En Construcción.

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Montaje Remachado: Un Método de Conexión Tradicional en Estructuras Metálicas

El montaje remachado es un método de unión permanente de elementos estructurales metálicos que utiliza remaches (también conocidos como roblones) para fijar las piezas entre sí. Aunque ha sido ampliamente reemplazado por la soldadura y el atornillado con pernos de alta resistencia en la mayoría de las aplicaciones modernas de construcción de estructuras metálicas, el remachado todavía se utiliza en algunos casos específicos, como en la reparación de estructuras antiguas, en la fabricación de ciertos tipos de equipos o en aplicaciones donde se requiere una alta resistencia a la fatiga.

Un remache es un elemento de fijación cilíndrico que consta de una cabeza en un extremo y un vástago (cuerpo) que se deforma plásticamente durante la instalación para formar una segunda cabeza en el otro extremo, sujetando así las piezas a unir. Los remaches pueden ser de acero, aluminio, cobre u otros materiales, y se fabrican en una variedad de formas y tamaños.

En Colombia, el uso de remaches en estructuras metálicas nuevas es poco común. La Norma Sismo Resistente NSR-10, en su Título F (Estructuras Metálicas), no prohíbe explícitamente el uso de remaches, pero se enfoca principalmente en la soldadura y el atornillado como métodos de conexión. Si se utilizan remaches, se deben seguir las especificaciones de diseño y las normas técnicas aplicables, como las normas ASTM para los materiales de los remaches y las normas o recomendaciones de diseño para las conexiones remachadas (que pueden no estar explícitamente cubiertas en la NSR-10, por lo que se debe recurrir a literatura técnica especializada o a normas internacionales antiguas).

Tipos de Remaches

Existen varios tipos de remaches, que se pueden clasificar según su forma, su método de instalación y su aplicación:

• Remaches de cabeza redonda: Son los remaches más comunes, con una cabeza semiesférica.
• Remaches de cabeza avellanada: Tienen una cabeza cónica que se ajusta a un avellanado en la pieza a unir, quedando al ras de la superficie.
• Remaches de cabeza plana: Tienen una cabeza plana y delgada.
• Remaches semitubulares: Tienen un agujero parcial en el vástago, lo que facilita su deformación durante la instalación.
• Remaches tubulares: Tienen un agujero completo en el vástago.
• Remaches macizos: Son remaches sólidos, sin agujero en el vástago.
• Remaches ciegos (pop): Son remaches que se pueden instalar desde un solo lado de la pieza, sin necesidad de acceder al otro extremo. Se utilizan en aplicaciones donde el acceso es limitado.

Métodos de Instalación de Remaches

El método de instalación de los remaches depende del tipo de remache y de la aplicación. Los métodos más comunes son:

1. Remachado en Caliente (Hot Riveting)

Este método se utilizaba tradicionalmente en la construcción de estructuras metálicas de gran tamaño, como puentes y edificios. Consiste en calentar el remache a una temperatura elevada (al rojo vivo) antes de insertarlo en el agujero. Luego, se golpea el extremo del vástago con un martillo neumático o una remachadora hidráulica para formar la segunda cabeza, mientras se sujeta la cabeza original del remache con una herramienta llamada "tas". Al enfriarse, el remache se contrae, generando una fuerza de apriete entre las piezas unidas.

• Ventajas: Alta resistencia de la conexión, buena resistencia a la fatiga.
• Desventajas: Requiere equipos y personal especializados, proceso lento y laborioso, riesgo de incendio, ruido elevado, ya no es común en construcciones nuevas.

2. Remachado en Frío (Cold Riveting)

Este método se utiliza principalmente para remaches de menor diámetro y de materiales más blandos, como el aluminio o el cobre. El remache se instala a temperatura ambiente, utilizando una remachadora manual, neumática o hidráulica para deformar el vástago y formar la segunda cabeza.

• Ventajas: Más simple y económico que el remachado en caliente, no requiere calentamiento.
• Desventajas: Menor resistencia de la conexión que el remachado en caliente, limitado a remaches de menor tamaño y materiales más blandos.

