámetro-paso que no están incluidos en la referencia de la norma antes mencionada, pero con tolerancias y tolerancias calculadas de acuerdo con las fórmulas de estas normas, se designan UNS, donde “S” significa rosca especial.
 

Roscas de tornillos pulgadas Unified - National Fina (UNF) y Extra Fina (UNEF)

La rosca Unified National Fine, abreviada UNF (a veces se utiliza “NF”), es la versión rosca fina del unified usada habitualmente en los EE.UU. UNEF es la designación para rosca extra fina, con más TPI que la rosca UNF. Rosca Unified está diseñada con un ángulo de rosca de 60° y varias combinaciones diámetro-paso. Este sistema de roscas fue desarrollado por William Sellers en 1864 y en pocos años el sistema fue adoptado como una norma Americana. La información detallada sobre este tipo de rosca se puede encontrar en la norma ASME B1.1 y en la ISO 5864.
Ejemplos de designaciones de roscas UNF son por ejemplo. 3/8” UNF, o mejor 3/8”-24UNF. 24 es el número de hilos de rosca por pulgada (TPI) y el símbolo “ significa pulgada. Un ejemplo de una designación completa para el diámetro nominal de una rosca externa es 3/8”-24UNF-2A, que también incorpora la clase de rosca, 2A (clase ‘estándar’ con tolerancia – una desviación fundamental de diámetro nominal – y un campo de tolerancia). Las roscas internas se designan  3/8”-24UNF-2B, 2B siendo la clase ‘estándar’ sin tolerancia, pero sólo con un campo de tolerancia. Las roscas UNEF también se designan 3/8”-32UNEF-2A/2B.
Las roscas de menor diámetro UNF empiezan en 0.0600”, hasta un diámetro de 0.2160”. Estos tamaños se designan roscas numeradas “No.0-80UNF” hasta “No.12-28UNF”. Los diámetros mayores se designan en fracciones, comenzado en 1/4“-28UNF hasta 1.1/2”-12UNF. El diámetro más pequeño  UNEF es No.12-32UNEF y el mayor diámetro es 1.11/16”-18UNEF. 
Todos los diámetros de rosca con combinaciones diámetro-paso que no están incluidos en la norma, a partir de las medidas mencionadas, pero con tolerancias calculadas de acuerdo con las fórmulas en estas normas se designan por UNS, donde “S” significa rosca especial.
Hay alguna confusión alrededor del diámetro nominal 1” en lo que se refiere a la rosca UNF. En la norma ASME B1.1 la rosca 1” UNF tiene 12 TPI. Pero por muchos años, desde 1935, roscas no normalizadas 1”-14UNS, con 14 TPI, han sido ampliamente utilizadas en lugar del tamaño- estándar 1”-12UNF. En la tabla 2 de ASME B1.1 hay una nota, en relación con la rosca 1”-14 TPI (denominada de 1”-14UNS): “Anteriormente NF. No es un tamaño estándar recomendado. Las tolerancias se basan en el diámetro de apriete”. Después de varias décadas 1"-14UNS pasaran a ser referidas de forma común como rosca estándar fina o UNF. Aunque técnicamente incorrecto, 1"-14UNF es universalmente aceptado como estándar para la rosca fina 1”, y 1”-14UNF se estableció como un término de “uso común”. En este o caso, cuando se discuten artículos de atornillado con rosca 1” UNF, siempre es aconsejable verificar los requisitos TPI.
 

Roscas British Standard Whitworth (BSW o WW) 

