Arandela (hardware)

Una arandela es una placa delgada (normalmente en forma de disco, pero a veces cuadrada) con un orificio (normalmente en el medio) que normalmente se utiliza para distribuir la carga de un elemento de fijación roscado , como un perno o una tuerca . Otros usos son como espaciador, resorte ( arandela Belleville , arandela ondulada), almohadilla de desgaste, dispositivo indicador de precarga , dispositivo de bloqueo y para reducir la vibración ( arandela de goma ).

Las arandelas suelen ser de metal o plástico . Las uniones atornilladas de alta calidad requieren arandelas de acero endurecido para evitar la pérdida de precarga debido al efecto Brinell después de aplicar el par . Las arandelas también son importantes para evitar la corrosión galvánica , en particular al aislar los tornillos de acero de las superficies de aluminio. También se pueden utilizar en aplicaciones rotativas, como cojinete. Una arandela de empuje se utiliza cuando no se necesita un cojinete de elementos rodantes , ya sea desde una perspectiva de costo-rendimiento o debido a restricciones de espacio. Se pueden utilizar recubrimientos para reducir el desgaste y la fricción, ya sea endureciendo la superficie o proporcionando un lubricante sólido (es decir, una superficie autolubricante).

Se desconoce el origen de la palabra. El primer uso registrado de la palabra fue en 1346; sin embargo, la primera vez que se registró su definición fue en 1611. ^[1]

Las juntas de goma o fibra que se utilizan en grifos (o canillas, válvulas y otras conexiones de tuberías) como sello contra fugas de agua a veces se denominan coloquialmente arandelas ; pero, si bien pueden parecer similares, las arandelas y las juntas generalmente están diseñadas para diferentes funciones y se fabrican de manera diferente.

La mayoría de las lavadoras se pueden clasificar en tres grandes tipos:

• Arandelas simples , que distribuyen la carga y evitan daños en la superficie que se está fijando, o proporcionan algún tipo de aislamiento, como eléctrico.
• Arandelas elásticas , que tienen flexibilidad axial y se utilizan para evitar que se fijen o aflojen debido a las vibraciones.
• Arandelas de bloqueo , que impiden la fijación o el aflojamiento impidiendo el giro al desenroscarse el dispositivo de fijación; las arandelas de bloqueo también suelen ser arandelas elásticas.

Nombre(s)	Imagen	Descripción
Arandela simple (o "arandela plana")		Anillo o anillo plano , generalmente de metal, que se utiliza para distribuir la carga de un elemento de fijación atornillado. Además, se puede utilizar una arandela plana cuando el orificio tiene un diámetro mayor que la tuerca de fijación. [2] [3]
Arandela de guardabarros (EE. UU.), arandela de centavo, arandela de guardabarros o "arandela de reparación" (Reino Unido)		Una arandela plana con un diámetro exterior particularmente grande en proporción a su orificio central. Estas se utilizan comúnmente para distribuir la carga en chapas metálicas delgadas y reciben su nombre por su uso en los guardabarros de los automóviles . También se pueden utilizar para hacer una conexión a un orificio que se ha agrandado por el óxido o el desgaste. En el Reino Unido, el nombre proviene originalmente del tamaño del antiguo penique británico . En el Reino Unido, la mayoría de las industrias se refieren a todas las arandelas de gran diámetro exterior como arandelas de penique, incluso cuando el diámetro exterior es hasta el doble del tamaño del antiguo penique. Una forma arcaica de esta arandela se vendía como "reparador de ollas", normalmente en pequeñas cantidades a través de un ferretero minorista. Incluía dos arandelas, una tuerca, un perno y una arandela de sellado de goma, corcho o lámina de fibra. Podían utilizarse para sellar pequeños agujeros, manchas de óxido o conexiones de tuberías retiradas en tanques de agua o grandes recipientes para cocinar.
Tuerca y tornillo con arandela esférica		Parte de una tuerca autoalineable ; es una arandela con una superficie redondeada, que está diseñada para usarse junto con una tuerca de acoplamiento para permitir hasta varios grados de desalineación entre las piezas. [4]
Placa de anclaje o arandela de pared		Una placa o arandela grande conectada a una barra de unión o un perno. Las placas de anclaje se utilizan en las paredes exteriores de los edificios de mampostería para reforzar la estructura. Al ser visibles, muchas placas de anclaje se fabrican con un estilo decorativo. [5]
Arandela de torsión		Se utiliza en carpintería en combinación con un perno de carruaje ; tiene un orificio cuadrado en el centro en el que encaja el perno de carruaje. Los dientes o puntas de la arandela se clavan en la madera, lo que evita que el perno gire libremente cuando se aprieta una tuerca. [6]

