Todos los mecánicos las han usado, pero la mayoría desconoce la variedad de arandelas que existen, los materiales con los que están hechas y cómo utilizarlas correctamente. A lo largo de los años, hemos recibido numerosas preguntas sobre arandelas, por lo que un artículo técnico con información sobre estos dispositivos era necesario desde hace tiempo.

Recientemente, en colaboración con Automotive Racing Products, Inc. (ARP), hablamos sobre el arte de fabricar sujetadores de alto rendimiento, analizando en detalle todos los aspectos del tema. Ahora es el momento de rendir homenaje a un componente de los sujetadores que a menudo se da por sentado: la humilde arandela.

En los siguientes párrafos, hablaremos de qué son las arandelas, los diferentes tipos que existen, para qué sirven, cómo se fabrican, dónde y cuándo usarlas, e incluso analizaremos si las arandelas son direccionales o no.

En términos generales, una arandela es simplemente una placa con forma de disco, similar a una oblea, con un orificio en el centro. Si bien su diseño puede parecer primitivo, las arandelas cumplen una función compleja. Se utilizan comúnmente para distribuir la carga de un elemento de fijación roscado, como un perno o un tornillo.

También pueden usarse como espaciadores o, en algunos casos, como almohadillas de desgaste, dispositivos de bloqueo o incluso para reducir vibraciones, como una arandela de goma. El diseño básico de la arandela presenta un diámetro exterior que es el doble de grande que su diámetro interior.

Generalmente metálicas, las arandelas también pueden ser de plástico o caucho, según la aplicación. En maquinaria, las uniones atornilladas de alta calidad requieren arandelas de acero endurecido para evitar la formación de hendiduras en las superficies de la unión. Este fenómeno se conoce como brinelling. Estas pequeñas hendiduras pueden provocar, con el tiempo, una pérdida de precarga en el sujetador, vibraciones o traqueteo. A medida que la situación persiste, estos movimientos pueden acelerarse y convertirse en otro tipo de desgaste, comúnmente denominado descamación o agarrotamiento.

Las arandelas también ayudan a prevenir la corrosión galvánica, un fenómeno que se produce cuando ciertos metales entran en contacto. Un metal actúa como ánodo y el otro como cátodo. Para ralentizar o prevenir este proceso desde el principio, se utiliza una arandela entre el perno o la tuerca y el metal que se une.

Además de distribuir uniformemente la presión sobre la pieza que se va a fijar y reducir las posibilidades de dañarla, las arandelas también proporcionan una superficie lisa para la tuerca o el perno. Esto hace que la unión fijada sea menos propensa a aflojarse en comparación con una superficie de fijación irregular.

Existen arandelas especiales diseñadas para sellar, proporcionar una conexión a tierra eléctrica, alinear el sujetador, mantenerlo fijo, aislar o ejercer presión axial sobre la junta. Hablaremos brevemente de estas arandelas especiales más adelante.

También hemos visto un par de maneras de usar incorrectamente las arandelas en una unión. Ha habido muchos casos en los que mecánicos aficionados han usado pernos o tuercas con un diámetro demasiado pequeño para la pieza que están uniendo. En estos casos, la arandela tiene un diámetro interior que se ajusta al perno, pero no permite que la cabeza del perno o la tuerca se deslicen a través del orificio del componente que se está uniendo. Esto es arriesgado y nunca debería intentarse en un auto de carreras.

Lo más común es que los mecánicos utilicen un perno demasiado largo, pero con poca rosca, lo que impide apretar la unión. También debe evitarse colocar varias arandelas en el vástago a modo de espaciador hasta que se pueda apretar la tuerca. Elija la longitud correcta del perno. El uso incorrecto de arandelas puede provocar daños o lesiones.

En términos generales, existen varios tipos de arandelas que se fabrican actualmente en el mundo. Algunas están diseñadas específicamente para juntas de madera, mientras que otras se utilizan en fontanería. En lo que respecta a las necesidades automotrices, Jay Coombes, especialista en I+D de ARP, nos comenta que solo se utilizan cinco tipos en el mantenimiento de automóviles: la arandela plana, la arandela de guardabarros, la arandela partida (o arandela de seguridad), la arandela de estrella y la arandela insertada.

Curiosamente, no encontrará arandelas partidas en la amplia gama de fijaciones de ARP. «Son útiles principalmente con fijaciones de diámetro pequeño en condiciones de baja carga», explicó Coombes. ARP suele centrarse en fijaciones de alto rendimiento para competición que funcionan bajo condiciones de carga más elevadas. Existen variantes de este tipo de arandelas para usos específicos, como la arandela plana con estrías en la parte inferior.

La arandela plana es el elemento intermedio preferido entre la cabeza de un perno (o tuerca) y el objeto que se va a fijar. Su función principal es distribuir la carga de un elemento de fijación apretado para evitar daños en la superficie de unión. «Esto es especialmente importante con componentes de aluminio», afirma Coombes.

