Pernos y Remaches

PERNOS Y REMACHES
REMACHES
El proceso de remachado pude ser realizado en caliente, normalmente para obras
pequeñas realizadas en taller, o para remaches grandes (más de 1”), o puede
realizarse en frio, para remachados en campo (remaches de ½” a 7/8”).
La utilización de los remaches esta difundida en la construcción de calderas, edificios,
puentes, barcos y otros. Su conveniencia de utilización radica en la seguridad de la
unión, y la adhesión o rozamiento generado en la conformación de los remaches.
TIPOS DE REMACHES
Se puede clasificar los remaches por dos categorías:
a. Por el tipo de carga que resisten.
b. Por la forma del remache.
Por el tipo de carga se tienen remaches a carga axial, a carga cortante, y remaches a
carga excéntrica; siendo que por la forma se encuentra remaches de cabeza
semiesférica, cabeza avellanada, remaches huecos y remaches de cabeza de hongo.
Los remaches de cabeza de hongo se utilizan para unir chapas muy delgadas,
mientras que los remaches huecos además de unir chapas delgadas pueden ser
utilizados para cuero, cartón u otros.
NORMAS PARA EL DISEÑO DE UNIONES CON REMACHES
Las normas para el diseño de remaches están desarrolladas tanto por la AISC, la
ASME, la ASTM, dentro las normas americanas, debiendo revisar la norma para
realizar un diseño que amerite bastantes detalles. De acuerdo a esta, se recomienda
los siguientes materiales para los remaches:
ACERO ESTRUCTURAL ASTM A141
ACERO DE ALTA RESISTENCIA ASTM A195 o A502
En la norma DIN, se puede revisar los códigos DIN 660, DIN 124 y DIN 123.
CALCULO DE LOS REMACHES A CARGA AXIAL
Cálculo del remache a esfuerzo de corte
El remache propiamente (el vástago) puede fallar por esfuerzo cortante, entonces:
Donde: t: esfuerzo admisible a corte del remache
F: fuerza aplicada
Dr: diámetro del remache
Cálculo de la placa a esfuerzo de tracción
Por efecto de los orificios aplicados a la placa para que se inserten los remaches, esta
puede fallar a tracción, entonces:
Donde:
δy: esfuerzo admisible del material de la placa
w: ancho de la placa
t: espesor de la placa
Cálculo de la placa a esfuerzo de aplastamiento
Como resultado de la presión ejercida por el remache, la placa sufrirá un esfuerzo de
aplastamiento, que podría desgarrar a la misma, esta verificamos con:
Donde:
δc: Esfuerzo admisible

de compresión
Cálculo de la placa a esfuerzo de cortante en los bordes
La ecuación para calcular este esfuerzo cortante en la orilla de la placa es:
Donde:
Tplaca: esfuerzo admisible a corte de la placa
A: distancia de eje del remache al borde de la placa.
Finalmente se debe verificar en el diseño de uniones por remaches, que las
perforaciones no se encuentren muy cerca de los bordes, de forma básica (pues la
norma específica varias consideraciones), se debe precautelar que del eje de simetría
de la perforación, al borde en dirección de la fuerza exista 1,5 veces el diámetro del
remache, y 2 veces el diámetro en su dirección transversal.
ARREGLOS DE LOS REMACHES
Para calcular los arreglos de los remaches, se debe considerar dos aspectos:
1. Todos los remaches estarán absorbiendo la carga cortante.
2. La placa absorberá la carga solicitada de acuerdo a la disposición de las perforaciones
realizadas (arreglo), notando lo siguiente:
a. A la altura del primer remache, la carga en la placa será del total de la
solicitante.
b. En las filas siguientes la carga de la placa estará regida por la siguiente relación:
Donde:
Pactual: carga actual
n: número total de remaches
n0: número total de remaches en la junta anterior
EFICIENCIA DE LOS ARREGLOS
La eficiencia de los arreglos se mide como relación del esfuerzo admisible más bajo de
los analizados respecto del esfuerzo nominal de la placa sin perforaciones, o su
análogo expresado en fuerzas.
Pese a ello por pruebas empíricas se ha demostrado que la eficiencia de los arreglos
de las juntas remachadas nunca es superior al 85%.
CALCULO DE REMACHES A CARGA EXCENTRICA
Sobre todo, en diseño de estructuras para equipos y procesos, se encuentra remaches
en perfiles estructurales, los cuales tienen las cargas excéntricas a los ejes y centros
de los arreglos de los remaches, en ese caso el cálculo de las juntas se hace un poco
más largo, teniendo que considerar el momento generado por la excentricidad.
Se indica la siguiente relación para encontrar la fuerza resultante generada por el
momento resultante de una carga excéntrica:

Finalmente, si se quiere obtener la fuerza solicitante total ocasionada por una carga
excéntrica, se deberá proceder según la relación:
DEFINICION TORNILLOS Y PERNOS
Una unión típica mediante “tornillos o pernos”, está compuesta por los componentes
mostrados a continuación:
En donde los componentes a unir se los conoce como “material”, el elemento que une
es el “perno”, la tuerca es el componente encargado de dar el apriete entre los
materiales y el mismo perno, además usualmente se utiliza una “arandela” como
elemento de seguridad contra corte del material por aplastamiento por la fuerza de
apriete.
La diferencia entre pernos y tornillos radica en que los pernos como se ve en la figura
superior requieren de una tuerca para fijar las piezas de unión; mientras que los
tornillos se fijan al mismo material, mismo que deberán tener un agujero roscado tal
cual se ve en la figura a de lado.
MATERIAL PARA LOS PERNOS
Los pernos como elementos de unión se construyen de diversos materiales, más
normalmente se elige un material más débil que el de los componentes a unirse,
asegurando de esta manera que, en alguna eventualidad, si la maquina fallase, sería el
perno quien absorbería el mayor impacto.

