Tornillería y Clavazón: Tipos, Usos y Acabados en Fijaciones

Tornillería y Clavazón

Tornillos

Partes de un tornillo: cabeza, punta y caña o vástago. La cuerda es la parte roscada; el cuello, la parte sin roscar. El filete es la espira que forma la rosca.

Materiales de los Tornillos

• Generalmente los tornillos son de acero dulce ya que es necesario que sean elásticos y tengan cierta plasticidad. Un tornillo muy rígido se partiría con facilidad.
• Otros metales como el latón, muy usado en otras épocas, prácticamente no se utilizan, siendo sustituidos por los de hierro con recubrimiento electrolítico o pintados.
• Los tornillos de plástico, cada vez más utilizados en muchos campos, tienen un uso muy limitado en madera: ensambles, fijación de piezas de plástico, etc.

Tipos de Tornillos por Aplicación

• Tornillos para madera: vástago cónico o vástago cilíndrico generalmente con punta aguda. La rosca es de paso grande y filete muy pronunciado.
• Tornillos autorroscantes: Los filetes están templados y dentados de forma que van formando su propia contrarrosca según penetran. Ejemplos: Tornillos “Spax”®.
• Tornillos para metal: vástago cilíndrico con rosca métrica o inglesa. No tienen punta. Atornillan sobre huecos roscados o tuercas.
• Tornillos para chapa: Conocidos como tornillos “de rosca chapa”, se parecen a los de madera pero elaborados con un acero más duro. Hay que taladrar antes de atornillar.
• Tornillos perforadores: Tienen una punta como una broca. Perforan y forman su propia contrarrosca.

Tipos de Rosca

Roscas para Madera

• Rosca madera:
  • Propiedades: Rosca de un solo filete a 40°.
  • Aplicaciones: Fijación sobre madera y taco de plástico.
• Rosca aglomerado:
  • Propiedades: Rosca de doble filete a 60°. Mayor velocidad de atornillado.
  • Aplicaciones: Fijación sobre aglomerado y taco de plástico.
• Rosca cortante: Filete con discontinuidades para formar la contrarrosca por arranque de viruta. Suele aplicarse en roscas para chapa y, recientemente, para aglomerado y madera.

Roscas para Metal

• Rosca normal: Métrica y Witworth (ej. M10, W1/4).
  • Propiedades: Rosca de un solo filete de 60°. Requiere una contratuerca simétrica del mismo material.
  • Aplicaciones: Fijación sobre tuerca métrica o Witworth.
• Rosca fina: (ej. M10 x 0,5; M14 x 0,75). Igual que la anterior pero de paso más reducido. Se usan para lograr mayor presión de apriete y precisión.
• Rosca chapa:
  • Propiedades: Rosca de un solo filete de 60° con un paso mayor que la altura del filete. Genera su propia contrarrosca y se utiliza en chapas o piezas de aleación blandas. Cuanto más fina sea la chapa, más pequeño debe ser el agujero para que esta se rebordee y el tornillo se agarre mejor.
  • Aplicaciones: Fijación sobre chapas de acero.
• Rosca trilobular:
  • Propiedades: Rosca métrica con sección trilobular, concentra el esfuerzo de roscado en tres puntos, reduciendo la fricción. Formación de una tuerca virtual métrica por laminación, sin arranque de viruta.
  • Aplicaciones: Fijación sobre chapas de acero y aleaciones de metales dúctiles.

Roscas para Plástico

Tienen formas específicas, generalmente de paso amplio, con filete asimétrico que favorece la penetración en el plástico pero dificulta el arranque. Para atornillar sobre plástico pueden emplearse, en la mayoría de los casos, tornillos con roscas para chapa o aglomerado.

Cabeza del Tornillo

Generalmente el diámetro de la cabeza es 1,6 a 2 veces el diámetro del vástago, aunque en algunos casos pueden ser mayores (cabezas con arandela) o más pequeñas (tornillos para cercos de ventana). La altura de la cabeza está normalizada pero también admite numerosas variaciones.