3. Remachado con Remaches Ciegos (Pop Riveting)

Este método utiliza remaches ciegos, que se instalan desde un solo lado de la pieza. Se utiliza una remachadora especial (manual, neumática o eléctrica) que tira de un mandril a través del remache, expandiendo el vástago y formando la segunda cabeza.

• Ventajas: Fácil y rápido de instalar, ideal para aplicaciones donde el acceso es limitado.
• Desventajas: Menor resistencia de la conexión que los remaches macizos, no adecuado para cargas elevadas.

Proceso de Montaje Remachado (Remachado en Caliente - Tradicional)

Aunque el remachado en caliente es cada vez menos común, es importante conocer el proceso, ya que muchas estructuras antiguas lo utilizan:

1. Preparación de las piezas: Las piezas a unir se deben limpiar y alinear correctamente. Los agujeros para los remaches deben ser perforados o punzonados con un diámetro ligeramente mayor que el diámetro del vástago del remache.
2. Calentamiento del remache: El remache se calienta a una temperatura elevada (al rojo vivo, aproximadamente 900-1000°C para remaches de acero) en un horno o fragua.
3. Inserción del remache: El remache caliente se inserta rápidamente en el agujero, atravesando las piezas a unir.
4. Sujeción de la cabeza: Se utiliza una herramienta llamada "tas" para sujetar firmemente la cabeza original del remache.
5. Formación de la segunda cabeza: Se golpea el extremo del vástago del remache con un martillo neumático o una remachadora hidráulica para deformarlo plásticamente y formar la segunda cabeza. La segunda cabeza debe tener una forma y un tamaño adecuados para asegurar la resistencia de la conexión.
6. Enfriamiento del remache: El remache se enfría, contrayéndose y generando una fuerza de apriete entre las piezas unidas.

Diseño de Conexiones Remachadas

El diseño de conexiones remachadas implica determinar el tipo, diámetro, longitud y número de remaches necesarios para transmitir las cargas de diseño de forma segura. El diseño debe considerar:

• Tipo de carga: Tensión, cortante, momento flector o una combinación de ellas.
• Resistencia del remache: La resistencia del remache depende de su material, diámetro y tipo de conexión (a cortante simple o doble).
• Resistencia de las placas: La resistencia de las placas conectadas debe ser adecuada para soportar las cargas transmitidas por los remaches.
• Espaciamiento entre remaches: El espaciamiento entre remaches y la distancia a los bordes de las placas deben cumplir con los requisitos mínimos establecidos en las normas de diseño para evitar fallas prematuras.
• Tipo de junta: A tope, solape, etc.
• Número de planos de corte: Si el remache trabaja a cortante simple o doble.

Aunque la NSR-10 no proporciona reglas detalladas para el diseño de conexiones remachadas (dado su uso limitado en construcciones nuevas), se puede recurrir a literatura técnica especializada y a normas antiguas que sí cubrían este tipo de conexiones.

Inspección de Conexiones Remachadas

La inspección de conexiones remachadas debe verificar:

• Que se hayan utilizado los remaches correctos: Tipo, material, diámetro y longitud.
• Que los remaches estén correctamente instalados: Que las cabezas estén bien formadas y ajustadas a las placas, que no haya remaches flojos, torcidos o dañados.
• Que no haya grietas en las placas alrededor de los remaches.
• Que el espaciamiento entre remaches y la distancia a los bordes cumplan con los requisitos del diseño.

La inspección puede incluir:

• Inspección visual: Es el método principal.
• Golpeteo con martillo: Para detectar remaches flojos (un remache flojo producirá un sonido hueco).
• Ensayos no destructivos (END): En algunos casos, se pueden utilizar END como líquidos penetrantes o partículas magnéticas para detectar grietas en las placas alrededor de los remaches.