Norma Americana
ESTANDARES ASTM PARA ACEROS PARA FABRICACION DE PERNOS
El material para los pernos de acuerdo a norma DIN, comienzan con el código ST 37.
RESISTENCIA DE LOS PERNOS ‐ GRADO DEL PERNO
Los pernos llevan una inscripción en la cabeza de los mismos, en la cual se aprecia el
grado del perno. El grado nos da la resistencia última y la resistencia a punto cedente
o de fluencia. Para leer este código se debe:
Para obtener la tracción última se multiplica el primer dígito por 100, obteniendo la
resistencia del material en [N/mm2] o [MPa].
Para obtener el valor de resistencia a fluencia se multiplica el primer dígito con el
segundo, y el producto se multiplica por 10, dando el resultado en [N/mm2] o [MPa].
La tabla a continuación da referencia de lo indicado.

ESFUERZO DE TRACCION EN LOS PERNOS
Está definido por la fuerza de tracción, dividida entre el área a tracción, siendo que:
Roscas norma americana UNS
Roscas Métricas
Donde:
d: diámetro nominal exterior
dp: diámetro de paso
dr: diámetro de raíz
p: paso del hilo
Nh: Número de hilos por pulgada
F: Fuerza de tracción
At: Área a tracción

σt: Esfuerzo a tracción
ESFUERZO CORTANTE POR CARGA AXIAL
Puede darse la figura que debido a una elevada carga se llegue a barrer los hilos de
un perno o de la tuerca. Para verificar este caso se debe obtener el área de hilos a
cortante, para lo cual se emplea la siguiente relación:
Para el perno:
Para la tuerca:
Donde:
Además, se debe cumplir las relaciones fundamentales siguientes:
a) Si el diámetro del perno es menor que 1”, entonces el alto de la tuerca será por lo
menos 0.5*d.
b) Si el diámetro del perno es mayor que 1”, entonces el alto de la tuerca será por lo
menos 0.6*d.
c) Si se trata de esfuerzos altos de tracción el alto de la tuerca llega hasta 1,5*d.

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PERNOS Y REMACHES

El proceso de remachado pude ser realizado en caliente, normalmente para obras

pequeñas realizadas en taller, o para remaches grandes (más de 1”), o puede

realizarse en frio, para remachados en campo (remaches de ½” a 7/8”).

La utilización de los remaches esta difundida en la construcción de calderas, edificios,

puentes, barcos y otros. Su conveniencia de utilización radica en la seguridad de la

unión, y la adhesión o rozamiento generado en la conformación de los remaches.

Se puede clasificar los remaches por dos categorías:

a. Por el tipo de carga que resisten.

b. Por la forma del remache.

carga excéntrica; siendo que por la forma se encuentra remaches de cabeza

semiesférica, cabeza avellanada, remaches huecos y remaches de cabeza de hongo.

utilizados para cuero, cartón u otros.

NORMAS PARA EL DISEÑO DE UNIONES CON REMACHES

realizar un diseño que amerite bastantes detalles. De acuerdo a esta, se recomienda

los siguientes materiales para los remaches:

ACERO ESTRUCTURAL ASTM A141

ACERO DE ALTA RESISTENCIA ASTM A195 o A502

Cálculo del remache a esfuerzo de corte

Donde: t: esfuerzo admisible a corte del remache

Dr: diámetro del remache

Cálculo de la placa a esfuerzo de tracción

puede fallar a tracción, entonces:

δy: esfuerzo admisible del material de la placa

Cálculo de la placa a esfuerzo de aplastamiento

Como resultado de la presión ejercida por el remache, la placa sufrirá un esfuerzo de

aplastamiento, que podría desgarrar a la misma, esta verificamos con:

δc: Esfuerzo admisible

La ecuación para calcular este esfuerzo cortante en la orilla de la placa es:

Tplaca: esfuerzo admisible a corte de la placa

A: distancia de eje del remache al borde de la placa.

Finalmente se debe verificar en el diseño de uniones por remaches, que las

perforaciones no se encuentren muy cerca de los bordes, de forma básica (pues la

de la perforación, al borde en dirección de la fuerza exista 1,5 veces el diámetro del

remache, y 2 veces el diámetro en su dirección transversal.

ARREGLOS DE LOS REMACHES

1. Todos los remaches estarán absorbiendo la carga cortante.

2. La placa absorberá la carga solicitada de acuerdo a la disposición de las perforaciones

realizadas (arreglo), notando lo siguiente:

a. A la altura del primer remache, la carga en la placa será del total de la

n: número total de remaches

n0: número total de remaches en la junta anterior

EFICIENCIA DE LOS ARREGLOS

los analizados respecto del esfuerzo nominal de la placa sin perforaciones, o su

análogo expresado en fuerzas.

de las juntas remachadas nunca es superior al 85%.

CALCULO DE REMACHES A CARGA EXCENTRICA

Sobre todo, en diseño de estructuras para equipos y procesos, se encuentra remaches

más largo, teniendo que considerar el momento generado por la excentricidad.

Se indica la siguiente relación para encontrar la fuerza resultante generada por el

momento resultante de una carga excéntrica:

excéntrica, se deberá proceder según la relación:

DEFINICION TORNILLOS Y PERNOS

es el “perno”, la tuerca es el componente encargado de dar el apriete entre los

materiales y el mismo perno, además usualmente se utiliza una “arandela” como

cual se ve en la figura a de lado.

MATERIAL PARA LOS PERNOS

Los pernos como elementos de unión se construyen de diversos materiales, más