Una rosca es una superficie cilíndrica (y en algunos casos cónica) con unos relieves determinados en forma helicoidal. Puede describirse como una rampa o plano inclinado enrollado a una superficie.

Un tornillo roscado encaja en una tuerca roscada (con el mismo tipo de rosca) de manera que tenemos dos usos principales para los elementos roscados.

Roscas de fijación: ambos encajan generándose una unión entre ellos y cualquier elemento que esté entre medio de ambos.

Roscas de transmisión: se usa el encaje para convertir movimiento rotatorio en movimiento longitudinal. Se hace girar el eje roscado de manera que la tuerca roscada se desplaza a lo largo de este eje.

Fundamento de las roscas

Se basan en el principio del plano inclinado por el que se desmultiplica el esfuerzo. Transforman el movimiento longitudinal (o axial) en giratorio (o de rotación).

Su función es la de unir dos elementos; transformar el movimiento de rotación del tornillo o husillo (elemento de rosca exterior) en uno de traslación de la tuerca (elemento de rosca interior).

Elementos de una rosca

En la figura siguiente se observan algunos de los elementos principales de las roscas.

A continuación vamos a detallar los elementos con una breve descripción para que los comprendas.

Filete roscado

Ranura de forma helicoidal realizada generalmente sobre un cilindro. Las roscas pueden ser exteriores (tornillo) o interiores (tuerca) enroscándose y atornillándose entre sí.

Diámetro nominal

Diámetro mayor de una rosca. En un tornillo será el diámetro del vértice del filete (superficie superior del filete) y en una tuerca será el diámetro del fondo del filete (superficie inferior del filete). Para que un tornillo y una tuerca se enrosquen entre sí tienen que tener el mismo diámetro nominal.

Paso

Distancia entre dos vértices consecutivos del mismo filete. Es la distancia que avanza un tornillo por cada vuelta que gira. Para cada diámetro nominal le corresponden una serie de pasos normalizados.

Número de hilos (o entradas)

Numero de ranuras helicoidales.

Sentido de giro

Puede ser “a izquierda” o “a derecha”. Si un tornillo esta roscado a derechas penetra en la tuerca girando de izquierda a derecha, en el sentido de las agujas del reloj. Si el avance se produce girando de derecha a izquierda el roscado es a izquierdas. En el caso más habitual el roscado es a derechas.

Perfil de la rosca

Forma que tiene el perfil generador o filete (triangular, trapecial, cuadrada, redonda…)

Según la aplicación que necesitemos, usaremos roscas con un perfil u otro.

La mayoría de las roscas usadas presentan el perfil triangular.

Las roscas cuadradas se usan principalmente para aplicaciones de transmisión cuando se ven involucrados esfuerzos elevados, ya que la sección resistente es mayor que en las demás.

Algo parecido ocurre con las de perfil trapecial, aunque tienen la ventaja sobre las roscas cuadradas que presentan menores problemas de rozamiento.

La de perfil redondo se usa sobre todo como elemento de aprieto. Al ajustarse muy bien el tornillo con la tuerca, queda muy bien ajustado y se evita el paso de líquido o gas.

La de diente de sierra tiene un campo de aplicación similar a la de perfil trapecial. Su particularidad es que es irreversible y permite su uso por ejemplo en un elevador que funcione con roscas de transmisión. Si elevamos por ejemplo un coche para repararlo por debajo usando un eje roscado de perfil trapecial, el efecto del peso podría hacer que el eje se gire en sentido contrario al de subida.

Representación en planos técnicos

Hay distintas formas de representar las roscas en los planos técnicos. Vamos a conocerlas:

Representación detallada

La representación detallada de las roscas solo se emplea en los dibujos técnicos cuando es absolutamente necesario, y en ese caso sería un dibujo parecido a la imagen anterior donde hemos detallado los elementos. Aunque no es necesario representar a escala el paso o el perfil de la rosca. En estos casos se recomienda representar la hélice mediante líneas rectas, así:

Representación convencional

Habitualmente la representación de las roscas y elementos roscados se hace mediante su representación de manera simplificada.

En la representación simplificada la cresta de la rosca se representa mediante una línea continua gruesa, mientras que el fondo de la rosca se representa mediante una línea continua fina.

