Cálculo de tamaño de remaches: precisión y normativa para uniones seguras
El cálculo de tamaño de remaches es fundamental para garantizar la integridad estructural en uniones mecánicas. Este proceso determina dimensiones óptimas para soportar cargas específicas y evitar fallos.
En este artículo, se detallan tablas, fórmulas y ejemplos prácticos para realizar cálculos precisos de tamaño de remaches. Se abordan variables, normativas y aplicaciones reales para profesionales.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) para Calculo de tamaño de remaches
- ¡Hola! ¿En qué cálculo, conversión o pregunta puedo ayudarte?
- Calcular tamaño de remache para unión de chapa de acero de 5 mm con carga de 2000 N.
- Determinar diámetro mínimo de remache para carga de corte de 1500 N en aluminio.
- Calculo de tamaño de remaches para unión de dos placas de 8 mm sometidas a carga axial.
- Dimensionar remache para carga combinada de corte y tensión en estructura metálica.
Tablas de valores comunes para cálculo de tamaño de remaches
Las tablas siguientes presentan valores estándar para diámetros, resistencias y espesores, basados en normativas internacionales como la ISO 15977 y la norma SAE J442.
| Diámetro del remache (mm) | Espesor máximo de material (mm) | Resistencia a corte (N/mm²) | Resistencia a tracción (N/mm²) | Área efectiva (mm²) | Carga máxima admisible (N) |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | 2 | 350 | 450 | 7.07 | 2474 |
| 4 | 3 | 350 | 450 | 12.57 | 4399 |
| 5 | 4 | 350 | 450 | 19.63 | 6869 |
| 6 | 5 | 350 | 450 | 28.27 | 9894 |
| 8 | 6 | 350 | 450 | 50.27 | 17594 |
| 10 | 8 | 350 | 450 | 78.54 | 27489 |
| 12 | 10 | 350 | 450 | 113.10 | 39685 |
| 16 | 12 | 350 | 450 | 201.06 | 70571 |
| 20 | 15 | 350 | 450 | 314.16 | 110956 |
La resistencia a corte y tracción varía según el material del remache, siendo común el acero al carbono con valores indicados. El área efectiva corresponde al área transversal del remache, calculada con base en su diámetro.
Fórmulas esenciales para el cálculo de tamaño de remaches
El cálculo del tamaño de remaches se basa en determinar el diámetro adecuado para soportar las cargas aplicadas sin fallar por corte o tracción. A continuación, se presentan las fórmulas fundamentales.
1. Cálculo del área efectiva del remache
El área efectiva A se calcula como el área transversal del remache, considerando que es un círculo:
- A: Área efectiva (mm²)
- d: Diámetro del remache (mm)
Valores comunes para d van desde 3 mm hasta 20 mm, dependiendo de la aplicación y carga.
2. Cálculo de la carga máxima admisible por corte
La carga máxima admisible por corte Fc se determina con la resistencia a corte del material del remache τ y el área efectiva A:
- Fc: Carga máxima admisible por corte (N)
- τ: Resistencia a corte del remache (N/mm²)
- A: Área efectiva (mm²)
La resistencia a corte τ depende del material, típicamente 350 N/mm² para acero al carbono.
3. Cálculo de la carga máxima admisible por tracción
Para cargas axiales, la carga máxima admisible por tracción Ft se calcula con la resistencia a tracción σ y el área efectiva A:
- Ft: Carga máxima admisible por tracción (N)
- σ: Resistencia a tracción del remache (N/mm²)
- A: Área efectiva (mm²)
La resistencia a tracción σ para acero al carbono suele ser 450 N/mm².
4. Cálculo del diámetro mínimo del remache
Para determinar el diámetro mínimo d necesario para soportar una carga dada F, se despeja la fórmula del área efectiva:
- d: Diámetro mínimo del remache (mm)
- F: Carga aplicada (N)
- R: Resistencia admisible (N/mm²), puede ser τ o σ según tipo de carga
Este cálculo asegura que el remache no falle bajo la carga especificada.