Tipos de Cabeza

• Cabeza plana o avellanada: La más empleada en tornillos para madera, tiene forma cónica.
  • Propiedades: Se adapta a agujeros de forma cónica o avellanada, ocultándose ("hundiéndose") en materiales blandos durante el atornillado.
  • Aplicaciones: Para madera y tablero, y en tornillos para fijación de herrajes que lleven avellanado previo.
• Cabeza avellanada con estrías: Es una cabeza avellanada que lleva unas pequeñas nervaduras que rascan el material, avellanando el agujero y facilitando el asiento de la cabeza. Denominada también cabeza fresadora.
  • Propiedades: Las estrías avellanan el material sobre el que roscamos.
  • Aplicaciones: Melamina, fórmica y madera dura.
• Cabeza redonda:
  • Propiedades: Forma semiesférica con ranura. No es aconsejable usar con máquina por escaparse fácilmente el atornillador.
  • Aplicaciones: Muy habitual hace 20 años en ensamblajes sobre piezas planas de madera y para fijar herrajes y ensambles desmontables.
• Cabeza alomada:
  • Propiedades: Evolución de la cabeza redonda, de mejores características y que permite el uso de todo tipo de mortajas.
  • Aplicaciones: De todo tipo.
• Cabeza alomada + arandela:
  • Propiedades: Se reparte la presión ejercida por el tornillo sobre una mayor superficie de material, reduciendo el riesgo de daños.
  • Aplicaciones: Ensamblajes sobre materiales blandos y que no deban sobresalir demasiado de la superficie.
• Cabeza gota de sebo: También llamada de Alenteja, es parecida a la redonda pero con la parte inferior avellanada.
  • Propiedades: Mejora la estética del avellanado y permite el uso de mortajas de mayor profundidad.
  • Aplicaciones: Los tornillos de cabeza gota de sebo tienen aplicaciones similares a los de cabeza avellanada, aunque sobre madera suelen colocarse con arandelas y ovalillos. Son muy usados en herrajes con agujeros avellanados.
• Cabeza hexagonal: Es la más usada en tornillos de metal con tuerca. Para madera, tradicionalmente, se utilizaban tirafondos con cabeza cuadrada, conocidos como “tornillos barraqueros”.
  • Propiedades: Utilización con llave fija o inglesa.
  • Aplicaciones: Aplicaciones con altos pares de apriete.
• Cabeza hexagonal + arandela:
  • Propiedades: Utilización con llave hexagonal, mejorando el apoyo sobre la superficie del material.
  • Aplicaciones: Aplicaciones con altos pares de apriete.
• Cabeza cilíndrica: Se utiliza para herrajes desmontables y, especialmente, para tornillos de regulación.
• Cabeza abocinada: La cabeza tiene forma de trompeta. Se emplean para atornillar materiales blandos como las planchas de cartón-yeso. Así no se desgarra la superficie del cartón y la cabeza del tornillo actúa como una arandela.
• Cabeza extraplana:
  • Propiedades: Permite el movimiento de piezas allí donde la altura de otro tipo de cabeza impediría un funcionamiento correcto.
  • Aplicaciones: Ventanas correderas, fijación de cierres embutidos.
• Cabeza con cuello para clip:
  • Propiedades: Tiene un rebaje o galce bajo la cabeza que permite el clipaje de tapones de plástico para mejorar la estética del ensamblaje.
  • Aplicaciones: Tornillos para carpintería de aluminio.
• Cabeza Allen:
  • Propiedades: Forma cilíndrica con un reborde avellanado en la parte superior. En el extremo inferior lleva también un ligero avellanado.
  • Aplicaciones: Ensamblaje de muebles de tablero, especialmente muebles de cocina. La mortaja Allen permite la inserción de tapones de plástico para mejorar la estética del ensamblaje.

Ranura o Mortaja

Es la hendidura o encaje en la cabeza del tornillo destinada a transmitir el par de montaje del atornillador al tornillo. La elección de la mortaja depende de la aplicación del tornillo y el sector de usuario (por disponibilidad de herramientas).

Factores para la Elección de la Mortaja

• Transmisión del par de montaje: El tipo de mortaja afecta la efectividad del atornillado. Paredes menos paralelas causan la aparición de una fuerza de expulsión del atornillador (cam-out recess) (efecto cam-out).
• Facilidad de engarce: Para facilitar el uso de herramientas automáticas.