Nombre(s)	Imagen	Descripción
Arandela Belleville , también llamada arandela elástica ahuecada o arandela cónica		Una arandela con una forma ligeramente cónica, que proporciona una fuerza axial cuando se deforma. La superficie puede ser dentada, lo que mejorará las capacidades de bloqueo. [4]
Resorte de disco curvo		Similar a una arandela Belleville, excepto que la arandela está curvada en una sola dirección, por lo tanto, solo hay cuatro puntos de contacto. A diferencia de las arandelas Belleville, ejercen solo presiones ligeras. [7]
Lavadoras de ondas		Una arandela con una "onda" en la dirección axial, que proporciona presión de resorte cuando se comprime. Las arandelas onduladas, de tamaño comparable, no producen tanta fuerza como las arandelas Belleville. En Alemania, a veces se utilizan como arandelas de seguridad, pero son menos efectivas que otras opciones. [a] [8]
Arandela partida o arandela de seguridad con resorte		Un anillo partido en un punto y doblado en forma helicoidal. Esto hace que la arandela ejerza una fuerza de resorte entre la cabeza del sujetador y el sustrato, lo que mantiene la arandela firme contra el sustrato y la rosca del perno firme contra la rosca de la tuerca o el sustrato, creando más fricción y resistencia a la rotación. Las normas aplicables son ASME B18.21.1, DIN 127 B y la Norma Militar de los Estados Unidos NASM 35338 (anteriormente MS 35338 y AN-935). [9] Las arandelas elásticas tienen una hélice hacia la izquierda y permiten apretar la rosca solo en dirección hacia la derecha, es decir, en el sentido de las agujas del reloj. Cuando se aplica un movimiento de giro hacia la izquierda, el borde elevado muerde la parte inferior del perno o la tuerca y la parte a la que está atornillado, lo que resiste el giro. Por lo tanto, las arandelas elásticas son ineficaces en roscas hacia la izquierda y superficies endurecidas [ cita requerida ] . Además, no se deben utilizar junto con una arandela plana debajo de la arandela elástica, ya que esto aísla la arandela elástica de morder el componente que resistirá el giro. El uso y la eficacia de las arandelas de seguridad elásticas han sido debatidos, y algunas publicaciones [10] [ ¿quién? ] desaconsejan su uso debido a que, cuando están apretadas, la arandela queda plana contra el sustrato y no ofrece más resistencia a la rotación que una arandela normal con el mismo par de torsión. Un manual de la NASA de 1990 afirma: "En resumen, una arandela de seguridad de este tipo es inútil para bloquear". [4] [11] Sin embargo, una arandela elástica seguirá sujetando el perno contra el sustrato y mantendrá la fricción cuando se afloje ligeramente, mientras que una arandela simple no lo hará. [a] La ventaja de las arandelas de seguridad elásticas reside en su forma trapezoidal. Cuando se las comprime hasta alcanzar cargas cercanas a la resistencia de prueba del perno, se tuercen y se aplanan. Esto reduce la tasa de elasticidad de la unión atornillada, lo que le permite mantener más fuerza con los mismos niveles de vibración. Esto evita que se aflojen. [12]
Arandela dentada, arandela dentada o arandela de estrella [8]		Una arandela con estrías que se extienden radialmente hacia adentro o hacia afuera para morder la superficie del cojinete . Este tipo de arandela es especialmente eficaz como arandela de seguridad cuando se utiliza con un sustrato blando, como aluminio o plástico, [8] y puede resistir la rotación más que una arandela simple en superficies duras, ya que la tensión entre la arandela y la superficie se aplica sobre un área mucho más pequeña (los dientes). Hay cuatro tipos: interna, externa, combinada y avellanada. El estilo interno tiene las estrías a lo largo del borde interior de la arandela, lo que las hace más agradables estéticamente. [13] El estilo externo tiene las estrías alrededor del borde exterior, lo que proporciona un mejor poder de sujeción, debido a la mayor circunferencia. [14] El estilo combinado tiene estrías en ambos bordes, para un máximo poder de sujeción. [15] El estilo avellanado está diseñado para usarse con tornillos avellanados. [16] Las arandelas dentadas también se utilizan para la conexión a tierra cuando es necesario unir eléctricamente un terminal o un objeto metálico a una superficie. Los dientes de la arandela cortan óxidos, pinturas u otros acabados de la superficie y proporcionan una ruta conductora hermética al gas. En estas aplicaciones, la arandela no se coloca debajo de la cabeza del tornillo (o debajo de la tuerca), sino entre las superficies que se van a unir. [17]
Arandela de lengüeta		Una arandela de seguridad que funciona con una pestaña lateral que se puede doblar para colocarla contra una tuerca. Metálica o no metálica, la ranura de la arandela de seguridad impide la rotación con respecto al eje o al sujetador. Las variaciones incluyen simple, múltiple, formada y plana. [18]
Arandela de seguridad de cuña		Una arandela endurecida de dos piezas con dientes radiales en el exterior para sujetar tanto el sujetador como la superficie de montaje. Las dos mitades de esta arandela forman una costura en cuña, lo que requiere que se coloque tensión adicional en el sujetador para que se separen después de apretar. Si bien generalmente son más caras por pieza, estas arandelas brindan la mayor cantidad de prevención de aflojamiento por vibración. [19]