El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) ha establecido un conjunto de normas para arandelas planas de uso general, que contempla dos tipos. El tipo A se define como una arandela con tolerancias amplias, donde la precisión no es crítica. El tipo B es una arandela plana con tolerancias más estrictas, cuyos diámetros exteriores se clasifican como estrechos, regulares o anchos según el tamaño del perno (diámetro interior).

Como ya mencionamos, las arandelas son más complejas que una simple explicación de una sola organización. De hecho, existen varias. La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) clasifica las arandelas planas según su grosor, con diámetros interiores y exteriores menores que la definición de arandelas planas que utiliza la organización de Estándares de los Estados Unidos (USS).

Las normas USS rigen las arandelas en pulgadas. Esta organización define el diámetro interior y exterior de las arandelas para adaptarse a roscas de pernos gruesas o de mayor diámetro. Las arandelas USS se utilizan con frecuencia en la industria automotriz. Dado que tres organizaciones especifican tres normas diferentes para arandelas simples, es evidente que su complejidad es mayor de lo que su apariencia sencilla podría sugerir.

Según Coombes de ARP, «el tamaño y la calidad de la arandela merecen una atención especial. Debe tener el grosor y el tamaño suficientes para distribuir correctamente la carga». Coombes añade: «También es fundamental que la arandela esté rectificada en paralelo y sea perfectamente plana para aquellas aplicaciones críticas con cargas de torsión elevadas. Cualquier otra cosa puede provocar una precarga desigual».

Estas arandelas tienen un diámetro exterior extragrande en proporción a su orificio central. Están diseñadas para distribuir la fuerza de sujeción, pero debido a su mayor tamaño, la carga se reparte sobre una superficie mayor. Durante muchos años, estas arandelas se utilizaron para fijar los guardabarros a los vehículos, de ahí su nombre. Las arandelas para guardabarros pueden tener un diámetro exterior mayor, pero suelen estar fabricadas con material de calibre fino.

Las arandelas partidas tienen flexibilidad axial y se utilizan para evitar que se aflojen debido a las vibraciones. Foto de www.amazon.com.

Las arandelas partidas, también llamadas arandelas elásticas o de seguridad, poseen flexibilidad axial. Se utilizan para evitar que se aflojen debido a las vibraciones. Su funcionamiento es sencillo: actúan como un resorte, ejerciendo presión sobre el objeto al que se unen y sobre la cabeza del perno o la tuerca.

ARP no fabrica estas arandelas porque la mayoría de los elementos de fijación que desempeñan un papel fundamental en el motor, la transmisión, el chasis y la suspensión se aprietan con un par de apriete específico, aplicando la fuerza de sujeción adecuada. Es prácticamente imposible que el elemento de fijación se afloje sin utilizar una herramienta.

La mayoría de los ingenieros coinciden en que una arandela elástica, al ser sometida a un par de apriete elevado, se estira hasta cierto punto. En ese caso, la arandela dividida pierde tensión e incluso puede afectar la precarga precisa de la unión.

Las arandelas de estrella tienen estrías que se extienden radialmente hacia adentro o hacia afuera para adherirse a la superficie del sustrato e impedir que el sujetador se afloje. Foto de www.amazon.com.

Las arandelas estrelladas cumplen prácticamente la misma función que las arandelas partidas. Su propósito es evitar que un elemento de fijación se afloje. Se trata de arandelas con estrías que se extienden radialmente (hacia adentro o hacia afuera) para adherirse a la superficie del componente. Por diseño, se supone que se clavan en la cabeza del perno/tuerca y en el sustrato para evitar que el elemento de fijación se afloje. Las arandelas estrelladas se utilizan normalmente con pernos y tornillos pequeños asociados a componentes eléctricos.

Para evitar la rotación y, por lo tanto, la precisión de la precarga, ARP ha desarrollado arandelas especiales con una superficie inferior dentada. El objetivo es que sujeten firmemente la pieza que se va a acoplar y proporcionen una plataforma estable.

Otro tipo de arandela especial fabricada por ARP es la arandela de inserción. Están diseñadas para proteger la parte superior de los orificios y evitar el desgaste o el colapso de la misma. Se utilizan comúnmente en culatas de cilindros, componentes del chasis y otras zonas de alto desgaste que requieren una arandela.

Es importante destacar que la lubricación es fundamental para una precarga precisa. Además de lubricar las roscas del sujetador, se recomienda aplicar una pequeña cantidad en la parte inferior de la cabeza del perno (o tuerca) o en la parte superior de la arandela. Nunca lubrique la parte inferior de la arandela (a menos que las instrucciones de instalación indiquen lo contrario), ya que esto podría provocar que gire.

Prestar atención al uso adecuado de las arandelas y a la lubricación es algo que merece la atención de todos los equipos de competición.

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