Tipos de Mortaja

• Ranurada:
  • Propiedades: Es la tradicional de tornillo. Menos usada actualmente por la dificultad para atornillado a máquina, solo factible con ayuda de casquillos guía o de sujeción. La ranura obtenida por estampación presenta menor paralelismo entre sus paredes, por lo que el destornillador se escapa con facilidad y hay muchas posibilidades de dañar la ranura. Si ha sido obtenida por fresado, los inconvenientes son menores aunque el coste es elevado. La principal ventaja es su popularidad y la facilidad de conseguir una herramienta adecuada.
  • Aplicaciones: Fijación de herrajes, material eléctrico, bricolaje, etc.
• Mortaja Phillips (cruz): Se inventaron para poder utilizarlos con máquinas atornilladoras.
  • Propiedades: Obtenida por estampación, presenta la ventaja de que centra el atornillador. En cambio, su forma cónica causa un elevado efecto expulsor denominado “efecto cam-out“.
  • Aplicaciones: Su uso está muy extendido: carpintería de aluminio, tornillos rosca chapa, industria, etc.
• Mortaja Pozidriv o Pozi (cruz estrellada):
  • Propiedades: Es una mejora evolutiva de los Phillips para evitar deformaciones en la ranura y reducir la presión. Las partes más externas de sus paredes interiores son casi paralelas, con lo que se reduce el efecto cam-out.
  • Aplicaciones: Muy usada en tornillos para madera y plástico, autorroscantes y en general para tornillos que requieran un alto par de montaje.
• Mortaja Allen (mortaja hexagonal):
  • Propiedades: Mortaja estampada hexagonal de paredes paralelas (aunque son raros, también se fabrican con mortaja cuadrada); esta forma impide que la punta del atornillador se salga. Para atornillarlo se utilizan llaves o atornilladores con forma de prisma pero que son de difícil acoplamiento en sistemas automatizados. En dimensiones pequeñas se presentan problemas de tolerancia entre mortaja y herramienta que acaban provocando redondeamiento de la mortaja o la llave.
  • Aplicaciones: Altos pares de apriete, tornillos para ensamblajes.
• Mortaja Torx (estrella de seis puntas romas):
  • Propiedades: Es una mejora de la mortaja Allen; admite mayor apriete. Al existir seis puntos de contacto, la transmisión del par es óptima. Con su mayor superficie de aplicación, disminuye la presión sobre las paredes del hueco y, por tanto, el riesgo de deformación; es casi imposible "redondear" la punta del atornillador o la mortaja. Igual que en los Allen, el atornillador no se sale. Es la mejor mortaja para sistemas automatizados.
  • Aplicaciones: Cadenas de montaje automático (su empleo está generalizado en la industria del automóvil). Actualmente, muchos fabricantes de tornillos para madera ofrecen, cada vez más, sus productos con este tipo de cabeza.

  Ventajas del Sistema Torx

  Con la mortaja Phillips o Pozidriv, debemos presionar con el atornillador para evitar que se escape. Cuanto mayor es el apriete de torsión que debemos realizar, mayor presión hay que hacer sobre el atornillador. Con la mortaja Torx, no es necesario apretar sobre el atornillador, aun cuando el par de apriete sea muy elevado. Con la mortaja Allen, el apoyo del hexágono atornillador se realiza sobre un solo punto del hexágono interior del tornillo. Ello crea una gran presión en el punto de contacto y como consecuencia, la punta del atornillador o la mortaja "se redondean" con facilidad. Con la mortaja Torx se logra un apoyo uniforme entre las superficies del atornillador y de la mortaja. La transmisión del par de apriete es óptima.