Las arandelas de seguridad, las contratuercas , las tuercas de seguridad y el líquido fijador de roscas son formas de evitar que la vibración afloje una unión atornillada .

El término arandela se aplica a menudo a varios tipos de juntas, como las que se utilizan para sellar la válvula de control en los grifos .

Nombre(s)	Imagen	Descripción
Tuerca Keps o tuerca K-lock		Una tuerca con una arandela giratoria libre integrada; el montaje es más fácil porque la arandela está cautiva.
Arandela autoalineable		Una arandela de dos partes: una parte tiene una superficie esférica convexa, que se acopla con una superficie cóncava en la otra parte, para permitir el ajuste a una superficie que no es perpendicular al eje del tornillo o tuerca de fijación, de manera similar a una arandela esférica y una tuerca autoalineable.
Lavadora de sombreros de copa		Un tipo de arandela de hombro que se utiliza en plomería para la instalación de grifos.
Arandela de hombro aislante		Se utilizan para aislar eléctricamente un tornillo de montaje de la superficie a la que lo fija. Suelen estar hechos de nailon, pero también de teflón, PEEK u otros plásticos para soportar temperaturas más altas.
Arandela con llave		Una arandela con una llave para evitar la rotación, y se utiliza para bloquear dos tuercas en su lugar, sin permitir que el torque aplicado a la tuerca superior haga que la tuerca inferior también gire (como en un juego de dirección roscado en una bicicleta ).
Arandela limitadora de par		Un tipo de arandela utilizada en una variedad de aplicaciones sensibles al torque, diseñada para limitar el torque a un nivel predeterminado y no más allá.
Lavadora Dowty		Tiene un anillo de goma central para proporcionar un sellado fuerte contra líquidos o gases a alta presión.

La norma de arandela métrica DIN 125 se refiere a los subtipos A y B. La norma ISO 7089 las denomina Forma A y la norma ISO 7090 las denomina Forma B. Todas tienen el mismo tamaño general, pero la Forma B está biselada en un lado.

Las arandelas se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales que incluyen, entre otros: ^[22]

• Acero : acero al carbono , acero para resortes , acero inoxidable A2 (304) y acero inoxidable A4 (316/316L)
• Metales no ferrosos : cobre , latón , aluminio , titanio , hierro , bronce y zinc.
• Aleación : bronce de silicio , Inconel , Monel y Hastelloy
• Plástico – Termoplásticos y polímeros termoendurecibles como el polietileno , PTFE (teflón) ^[23]
• Nailon – Nailon 6 , Nailon 66 , Nylatron y Tecamid MDS ^[24]
• Especialidad: Fibras , cerámicas , caucho , fieltro , cuero , bimetales y mica.
• Fenólico : el material tiene un buen aislamiento eléctrico, es liviano, resistente, tiene una baja absorción de humedad, es resistente al calor y es resistente a los productos químicos y la corrosión. Las arandelas fenólicas son sustitutos de las arandelas metálicas planas en los casos en que se requiere aislamiento eléctrico. Las arandelas fenólicas se estampan a partir de láminas grandes de material fenólico. El término "arandela fenólica" a veces se usa para las arandelas estampadas a partir de materiales laminados como papel, lona y Mylar .