La cresta de la rosca se refiere al diámetro exterior de la rosca exterior y al diámetro interior de la rosca interior.

El fondo de la rosca se refiere al diámetro interior de la rosca interior y al diámetro exterior de la rosca interior.

El límite de rosca útil, o longitud roscada útil, se representa mediante una línea continua gruesa. Si está oculto, se representa mediante una línea discontinua fina. Su representación finaliza en las líneas que definen el diámetro exterior del roscado.

En la vista frontal de la rosca (aquella en la que su representación es una circunferencia) el fondo de la rosca debe representarse mediante un arco que abarque aproximadamente tres cuartas partes de la circunferencia, dejando libre preferentemente el cuadrante superior derecho. Este arco esta trazado mediante una línea continua fina.

En el caso de cortes en elementos roscados los rayados han de prologarse hasta la  línea que representa la cresta de la rosca (línea gruesa), rayando por lo tanto la línea fina que representa el fondo de la rosca.

Elementos roscados:

Roscas interiores:

Cuando sea necesario representar roscas ocultas la cresta y el fondo de la rosca se representan mediante líneas discontinuas finas, preferiblemente alternos. El límite de la longitud roscada  útil también se representa mediante una línea discontinua fina.

Representación de uniones roscadas

En las uniones roscadas se aplican los criterios establecidos anteriormente, teniendo prevalencia las roscas exteriores sobre las interiores, es decir, las roscas exteriores deben ocultar a las roscas interiores y no deben de ser ocultadas por estas.

Tipos de rosca

Rosca métrica ISO

Se usa principalmente en tornillería y elementos de fijación.

Características

El filete tiene forma de triangulo equilátero.

Los vértices están truncados y los fondos redondeados, de manera que al encajar el tornillo con la tuerca quede un pequeño hueco para evitar rozamiento y permitir la presencia de un lubricante.

El paso es igual al lado del triángulo.

Las medidas se expresan en mm.

Existe juego entre el tornillo y la tuerca.

Nomenclatura: M Diámetro Nominal (mm) x Paso (mm) Ej.: M20 x 2

En el caso de que el paso sea el normal o grueso no es necesario indicarlo. Ej.: M20; siendo el paso p = 2.5 mm.

Rosca Withworth

Se usa principalmente en la unión de tuberías, siendo también llamada en estos casos rosca de gas o de tubo.

Características

El filete tiene forma de triangulo isósceles, siendo el ángulo del vértice 55º.

Los vértices y fondos son redondeados.

El paso es igual al lado menor del triángulo.

Las medidas se expresan en pulgadas.

No existe juego entre el tornillo y la tuerca.

Nomenclatura: R ∅ Nominal (pulgadas). Ej.: R 2”.

Datos normalizados de rosca métrica y witworth:

Observa que en el caso de la rosca Witworth se presentan por número de hilos que caben en una pulgada.

Rosca trapecial

Se utiliza para la transmisión de movimiento.

Nomenclatura: Tr ∅ Nominal (mm) x Paso (mm). Ej.: Tr 40 x 3.

Rosca diente de sierra

Se emplea cuando los esfuerzos axiales son importantes.

Nomenclatura: S ∅ Nominal (mm) x Paso (mm). Ej.: S 36 x 3.

Rosca redonda

Se emplea en elementos cuyas condiciones de trabajo son desfavorables, ya que es muy resistente a esfuerzos importantes y a golpes.

Nomenclatura: Rd ∅ Nominal (mm) x Paso (mm). Ej.: Rd 16 x 3.

Nomenclatura y acotación

Nomenclatura de roscas

La nomenclatura de una rosca engloba los siguientes elementos:

Abreviatura del tipo de rosca

  • M (métrica)
  • G (rosca de gas - Whitworth)
  • Tr (trapecial)
  • S (diente de sierra)
  • Rd (redonda)

Diámetro nominal o tamaño

Generalmente se corresponde con el diámetro mayor de la rosca: diámetro exterior (cresta de la rosca) en roscas exteriores y diámetro interior (fondo de la rosca) en roscas interiores.