Ventajas y Desventajas del Montaje Remachado (en comparación con la soldadura y el atornillado)

Ventajas

• Alta resistencia a la fatiga: Las conexiones remachadas, especialmente las realizadas en caliente, tienen una buena resistencia a la fatiga, lo que las hace adecuadas para estructuras sometidas a cargas cíclicas.
• No requiere personal altamente calificado (para remachado en frío y con remaches ciegos): La instalación de remaches en frío y remaches ciegos es relativamente sencilla y no requiere soldadores calificados. El remachado en caliente sí requiere personal especializado.
• No se ve afectado por las condiciones climáticas (en la misma medida que la soldadura): El remachado se puede realizar en condiciones climáticas adversas (lluvia, viento) que dificultarían la soldadura.
• Inspección visual sencilla (en muchos casos): La inspección de las conexiones remachadas es relativamente sencilla y se puede realizar principalmente mediante inspección visual.
• No altera la microestructura del material: A diferencia de la soldadura. (Excepto en la zona muy cercana a un remache colocado en caliente).

Desventajas

• Menor resistencia que la soldadura: Las conexiones remachadas generalmente tienen una menor resistencia que las conexiones soldadas.
• Mayor peso: Las conexiones remachadas son más pesadas que las conexiones soldadas o atornilladas, debido al peso de los remaches y a la necesidad de solapar las placas en muchos casos.
• Mayor costo (en muchos casos): El proceso de remachado, especialmente el remachado en caliente, puede ser más costoso que la soldadura o el atornillado, debido a la mano de obra y los equipos requeridos.
• Ruido (en el remachado en caliente): El remachado en caliente es un proceso muy ruidoso.
• Limitaciones de diseño: El remachado puede tener limitaciones en cuanto a las formas y geometrías de las conexiones que se pueden realizar.
• Proceso menos flexible: Una vez que se ha instalado un remache, es difícil de remover o reemplazar.
• Apariencia: Las cabezas de los remaches pueden no ser estéticamente agradables en algunas aplicaciones.

Aplicaciones del Montaje Remachado

Aunque el remachado ha sido reemplazado en gran medida por la soldadura y el atornillado en la construcción de nuevas estructuras metálicas, todavía se utiliza en algunas aplicaciones específicas, como:

• Reparación y refuerzo de estructuras antiguas: Muchas estructuras metálicas antiguas, como puentes y edificios históricos, fueron construidas con remaches. El remachado puede ser el método más adecuado para reparar o reforzar estas estructuras, ya que es compatible con el sistema de conexión original y no requiere la aplicación de calor (en el caso del remachado en frío), que podría dañar los materiales existentes.
• Fabricación de ciertos tipos de equipos: El remachado todavía se utiliza en la fabricación de algunos tipos de equipos, como aviones, vagones de ferrocarril, carrocerías de vehículos, tanques y recipientes a presión, donde se requiere una alta resistencia a la fatiga y una buena estanqueidad.
• Aplicaciones especiales: En algunos casos, el remachado puede ser la mejor opción para unir materiales diferentes (por ejemplo, metal con plástico o composite) o para aplicaciones donde se requiere una unión que no genere chispas (por ejemplo, en entornos explosivos).
• Construcción de estructuras ligeras: Los remaches ciegos se utilizan en la construcción de estructuras ligeras, como paneles de revestimiento, conductos de aire acondicionado y elementos de carpintería metálica.

Consideraciones para Colombia y Bogotá

• NSR-10: Si bien la NSR-10 no se enfoca en el remachado, si se utiliza, se deben cumplir los requisitos generales de diseño y calidad, y se deben utilizar normas técnicas reconocidas para el diseño y la instalación de las conexiones remachadas.
• Disponibilidad de remaches y equipos: La disponibilidad de remaches de diferentes tipos, materiales y tamaños, así como de equipos de remachado, puede ser limitada en el mercado colombiano, en comparación con los pernos de alta resistencia y los equipos de soldadura.
• Mano de obra: La mano de obra calificada para el remachado en caliente es escasa en Colombia, ya que es una técnica que se utiliza cada vez menos. Sin embargo, existen operarios capacitados para la instalación de remaches en frío y remaches ciegos.
• Estructuras existentes: En Bogotá y otras ciudades de Colombia, existen edificios y puentes antiguos construidos con remaches, que pueden requerir reparaciones o refuerzos utilizando este método.

Tabla: Tipos de Remaches y sus Aplicaciones

Tabla: Métodos de Instalación de Remaches

Tabla: Comparación entre Remachado, Soldadura y Atornillado

Ejemplo: Lista de Verificación para Montaje Remachado (Simplificada)