En el diseño de una unión atornillada, casi toda la atención se dirige al tornillo: su clase de resistencia, su diámetro o el par de apriete aplicado. Sin embargo, en muchas aplicaciones industriales, el comportamiento real del conjunto no depende únicamente del tornillo, sino de un elemento aparentemente secundario: la arandela.
Conocer los distintos tipos de arandelas que existen y sus funciones no es una cuestión menor, porque no todas cumplen la misma función y utilizarlas indistintamente puede comprometer la fiabilidad de la unión.
Saber más acerca de los tipos de arandelas y sus funciones permite evitar pérdidas de precarga, deformaciones del material base o aflojamientos por vibración. En esta guía técnica explicamos para qué sirve una arandela, cómo se clasifican según su función real y cuándo utilizar cada tipo en función de la carga, la vibración y el entorno de trabajo.
¿Para qué sirve una arandela en una unión atornillada?
Desde un punto de vista técnico, una arandela forma parte del sistema de fijación y modifica directamente el comportamiento mecánico de la unión.
Dependiendo del diseño de la arandela, puede cumplir funciones muy distintas:
- Distribuir la carga de apriete.
- Proteger la superficie de contacto.
- Reducir la presión superficial.
- Mantener la precarga bajo cargas dinámicas.
- Contribuir al bloqueo frente a vibración.
- Garantizar estanqueidad en aplicaciones específicas.
Un error frecuente en diseño y mantenimiento es aplicar soluciones estándar sin antes analizar el problema real: utilizar una arandela plana cuando la unión está sometida a vibración o confiar en una arandela Grower (o arandela de muelle) como sistema de bloqueo en aplicaciones donde su eficacia es limitada.
En cualquier caso, la clave está en seleccionar la arandela según la función que debe cumplir.
Tipos de arandelas para distribución de carga: DIN 125 y DIN 9021
En muchas uniones atornilladas, el problema no es el apriete, sino la presión que se genera sobre el material base.
Cuando la superficie de apoyo es reducida o el material es blando, la carga concentrada puede provocar deformaciones, hundimientos, asentamientos o pérdida de precarga con el tiempo.
En estos casos, la función principal de la arandela es redistribuir esa carga y reducir la presión superficial bajo la cabeza del tornillo o la tuerca.
Veamos las dos referencias más habituales y cuándo conviene utilizar cada una:
Arandela DIN 125
La DIN 125 es la arandela plana estándar. Su función es repartir la carga de apriete sobre la superficie inmediata al tornillo.
Se recomienda cuando:
- El material base tiene dureza suficiente.
- La carga es moderada.
- No existen vibraciones significativas.
- El agujero está correctamente dimensionado.
Cumple una función puramente de reparto de carga, sin efecto elástico ni capacidad de bloqueo.
Arandela DIN 9021 (ala ancha)
La diferencia entre arandela DIN 125 y 9021 radica en su diámetro exterior.
La DIN 9021 proporciona:
- Mayor superficie de apoyo.
- Menor presión por unidad de superficie.
- Mejor comportamiento sobre materiales blandos como aluminio o chapa fina.
- Cobertura en agujeros sobredimensionados.
En estructuras ligeras o materiales de baja dureza, la DIN 9021 suele ser más adecuada que la DIN 125.
Dureza de la arandela y compatibilidad con tornillos de alta resistencia
En tornillería de alta resistencia (de clase 8.8, 10.9 o 12.9), la dureza de la arandela es un factor determinante que a veces pasa desapercibido.
Por ejemplo, instalar una arandela de baja dureza (como las de 140 HV) bajo un tornillo 10.9 puede provocar:
- Aplastamiento de la arandela.
- Pérdida de precarga.
- Asentamientos prematuros.
En estos casos deben utilizarse arandelas de 200 HV o 300 HV, especialmente en uniones sometidas a carga estructural.
La compatibilidad entre clase del tornillo y dureza de la arandela no es un detalle menor: es parte del diseño de la unión.