Un tipo de roscas en pulgadas originarias del Reino Unido es la llamada British Standard Whitworth, abreviada BSW o simplemente WW. BSW fue la rosca más común en el Reino Unido, pero su popularidad disminuyó rápidamente, debido a la tendencia global de preferencia de roscas métricas. 
Las roscas British Standard Whitworth están diseñadas con un ángulo de rosca de 55°. Este tipo de rosca debe su nombre al Inglés Sir Joseph Whitworth, que en 1841 propuso la estandarización de las roscas de los tornillos. Sus propuestas se volvieron estándar en la Gran Bretaña en la década de 1860's y fue el primero país en crear un estándar para las roscas del tornillo. La información detallada sobre este tipo de rosca puede encontrarse en la norma BS 84.
Ejemplos de las designaciones de las roscas: 3/8” WW, 3/8” BSW, o mejor 3/8”-16BSW. 16 es el número de hilos por pulgada (threads per inch, TPI) y el símbolo “ significa pulgada. Si es necesario, la clase de rosca puede mencionarse entre paréntesis después de la designación; BS 84 proporciona las clases: libre (sólo para roscas externas), normal (sólo para roscas internas) y media para tornillos y tuercas. Si no se especifica nada, la clase normal y/o media.
Roscas BSW se normalizan en diámetros de 1/8”-40BSW hasta 6”-2,5BSW. Aunque algunas combinaciones diámetro-paso BSW, son iguales a las roscas UNC, la permutabilidad es posible, pero como no es recomendada debido a los diferentes ángulos de rosca y otras pequeñas diferencias en la configuración de la rosca.
 

Rosca British Standard Fine (BSF) 

La rosca British Standard Fine, abreviada BSF, es la variante fina de la rosca BSW (British Standard Whitworth). Fue un paso de rosca común en el Reino Unido, pero su popularidad disminuyó rápidamente, debido a la tendencia global a preferir roscas métricas. Las roscas British Standard Fine son, como roscas BSW, diseñadas con un ángulo de 55°. Este tipo de rosca debe su nombre al Inglés Sir Joseph Whitworth, que en 1841 propuso la estandarización de las roscas de los tornillos. Sus propuestas se volvieran estándar en la Gran Bretaña en la década de 1860's y fue el primer país en crear un estándar para las roscas del tornillo. La información detallada sobre este tipo de rosca puede encontrarse en la norma BS 84.
Ejemplos de la designación de las roscas: 3/8” BSF, o mejor 3/8”-20BSF. 20 es el número de hilos de rosca por pulgada (threads per inch, TPI) y el símbolo “ significa pulgada. Si es necesario, la clase de rosca puede mencionarse entre paréntesis después de la designación. BS 84 proporciona las clases: libre (sólo para roscas externas), normal (sólo para roscas internas) y media para tornillos y tuercas. Se no se especifica nada, se proporcionará la clase normal y/o media.
Las roscas BSF se normalizan en diámetros de 3/16”-32BSF hasta 4.1/4”-4BSF. No existen combinaciones BSF de diámetro-paso igual a las roscas UNF o UNEF.
 

Rosca de tubos (BSP)