5. Consideraciones adicionales: factor de seguridad
Es imprescindible aplicar un factor de seguridad FS para garantizar la confiabilidad. La carga de diseño Fd se calcula como:
- FS: Factor de seguridad, típicamente entre 2 y 4 según normativa y aplicación.
- F: Carga máxima esperada (N)
El diámetro se calcula usando Fd para asegurar margen ante variaciones y cargas imprevistas.
Ejemplos prácticos de cálculo de tamaño de remaches
Para ilustrar la aplicación de las fórmulas y tablas, se presentan dos casos reales con desarrollo detallado.
Ejemplo 1: Unión de chapas de acero sometidas a carga de corte
Se requiere dimensionar un remache para unir dos chapas de acero de 5 mm de espesor cada una. La carga de corte máxima esperada es de 4000 N. El remache es de acero al carbono con resistencia a corte τ = 350 N/mm² y factor de seguridad FS = 3.
- Datos:
- Carga máxima: F = 4000 N
- Resistencia a corte: τ = 350 N/mm²
- Factor de seguridad: FS = 3
Primero, se calcula la carga de diseño:
Luego, se determina el diámetro mínimo:
El diámetro mínimo calculado es 2.20 mm. Según la tabla de valores comunes, se selecciona un remache de diámetro 3 mm para garantizar resistencia y facilidad de instalación.
Ejemplo 2: Remache para unión sometida a carga axial de tracción
Se debe calcular el diámetro de un remache para unir dos placas de aluminio sometidas a una carga axial de 5000 N. La resistencia a tracción del remache es σ = 300 N/mm² y se usa un factor de seguridad FS = 4.
- Datos:
- Carga máxima: F = 5000 N
- Resistencia a tracción: σ = 300 N/mm²
- Factor de seguridad: FS = 4
Se calcula la carga de diseño:
Se determina el diámetro mínimo:
Se selecciona un remache de diámetro 3 mm, acorde a la tabla y para asegurar margen de seguridad.
Variables y normativas aplicables en el cálculo de tamaño de remaches
El cálculo debe considerar variables clave y cumplir con normativas vigentes para garantizar seguridad y durabilidad.
- Material del remache: acero al carbono, aluminio, acero inoxidable, cada uno con propiedades mecánicas distintas.
- Tipo de carga: corte, tracción, carga combinada, fatiga.
- Espesor de las piezas unidas: afecta la longitud y tipo de remache.
- Factor de seguridad: según aplicación, ambiente y normativa (ej. ISO 15977, SAE J442, ASTM F606).
- Condiciones ambientales: corrosión, temperatura, vibraciones.
Normativas como la ISO 15977 establecen criterios para selección y dimensionamiento de remaches, incluyendo tolerancias y pruebas de calidad.
Recomendaciones para un cálculo óptimo y seguro
- Utilizar siempre valores actualizados de resistencia mecánica según el material y tratamiento térmico.
- Aplicar factores de seguridad adecuados al tipo de carga y criticidad de la unión.
- Verificar compatibilidad entre remache y materiales a unir para evitar corrosión galvánica.
- Considerar la influencia de la fatiga si la unión está sometida a cargas cíclicas.
- Realizar pruebas destructivas y no destructivas para validar el diseño en prototipos.
Fuentes y recursos externos para profundizar en cálculo de tamaño de remaches
- ISO 15977: Remaches – Especificaciones y métodos de ensayo
- SAE J442: Remaches estructurales para aeronáutica
- ASTM F606: Métodos de prueba para remaches
- Engineering Toolbox: Propiedades y cálculo de remaches
El dominio del cálculo de tamaño de remaches es esencial para ingenieros y técnicos que diseñan uniones mecánicas seguras y eficientes. La correcta selección y dimensionamiento previene fallos estructurales y optimiza costos.