Se utilizan diversas técnicas para mejorar las propiedades de resistencia a la corrosión de determinados materiales de arandelas:

• Recubrimientos metálicos: los recubrimientos típicos que se utilizan para producir arandelas resistentes a la corrosión son el zinc, el cadmio y el níquel. El recubrimiento de zinc actúa como una capa superficial de sacrificio que cae víctima de los materiales corrosivos antes de que el material de la arandela pueda resultar dañado. El cadmio produce una superficie protectora de alta calidad, pero es tóxico, tanto biológicamente como ambientalmente. Los recubrimientos de níquel agregan protección contra la corrosión solo cuando el acabado es denso y no poroso.
• Galvanoplastia : este método implica recubrir la lavadora mediante deposición electrolítica utilizando metales como cromo o plata .
• Fosfatado: Se logra una superficie resistente pero abrasiva incorporando una capa de fosfato de zinc y aceite protector contra la corrosión.
• Coloración amarronada o azulada: la exposición de la arandela (normalmente de acero) a un compuesto químico o a una solución de sal alcalina provoca una reacción química oxidante que da lugar a una superficie coloreada resistente a la corrosión. La integridad del revestimiento se puede mejorar tratando el producto terminado con un aceite que desplace el agua.
• Recubrimiento químico: esta técnica utiliza una aleación de níquel y fósforo que se precipita sobre la superficie de la arandela, creando una superficie extremadamente resistente a la corrosión y la abrasión. ^[25]

El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) proporciona estándares para arandelas planas de uso general. El tipo A es una serie de arandelas de acero con tolerancias amplias, donde la precisión no es crítica. El tipo B es una serie de arandelas planas con tolerancias más estrictas donde los diámetros externos se clasifican como "estrechos", "regulares" o "anchos" para tamaños de pernos específicos. ^[26]

No debe confundirse "tipo" con "forma" (aunque a menudo se hace). La norma británica para arandelas metálicas de series métricas (BS4320), escrita en 1968, acuñó el término "forma". Las formas van de la A a la G y dictan el diámetro exterior y el espesor de las arandelas planas.

• Forma A: Diámetro normal, espesor normal.
• Forma B: Diámetro normal, espesor ligero.
• Forma C: Diámetro grande, espesor normal.
• Forma D: Gran diámetro, espesor ligero.
• Forma E: Diámetro normal, espesor normal
• Forma F: Diámetro grande, espesor normal.
• Forma G: diámetro mayor, mayor espesor.
  Los distribuidores utilizan con bastante libertad el término "forma" de arandela al comparar diferentes tipos de materiales de arandelas. En relación con la norma BS4320 en particular, las formas de arandela "A" a "D" inclusive se denominan arandelas de "metal brillante" y se suministran con acabado propio en varios metales, incluidos: aleaciones de acero, latón, cobre, etc. Mientras que las formas de arandela "E" a "G" inclusive de la norma BS4320 se denominan arandelas de acero dulce "negras" (sin revestimiento), que normalmente se especifican con una condición de suministro de revestimiento protector complementario.

En la siguiente tabla se enumeran las arandelas de tamaños métricos estándar equivalentes a BS4320 Formulario A. Las medidas de la tabla se refieren a las dimensiones de las arandelas como se describe en el dibujo. Las especificaciones para arandelas planas métricas estándar se conocían como DIN 125 (retirada) y se reemplazaron por ISO 7089. Las normas DIN (Deutsches Institut für Normung - Instituto Alemán de Normalización) se emiten para una variedad de componentes, incluidos los sujetadores industriales como arandelas planas métricas DIN 125. Las normas DIN siguen siendo comunes en Alemania, Europa y en todo el mundo, aunque se está llevando a cabo la transición a las normas ISO. Las normas DIN continúan utilizándose para piezas que no tienen equivalentes ISO o para las que no hay necesidad de estandarización. ^[27]

• Protector de brocas
• Clavija
• Estándar de subprocesos unificados

• Parmley, Robert. (2000). "Sección 11: Arandelas". Libro ilustrado de componentes mecánicos. Nueva York: McGraw Hill. ISBN 0070486174 Dibujos, diseños y análisis de diversos usos de las arandelas. 

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Arandelas (hardware) .

• (http://www.fastenerdata.co.uk/flat-washers Dimensiones de las arandelas Global
• Dimensiones de arandelas planas ASME (Tipo A y Tipo B)
• Dimensiones típicas de arandelas planas de EE. UU. Diámetro interior y exterior de arandelas USS, SAE, Fender y NAS (mm)
• Arandelas planas tipo B según la norma nacional estadounidense (ANSI)
• Arandelas planas SAE Arandelas lisas tipo A
• Dimensiones combinadas de arandelas planas USS y SAE
• Tabla de espesores de arandelas planas Espesores de calibre de acero, no métricos
• Arandelas de seguridad divididas: verdad y mito Hill Country Engineering
• Uso de lavadoras Diseño de máquinas - Uso de lavadoras