Opcionalmente, dependiendo del tipo de rosca, se incluyen los siguientes datos:

  • Paso de rosca
  • Sentido de la hélice: RH (rosca a derechas) y LH (rosca a izquierdas). Las roscas a derechas, al ser las más habituales, generalmente no es necesario indicarlas.
  • Clase de tolerancia

Acotación de roscas

A la hora de acotar una rosca hay que indicar generalmente dos medidas:

  • Nomenclatura de la rosca (por ejemplo: M20) - Esta se acota en las líneas (vista longitudinal), circunferencia o arco de 3/4 de circunferencia que representen al diámetro nominal.
  • Longitud roscada.

En el caso de roscas interiores cuando el agujero es ciego es necesario acotar la longitud del roscado, pudiendo omitir la profundidad del agujero ciego. Si no se específica la longitud del agujero ciego, esta debe ser igual a 1,25 veces la longitud del roscado. El diámetro del agujero ciego puede omitirse. También puede usarse la acotación simplificada.

Roscas de pequeño diámetro

Se puede simplificar la representación y/o la indicación de las dimensiones si:

  • El diámetro de la rosca en el dibujo (es decir, una vez aplicada la escala) es ≤ 6 mm 
  • O si existe un conjunto regular de agujeros o roscas del mismo tipo y de la misma dimensión.

La nomenclatura debe indicarse sobre una línea directriz dirigida al eje del agujero. Dicha directriz debe terminar por una flecha.

Uso como elementos de fijación

En términos generales, sólo puede haber una rosca exterior o tornillo y otra interior o tuerca. Los demás elementos que intervienen tienen agujeros pasantes.

Una excepción es el sistema de seguridad en el que, para que no se afloje la tuerca, se añade una contratuerca.

Básicamente, una contratuerca es una tuerca que se pone junto con otra para evitar que ésta se afloje.

Un uso bastante común es para asegurar una fijación frente a los efectos de la vibración.

Verificación de roscas

Diámetros exterior e interior

Para medir el diámetro exterior e interior es relativamente sencillo si tenemos los instrumentos con los palpadores adecuados.

Paso

El paso de rosca podemos medirlo de varias formas, siendo una de las más empleadas el uso de galgas normalizadas (también conocidas como peines de rosca).

Diámetro medio

Este es más complejo de medir, pero verificar su valor es muy importante, sobre todo en roscas de transmisión y de precisión, ya que en dicho valor se basa la tolerancia de medida.

Los palpadores de cono y uve son dos palpadores que se acoplan en los extremos del micrómetro. Por un lado un palpador de punta cónica que entra entre los flancos de dos perfiles de la rosca, mientras que el opuesto es en forma de uve, con el mismo ángulo que la rosca que queremos comprobar. Si ambos están correctamente elegidos, el ajuste o contacto de los palpadores con los flancos se produce en el punto medio, permitiendo conocer la magnitud que buscamos.

Lo que se hace en la práctica es agrupar los palpadores de manera que sirvan para varios pasos distintos. Por ejemplo entre 0,5 y 1.5 mm. Así evitamos necesitar una cantidad de palpadores enorme. El problema es que esto lleva a verificaciones imprecisas. Además, la cresta con el fondo opuesto no están completamente alineados, ya que el perfil está enrollado de manera helicoidal, haciendo que en realidad estén ligeramente desplazados.

Por eso, para tornillería de precisión se utilizan otros métodos de verificación, como por ejemplo el uso de varillas calibradas.

Se usan unas varillas de diámetros determinados que se ajustan entre dos flancos consecutivos por un lado y un solo flanco por el otro. Así nos quitamos el problema de la inclinación.

Se eligen los palpadores adecuados y se colocan para realizar una medida mucho más precisa.

Para seleccionar la varilla correspondiente nos basamos en el semiángulo del perfil de la rosca.

Del triángulo marcado, conocemos el radio perpendicular al flanco de la rosca y el cuarto del paso.

A partir de esta información, podemos conocer exactamente el valor buscado:

Los coeficientes K1 y K2 se introducen en las mediciones de muy elevanda precision para considerar la posible desviación de la medida debidos a la presión que ejerce la varilla sobre la rosca. Se consultan en tablas especializadas.

Medición con proyector de perfiles

Se usan proyectores para ampliar la imagen y poder trabajar sobre dichas imágenes directamente.