• Mortaja combinada o Combi: Permite la utilización de al menos dos tipos de destornilladores distintos, p.e.: Phillips + plano, Torx + plano. Incluso se fabrican con combinación de las mortajas Phillips, Pozi y Torx con una ranura. También se fabrican tornillos de cabeza hexagonal con mortaja.
  • Propiedades: Esto supone una pérdida de efectividad aunque aumenta su versatilidad ante distintos usuarios.
  • Aplicaciones: Tornillos susceptibles de ser manipulados por el usuario final con herramientas convencionales.
• Mortaja Torx inviolable:
  • Propiedades: Tienen como función dificultar la manipulación del tornillo una vez montado. Requieren el uso de una herramienta específica. Posee un pivote en medio de la mortaja, para dificultar el desmontaje. Hay fabricantes que suministran tapones de metal blando que se encajan por presión en la mortaja del tornillo dificultando su desmontaje.
• Mortaja 3 W:
  • Propiedades: Mortaja formada por tres alas.
  • Aplicaciones: Tornillos obligatorios por ley en algunas aplicaciones para evitar el desmontaje por personas no cualificadas.
• Ranura indesmontable:
  • Propiedades: Ranura que permite únicamente el atornillado (no el desatornillado).
  • Aplicaciones: Tornillos obligatorios por ley en algunas aplicaciones.

Dimensiones de un Tornillo

• Calibre por longitud (siempre en ese orden) expresado en mm. En el calibre está comprendido el filete, cosa que hay que tener en cuenta si es necesario taladrar (lo que ocurre con todos los tornillos no autorroscantes) pues el diámetro de la broca tiene que ser menor si se pretende que el tornillo enrosque en la madera o chapa; mientras que si el tornillo fuera pasante, el diámetro de la broca sería mayor o coincidente con el del tornillo.
• Se entiende por longitud toda la que penetra en la madera, por lo que en los de cabeza avellanada se incluye esta, mientras que en los de cabeza plana, alomada, etc., solo se cuenta el vástago. En consecuencia, en los tornillos con cabeza en gota de sebo, la longitud se mide desde la arista que forma el avellanado de la parte superior de la cabeza.

Acabados o Recubrimientos Superficiales

Los tratamientos de superficie o recubrimientos se efectúan sobre tornillos, clavos y otros elementos de ensamblaje, dándoles una capa superficial protectora contra la corrosión y mejorando el aspecto y acabado del metal. Se diferencia el tipo de recubrimiento según sea el tratamiento: electrolítico o no electrolítico.

La resistencia a la corrosión se expresa en HNS (horas niebla salina), que mide el tiempo de resistencia del metal tratado en un ambiente altamente corrosivo.

Tratamientos Electrolíticos

Se consiguen diferentes tipos de acabado y color superficial mediante una aportación de sales que pasivan el zinc, haciéndolo más estable y mejorando por lo tanto su resistencia a la corrosión. El tratamiento electrolítico es una capa metálica protectora depositada en la superficie del tornillo por inmersión de este en una solución acuosa; aplicando una corriente eléctrica entre un electrodo negativo con el material (cinc, níquel, cobre, estaño, cromo…) y un electrodo positivo en contacto con las piezas a tratar, se cubrirá el tornillo por captación electrolítica (cincado, niquelado, latonado, cromado, etc.). El cincado les da un color gris brillante típico; el latonado, un recubrimiento de color dorado, etc.

Tratamientos No Electrolíticos

Los tratamientos reciben nombres comerciales: p.e. Delta Ton® - Dacromet®.

La resistencia mínima es de 250 HNS. Incrementando las capas, puede llegarse a mil HNS. Además de estos recubrimientos, los tornillos también se pueden pintar o lacar a efectos puramente estéticos. Debe realizarse sobre un tornillo previamente bañado. Durante el proceso de atornillado, es necesario cierto cuidado para no romper la pintura. La deposición se realiza sumergiendo los tornillos en una resina epoxi. Luego se centrifugan y el recubrimiento se polimeriza por calor en un horno a alta temperatura. En sectores como la automoción este sistema es el preferido por no tener problemas de hidrogenación.

Otros Tratamientos

• Fosfatado: En este tipo de recubrimiento, unos microcristales de fosfato de zinc se depositan sobre el tornillo. Posteriormente se le aplica un aceite que tapa los poros y contribuye a evitar la oxidación. Este recubrimiento se utiliza especialmente cuando el usuario debe pintar encima del tornillo, en los tornillos para Pladur, para aguantar la masilla que los recubre.
• Pavonado: No puede considerarse un recubrimiento como tal; los tornillos se introducen en un baño antioxidante de sulfuro o cloruro que da un característico color negro azulado. Prácticamente ya no se usa. Con frecuencia se utiliza el término pavonado para designar el acabado de color negro.