Bloqueo geométrico: La eficacia de las arandelas de doble cuña (DIN 25201)
El bloqueo por fricción tiene sus límites, especialmente en uniones sometidas a cargas dinámicas extremas y vibraciones intensas. La solución técnica más avanzada y fiable es el bloqueo geométrico mediante un sistema de doble cuña.
Estas arandelas utilizan la geometría para evitar el giro del tornillo, ya que el movimiento de aflojamiento es compensado por un incremento de la tensión de la unión, garantizando una seguridad total frente a la vibración.
Diferencia entre arandela plana y Grower (DIN 127)
La arandela plana distribuye carga, mientras que la arandela Grower (DIN 127) intenta generar fricción adicional mediante su forma helicoidal.
Sin embargo, en aplicaciones con tornillos de alta resistencia y altos pares de apriete, la capacidad real de bloqueo de la Grower es limitada, ya que su deformación resulta insuficiente para compensar vibraciones intensas o cargas dinámicas significativas.
Es por ello por lo que no puede considerarse una solución universal frente al aflojamiento.
Arandelas de presión DIN 6796: mantenimiento de precarga en cargas dinámicas
Cuando el problema es la pérdida progresiva de tensión bajo vibración o asentamiento, entran en juego las arandelas de presión DIN 6796.
Estas arandelas cónicas están diseñadas para trabajar con tornillos de alta resistencia y su función es:
- Mantener la precarga.
- Compensar asentamientos iniciales.
- Absorber pequeñas deformaciones.
- Reducir la pérdida de tensión en ciclos dinámicos.
A diferencia de la Grower, la DIN 6796 está concebida para aplicaciones técnicas exigentes donde la estabilidad del apriete es prioritaria, específicamente, para el sector ferroviario.
Arandelas dentadas y de bloqueo por fricción
Las arandelas dentadas, tanto interiores como exteriores, incrementan el coeficiente de fricción entre la tuerca y la superficie de contacto.
Se utilizan cuando:
- Se requiere evitar el giro.
- Se necesita contacto eléctrico fiable.
- La carga no es extremadamente alta.
No deben confundirse con sistemas de bloqueo por cuña, que funcionan mediante principio geométrico y no exclusivamente por fricción.
Arandelas para estanqueidad
En aplicaciones hidráulicas o neumáticas, la arandela no tiene una función estructural, sino funcional: es aquí donde son necesarias las arandelas para estanqueidad. Y es que las arandelas de cobre (DIN 7603A), aluminio o USIT garantizan la estanqueidad frente a fluidos y gases.
No están diseñadas para mantener precarga ni bloquear vibraciones.
Cómo elegir el tipo de arandela adecuado según la aplicación
Ahora que hemos visto en esta guía de arandelas los diferentes tipos que hay y sus funciones, debemos saber que la selección profesional de una arandela debe basarse en cinco criterios técnicos:
- ¿Qué carga soportará la unión?
- ¿Existe vibración o carga dinámica?
- ¿Cuál es la clase de resistencia del tornillo?
- ¿Qué material compone la superficie base?
- ¿Se requiere estanqueidad?
Responder a estas preguntas permite elegir el tipo correcto sin sobredimensionar ni aplicar soluciones ineficaces. Porque, al fin y al cabo, una arandela bien elegida mejora la estabilidad de la unión, mientras que una arandela inadecuada puede convertirse en el punto débil de todo el sistema.
Por qué elegir correctamente el tipo de arandela mejora la fiabilidad de la unión
Comprender los distintos tipos de arandelas y sus funciones permite diseñar uniones atornilladas más seguras y duraderas. Y seleccionar correctamente la arandela más eficaz en cada caso es cuestión de criterio técnico.
¿Aún no tienes claro qué tipo de arandela es mejor en tu aplicación? Contacta con nuestro equipo técnico Tormetal y resolveremos todas tus dudas.