Rosca de tubos BSP, a menudo referida como rosca de tubos Whitworth, es el tipo de rosca más usada para aplicación en tuberías en el mundo. Todos los tipos de productos, tales como tubos, accesorios para tubos, vasos de lubricación, etc. se hacen con este tipo de rosca. Las roscas BSP se dibujan con un ángulo de rosca de 55°. Todos los aspectos de este tipo de rosca se pueden encontrar de forma detallada en la norma de rosca BSP, EN ISO 228-1 o EN 10226-1 y en la EN 10226-2 (las últimas dos basadas en la ISO 7-1).
Roscas BSP existen en 2 tipos, tipo paralelo o cilíndrico (BSPP) y tipo cónico (BSPT). La norma EN ISO 228-1 describe la rosca externa e interna BSPP, no es adecuada para juntas de presión en las roscas. Si se  aplicar con roscas BSPP, debe ser a prueba de presión, esto puede lograrse mediante la compresión de las dos superficies de apriete y la interposición de un sello apropiada. La norma EN 10226-1 describe la combinación de la rosca externa BSPT – con a rosca interna BSPP y la EN 10226-2 describe la combinación de la rosca BSPT externa- e interna, ambos sistemas son aptos para crear una unión de presión sobre los flancos da rosca (uniones roscadas). Puede ser aconsejable la utilización de un agente sellador (por ejemplo, cinta PTFE) para optimizar la unión roscada y prevenir fugas.
La designación del diámetro nominal para la rosca BSP es la dimensión del todo. Rosca paralela externa e interna, donde la presión de la conexión no se realiza en las roscas (EN ISO 228-1) se denomina G. Las roscas externas se designan además con las letras A y B, indicando la clase de tolerancia. Para los tipos de rosca que hacen presión de apriete (EN 10226) la designación es R para rosca externa paralela, Rp para rosca interna paralela y Rc para rosca interna cónica.
Los ejemplos son G1.1/2” y G1.1/2”A para rosca paralela externa-, respectivamente rosca interna de acuerdo con la EN ISO 228-1, y R1.1/2” para rosca externa cónica, Rp1.1/2” para rosca interna paralela y Rc1.1/2” para rosca interna cónica, de acuerdo con la EN 10226.
También se debe mencionar la ASME B1.20.1, una norma para una variedad de roscas de tubos (NPT, NPSC, NPTR, NPSM y NPSL) y ASME B1.20.3, la norma para roscas de tubos (NPTF-1, NPTF-2, PTF-SAE SHORT, NPSF y NPSI). Los últimos hilos de rosca pueden establecer un sello a prueba de presión, sin utilizar agentes de sellado, debido a la interferencia entre la cresta de rosca y la base, formarán un sello circular. Todas estas roscas se basan en un ángulo de 60° y tienen una funcionalidad similar, como las roscas antes mencionadas BSPP y BSPT. Se designan por la combinación diámetro-paso del tubo y la abreviatura del tipo de rosca. Estas roscas se utilizan principalmente en los EE.UU.. Las roscas de tubos de estas normas, no son intercambiables con las roscas BSP.
 

Normas para tornillos en pulgadas y sus materiales

La norma o un estándar es un documento que contiene acuerdos, especificaciones o criterios sobre un producto, servicio o método. Las normas se establecen dentro de una empresa u organización o dentro de un consorcio de organizaciones o de organizaciones de normalización reconocidas. Los organismos de normalización reconocidos (nacionales y internacionales) trabajan de acuerdo con un proceso definido.
Las normas son de gran importancia en el comercio internacional. Las normas garantizan que los productos o servicios son más fácilmente aceptados en otros países. Cuando existe una norma, un producto requiere poca o ninguna información adicional. La mayoría de las características del producto (en caso de artículos de fijación, a menudo dimensiones, tolerancias, materiales, propiedades mecánicas etc.) son todas descritas en la norma. Las normas también hacen más fácil informar a diseminar nuevas tecnologías.
Las normas generalmente se aplican voluntariamente. Esto no significa que, a veces, la conformidad con la norma puede ser obligatoria. Un gobierno puede referirse a normas en leyes y reglamentos. Los contractos también pueden referirse a la aplicación – a la adhesión – a normas específicas.
Las principales organizaciones de normalización para artículos de fijación:
AISI – American Iron and Steel Institute
ANSI – American National Standards Institute
ASME – American Society of Mechanical Engineers
ASTM – American Society for Testing and Materials
BS – British Standard
IFI – Industrial Fasteners Institute
SAE – Society of Automotive Engineers
 

Propiedades mecánicas para artículos de fijación

Los requisitos para las propiedades mecánicas de los artículos de fijación se especifican en las normas SAE y ASTM. En las tablas siguientes se resumen las propiedades mecánicas más comunes de los artículos de fijación.
 

 

 

 
 
 
 
 

Área de aplicación para artículos de fijación

Los productos fabricados en las zonas del mundo que utilizan el sistema de medición en pulgadas, a menudo contienen artículos de fijación en pulgadas. Los productos pueden ser producidos en otro lugar, pero en el caso de ser destinados a países que utilizan el sistema de pulgadas, pueden tener artículos de fijación en pulgadas. 
Áreas donde los artículos en pulgadas son comunes
Industria del automóvil
Industria del transporte (por ejemplo: aeroespacial, trenes, marítimos)
Industria Petroquímica
Industria de la construcción de máquinas
Construcción
Industria de elevación
Industria eléctrica & electrónica
Productos para mercados con artículos en pulgadas 
 
 
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