Otros Tornillos Usados en Madera

• Tornillos y tuercas de cabeza cuadrada: Tradicionalmente usadas en carpintería en tirafondos y tornillos con tuerca. Actualmente casi en desuso. La rosca de los tirafondos, autorroscantes, recibía el nombre de rosca golosa o rosca de lima.
• Cabezas de cascabel: Con cabeza esférica o cilíndrica, atravesada diametralmente por un agujero donde se inserta la varilla o clavo que sirve para atornillarla. Tradicionalmente empleadas en muebles desmontables.
• Cabeza chata y cuello cuadrado: La cabeza chata impide que sobresalga excesivamente de la madera y el cuello cuadrado la sujeta, impidiendo que gire al apretar la tuerca. Usadas tradicionalmente en carpintería y muebles desmontables. También suelen llamarse barraqueros.
• Tuerca de orejas o de alas de mariposa (mariposas) (mal llamadas palomillas): Para tornillos que deban atornillarse y aflojarse a mano, sin usar herramientas.
• Moletas: Son cabezas de tornillos o tuercas, de forma generalmente cilíndrica, con estrías para facilitar su apriete con los dedos.
• Husillos o manguitos roscados: Son hembras roscadas con un filete exterior muy amplio que permiten enroscarlo o anclarlo firmemente en madera. Para muebles desmontables. Suelen ser metálicos: hierro, latón, aluminio, zamac o de nylon. Los husillos transversales no van roscados a la madera sino insertos en un agujero.
• Cangrejos o tuercas de clavar: Son hembras roscadas de chapa de acero con puntas que se clavan en la superficie de la madera impidiendo su giro al ejercer presión el tornillo.
• Tornillos de ensamblar con cabezas de plástico: Para unir módulos de mobiliario (p.e. muebles de cocina). Las cabezas pueden ser de PVC, polietileno o poliamida coloreados del color del mueble.
• Alcayatas o escarpias roscadas: La cabeza forma codo y el vástago está parcialmente roscado.
• Cáncamos o hembrillas: Cabeza en forma de anillo abierto y vástago roscado.
• Armellas: Cabeza en forma de anillo cerrado.
• Espárragos o varillas roscadas: Se venden por metros y sirven para uniones con tuercas.
• Espárragos de rosca mixta: Un extremo lleva rosca para madera; el otro, rosca métrica. En el centro pueden llevar un estrangulamiento de sección cuadrada que permita enroscarlos con ayuda de una llave o pinza. También es frecuente que lleven ranurado uno de los extremos para poder atornillarlos con un destornillador.
• Embellecedores: Son piezas, generalmente doradas o cromadas, que envuelven o van atornilladas a la cabeza del tornillo cuando esta queda a la vista. También se utilizan de plástico, sobre todo en muebles de cocina.

Herramientas para Atornillar

• Destornilladores: Además de los manuales, los hay mecánicos (de carraca), eléctricos (por cable o batería) y neumáticos (aire comprimido).
• Puntas de Atornillar y Vasos:
  • Fresadas: formadas por arranque de viruta.
  • Forjadas: conformadas por compresión. Son más resistentes pero menos precisas.
  • Duras: Se desgastan poco pero son quebradizas. Se utilizan para atornillados blandos con larga vida útil.
  • Blandas: Se desgastan antes pero son tenaces. Son preferibles para atornillados duros. Pese al desgaste, tienen mejor resistencia a la rotura.

Clavos

Partes de un clavo: cabeza, caña y punta.

Formas de la Cabeza del Clavo

• Plana: Para usos generales y trabajos bastos: carpintería de obra, embalajes, etc.
• Cilíndrica (cabeza perdida o cabeza de hombre): Para usos generales y trabajos finos en los que no conviene que se vean: ebanistería. Suelen ir embutidas con el botador.
• Redonda (gota de sebo): Para sujeción de flejes, chapas metálicas, etc.
• Cónica: Suele usarse como la de cabeza perdida.

Formas de la Caña del Clavo

• La forma común es la redonda, la cuadrada se usa sobre todo en tachuelas y sus aristas, como la triangular, facilitan la penetración al cortar y separar la fibra.
• Las formas helicoidales y dentadas evitan la salida de los clavos. Se utilizan para embalajes, carpintería de armar, clavado de tableros, etc.

