Los pernos y las juntas se utilizan en todos los equipos mecánicos, siendo uno de los métodos más comunes para unir dos o más componentes. En muchas aplicaciones es extremadamente importante apretar los pernos uniformemente hasta alcanzar el nivel de tensión apropiado, y ello requiere el uso de equipos y herramientas adecuados.

Los productosde ingeniería Hydrocam de SKF son una rentable gama de tensionadores hidráulicos de pernos, desarrollados para ofrecer montajes fiables, exactos y seguros. Constituyen el resultado de la labor de desarrollo realizada por el departamento de ingeniería de apriete industrial de SKF Equipements, empresa ubicada en Montigny le Bretonneux, cerca de París, Francia, y perteneciente al área de Linear Motion and Precision Technologies de SKF.

Fundamentalmente, el ten­sionado hidráulico induce en los pernos o tornillos una carga axial predeterminada, conocida comúnmente como la carga aplicada, y que se calcula para asegurar que el perno (tornillo) retiene la carga residual deseada.

Aunque las juntasatornilladas se consideran un método de conexión sencillo, a menudo están sometidas a condiciones difíciles.

Los métodos tradicionales de apriete con llaves dinamométricas entre otras (. 2) tienen limitaciones, puesto que no es posible conocer con exactitud la tensión de precarga debido a la influencia de los coeficientes de fricción en las roscas y superficies de contacto, que son prácticamente imposibles de definir con exactitud y cambian continuamente. Otro inconve-ni­ente es la falta de uniformidad en el uso de cualquiera de esos métodos, puesto que no es posible reproducir exactamente cada vez la operación de apriete.

Además, los métodos de apriete tienden a crear una alta dispersión de la precarga, las flexiones y las tensiones de la torsión.

El fallo de las juntas atornilladas puede tener consecuencias muy graves y costosas, frecuente­mente debidas a condiciones de montaje deficientes o inadecuadas.

En la fase de diseñoes muy común aplicar unas dimensiones aproximadas. Esto puede con­ducir a unos componentes consi­derablemente sobredimensio­nados, lo cual puede poner en peligro la seguridad general del conjunto en lugar de confirmar sus prestaciones. Muchos estudios han demostrado que los fallos en aquellos componentes montados con pernos se deben principalmente a un diseño y montaje inadecuado. Asimismo, hay muchas situaciones suscep­tibles a errores en el análisis inicial, al realizar los planos de montaje, al calcular las cargas y al elegir los componentes. Durante el montaje pueden producirse errores al elegir el método de apriete y las herramientas, y al comprobar el conjunto una vez montado.

La causa principalde los fallos son los montajes inapropiados. En particular, se reconoce que un apriete deficiente o irregular es la causa del 30 % de todos los fallos, y que esta cifra aumenta al 45% en cuanto a la vida a fatiga.

En cambio, la serie de tensionadores Hydrocam, se ha diseñado para ejercer una presión axial que mejore el apriete, con menor posibilidad de cizallamiento y de aflojami­ento bajo carga. Asimismo, esta gama utiliza eficientemente las condiciones mecánicas del perno, reduciendo así la fatiga soportada por el mismo bajo una carga dinámica. Otro factor es que permite repetir el proceso de apriete.

SKF ha desarrollado esta gama de herramientas para superar los problemas encontrados con las coronas de orientación. Sus ingenieros observaron que la vida útil de la corona de orientación se reducía considerablemente cuando la carga de apriete no se distribuía uniformemente en todos los pernos de los aros.

El tensionado con Hydrocam contribuye a contrarrestar la probabilidad de un montaje deficiente y su uso es extremadamente sencillo: primero se coloca un manguito sobre la tuerca a apretar. Un tensionador hidráulico anular sujeta el perno. La tuerca de sujeción/reacción se atornilla al extremo saliente del perno, se aplica una presión hidráulica y se estira el perno. Cuando se alcanza el nivel requerido de presión (y carga) la tuerca se rosca sin fuerza usando una barra de maniobra. Finalmente, se suelta la presión y el pistón retrocede. Por tanto, la carga de apriete se ejerce a través de la tensión del perno, sin esfuerzos de fricción o torsión. La misma herramienta puede utilizarse para desmontar fácilmente los pernos.

Entre las ventajasdel uso del sistema hidráulico para el apriete de pernos pueden citarse:

•  La precarga de apriete es exacta y bien conocida.
•  La precarga de apriete puede aproximarse al límite de elasticidad del perno
•  Permite el apriete simultáneo
•  Los tensionadores son más sencillos y seguros que las llaves dinamométricas
•  Se adapta bien a máquinas automáticas
•  Se pueden apretar pernos y tuercas de cualquier material (acero, acero inoxidable, titanio, composite, etc.)
•  Permite un buen cuidado de las juntas y los componentes montados con pernos.
•  Permite la reducción y optimización del diámetro de los pernos
•  Mayor resistencia a la fatiga

SKF ha desarrolladola serie Hydrocam para una amplia gama de aplicaciones. Puede apretar pernos de 5 mm a 500 mm de diámetro. El sistema hidráulico puede funcionar con aceite o agua, lo cual permite que la presión pueda alcanzar más de 2000 bares, comúnmente 1500 bares.

La gama estándar incluye tensionadores para diámetros de rosca desde 20 mm hasta 150 mm, y tensiones de hasta 4650 kN. SKF también diseña y fabrica tensionadores adaptados, específicos o especiales, para satisfacer requisitos de clientes.

Los tensionadores de pernos se pueden emplear prácticamente en cualquier aplicación y ya son varios los sectores en los que el Hydrocam estándar o la gama personalizada se está usando con éxito; por ejemplo en ingeniería civil, energía eólica, motores diesel, aeronáutica y la industria nuclear.

En ingeniería civil, el tensionador de pernos de SKF facilita el trabajo en lugares de difícil acceso y bajo condiciones severas. Entre estas situaciones pueden citarse las operaciones de apriete de pernos de fijación en los cables principales que soportan la carga de los puentes colgantes.

Otras aplicacionesincluyen proporcionar el alto rendimiento y fiabilidad requeridos en máquinas en aplicaciones muy exigentes, como las turbinas eólicas, donde permiten un apriete rápido sin interrumpir el funcionamiento. En las turbinas de este tipo que tienen un gran número de componentes unidos con pernos, existen muchas aplicaciones para el tensionador Hydrocam, incluyendo las coronas de orientación. SKF ha introducido equipos de tensionado simultáneo para uso rápido y exacto en el taller, y herramientas compactas y ligeras para trabajar con facilidad in situ.

Los componentes atornillados en los motores diesel suponen otra aplicación en la que los pernos están expuestos a grandes tensiones mecánicas, debido a que su funcionamiento se basa en la aspiración de aire, su compresión y el aumento de la temperatura hasta el punto de ignición espontánea del combustible al inyectarlo. Este proceso de compresión-ignición causa más vibraciones que en un motor de gasolina, puesto que el aire se comprime en un grado mucho mayor y por ello el motor debe ser más rígido y pesado.

En la industria aeronáutica, el Hydrocam se usa para apretar pequeños pernos con una precisión muy elevada, reduciendo así el tiempo de montaje.
Los tensionadores Hydrocam pueden aprovechar plenamente las propiedades mecánicas de los principales materiales de montaje usados en aplicaciones aeronáuticas.

En la industria nuclear, la máquina tensionadora de múltiples pernos es completamente automática y se emplea para la apertura y cierre de la vasija de reacción nuclear. Se maneja por control remoto lejos del reactor.

Para que los tensionadores (u otros equipos hidráulicos) funcionen con alta presión, SKF también ofrece una gama completa de bombas, bloques adaptadores y tubos provistos de bolas y racores de conexión. Además de los tensionadores de pernos, SKF cuenta también con una gama de arandelas sensoras que permiten una monitorización real y efectiva de los componentes montados con pernos incluso en condiciones de funcionamiento.

Los tensionadoresse usan principalmente para el apriete múltiple o simultáneo de pernos, y en muchas circunstancias son más precisos que las llaves dinamométricas hidráulicas, puesto que en la operación no intervienen pérdidas por fricción. Esto los hace especialmente apropiados para las juntas, aunque su precisión también contribuye a que sean una elección común para el apriete de pernos individuales o múltiples en la industria mecánica.