Formas de la Punta del Clavo

Común, aguda, roma, despuntada… Las formas romas y despuntadas se usan cuando interesa que el clavo siga una dirección marcada por un agujero previo, sin desviarse.

Formas Especiales de Clavos

• Escarpias o alcayatas: La cabeza forma codo.
• Grapas: Traseras de muebles, unión de piezas de bastidores ocultos, tapicería, sujeción de telas, cartones, alambradas, embalajes.
• Horquillas o grampillones: Clavos en forma de U, con doble punta a modo de grapas. Usados para sujetar cables, alambradas, telas metálicas, etc. a la madera.
• Tachuelas: Generalmente van pavonadas. Son usadas sobre todo en tapicería para sujeción de telas, cartones. Cada vez se emplean menos, reemplazadas por las grapas.
• Sin cabeza: Para sujetar vidrios, chapas de madera, en ventanas, bastidores, marcos. Reemplazadas normalmente por las de cabeza perdida.
• Hitas: No tienen cabeza sino dos puntas. Usadas en carpintería tradicional para herrajes de ventanas y balcones.
• Chinchetas: De uso casi exclusivo como elemento decorativo en tapicería y mueble rústico.
• Clavos especiales para tejados, para chapas metálicas, etc.

Materiales de los Clavos

• Acero dulce: Es el material que se utiliza generalmente.
• Acero templado: Se reserva para clavar sobre materiales muy duros como piedra, p.e.: clavos “Titán”.
• Latón: Ya solo se usa para clavillos de artesanía como estuchería y marquetería.
• Plásticos: En realidad, más que clavos, son tacos de nailon con cabeza y estrías o dientes antirretroceso que se utilizan para ensambles, herrajes y elementos de fijación. Se introducen con martillo en agujeros previamente taladrados.

Acabados de los Clavos

Pavonado: Se usa casi exclusivamente en tachuelas mientras que el cincado se aplica sobre los clavos que van a la intemperie o en condiciones de fuerte humedad como los de acero templado.

Tamaño de los Clavos

• Sistema moderno: diámetro en décimas de milímetro y longitud en milímetros.
• Sistema tradicional: diámetro en galgas francesas y longitud en milímetros o en galgas.

La galga varía según el rango: la 1 es de 0,6 mm, de la 2 a la 11 son de 0,1 mm; de la 12 a la 15, de 0,2 mm, así hasta 0,6 mm en los números más altos. De forma que, por ejemplo, un clavo de 2 mm de diámetro es una medida 13 mientras que uno de 7 mm es una 24 y de 10 mm es una 30.

Técnicas de Clavado

Martillo

• Martillo de tapicero (100 g): Para los clavos más finos, tachuelas y chinchetas.
• Martillo de ebanista (300 g): Para la mayoría de los trabajos.
• Martillo de carpintero (500 g): Para clavos de mayor tamaño.

Máquina Clavadora

Las hay mecánicas (como una grapadora), eléctricas y neumáticas (a gas o aire comprimido). Estas últimas son las más usadas. Permiten usar diferentes tipos de clavos y grapas. Además tienen diversos sistemas de alimentación continua lo que unido a su precisión, potencia y facilidad de manejo, hace que hayan sustituido al martillo en la industria.

Algunos Trucos de Clavado

• Clavado en V: Para aumentar la resistencia a la extracción.
• Engrasado: En clavos grandes para facilitar la penetración.
• Agujero guía: En maderas muy duras o que se puedan rajar fácilmente. Cerca de los bordes, para evitar que la madera se abra. Cuando el clavo es muy grande y no se quiere que se desvíe.
• Remachado de la punta: Con clavos normales, evita que la madera se raje.
• Sujeción de clavos pequeños: Con pinzas, con un trozo de papel, golpeando con la uña del martillo.
• Embutido de la cabeza: Cuando se quiere ocultar la cabeza dentro de la madera. Se usa un botador.
• Longitud del clavo: Dos o tres veces mayor que el grosor de la pieza de madera que se quiera fijar.
• Desclavado: Con ayuda de un botador o de una pata de cabra o sustitutos como formón o destornillador.