Un tornillo que se afloja en servicio es un problema de calidad en un vehículo de pasajeros. En un vehículo ferroviario, puede costar una certificación -o algo peor. Quienes fabrican vehículos ferroviarios o suministran componentes para ellos operan dentro de un marco normativo que trata sistemáticamente las uniones atornilladas como conexiones de fijación críticas para la seguridad. Este artículo explica las normas relevantes, los riesgos físicos implicados y los requisitos de medición que imponen a la fabricación y al aseguramiento de la calidad.
El marco normativo: de DIN 25201 a DIN EN 17976
Durante décadas, DIN 25201 fue la directriz de diseño de referencia para uniones atornilladas en la fabricación de vehículos ferroviarios. La norma nacional constaba de siete partes, organizadas sistemáticamente por ámbito de aplicación -abarcando el diseño mecánico y eléctrico, el bloqueo, la protección anticorrosión, las dimensiones de interfaz y el montaje-. La Parte 1 clasificaba las uniones atornilladas en categorías de riesgo y casos de apriete, lo que ejerció una influencia significativa en el diseño orientado a la seguridad.
Desde marzo de 2025 rige una nueva norma: DIN EN 17976 regula ahora las uniones atornilladas en vehículos ferroviarios. Sustituye a la anterior DIN 25201 y establece nuevos requisitos para el personal cualificado. DIN EN 17976:2025-03 armoniza los requisitos estructurales, relacionados con la seguridad y funcionales para las uniones atornilladas en la fabricación de vehículos ferroviarios en toda Europa.
El endurecimiento de los requisitos es sustancial: las clases de riesgo, la cualificación del personal y la documentación adquieren un protagonismo mucho mayor, dejando claro que las uniones atornilladas deben tratarse ahora con el mismo rigor que las uniones soldadas. Para los responsables de calidad, esto significa que los requisitos que antes se aplicaban principalmente a las soldaduras se extienden ahora estructuralmente a las uniones atornilladas.
Un elemento nuevo clave atañe a la formación obligatoria: "La norma actualizada estipula ahora que el personal implicado debe formarse previamente conforme a VDI/VDE-MT 2637", explica Catrin Junkers, directora gerente de la Academia de Uniones Atornilladas (AdSV).
Qué endurece concretamente la nueva norma
Por primera vez, la nueva norma define -junto a los ya detallados requisitos de protección contra el autoafojamiento- especificaciones concretas para la acción de resorte residual durante el proceso de aflojamiento. Esto es fundamental para el diseño ligero y la seguridad operacional.
Además: el foco se sitúa en un enfoque de doble seguridad frente tanto al aflojamiento como al autoafojamiento. Los elementos obsoletos como las arandelas de muelle ya no están permitidos. Quienes hayan confiado en arandelas de muelle como medida antiafojamiento deben revisar sus diseños.
DIN EN 15085: el marco de calidad para las uniones de ensamblaje
Junto a la norma de atornillado, DIN EN 15085 se aplica a todo el ámbito de las uniones de ensamblaje en la fabricación de vehículos ferroviarios. DIN EN 15085 es una norma europea desarrollada específicamente para la soldadura de vehículos ferroviarios y sus componentes. Sirve como referencia para fabricantes, proveedores y operaciones de mantenimiento implicados en la producción y el mantenimiento de vehículos ferroviarios.
Para los proveedores, esto es especialmente relevante: no solo los grandes fabricantes -como Alstom/Bombardier, Stadler Rail o Siemens Transportation- están afectados. Los proveedores que suministran subconjuntos como techos, paredes laterales o bastidores inferiores a los grandes integradores de sistemas están igualmente sujetos a esta norma.
En el contexto de la tecnología de atornillado, DIN EN 15085 proporciona el marco de calidad global: cualquier proveedor certificado debe demostrar que sus procesos de fabricación -incluidas las uniones atornilladas- están documentados, cualificados y auditables. La unión atornillada no es, por tanto, una cuestión de montaje aislada, sino parte de un sistema de gestión de calidad certificado.
VDI/VDE 2862: clasificación de casos de atornillado en la práctica
La directriz VDI/VDE 2862 se desarrolló originalmente para la industria del automóvil, pero desde entonces se ha consolidado como herramienta intersectorial. La directriz define los requisitos de supervisión para las operaciones de atornillado en producción en serie, diferenciados en tres categorías de casos de atornillado (A, B, C) con requisitos fundamentalmente distintos en cuanto a herramientas, documentación, calibración y capacidad de proceso.
Una visión general de las tres categorías:
| Klasse | Bezeichnung | Risiko bei Ausfall | Anforderung |
|---|---|---|---|
| A | Sicherheitskritisch | Gefahr für Leib und Leben sowie Umwelt | Höchste Anforderungen: vollständige Schraubdaten, Dokumentation, kalibrierte Werkzeuge, PFU |
| B | Funktionskritisch | Funktionsausfall / Liegenbleiber | Mittlere Anforderungen: Werkzeugeignung, Prozessüberwachung |
| C | Unkritisch | Ärgerlich, aber keine Sicherheits- oder Funktionsbeeinträchtigung | Basisanforderungen |
Las uniones atornilladas se clasifican como "críticas para la seguridad" en la Categoría A cuando su fallo supone un "riesgo para la vida, la integridad física y el medio ambiente". En la fabricación de vehículos ferroviarios, numerosas uniones entran en esta categoría: fijaciones de bogies, tornillos del sistema de frenos y uniones de enganche.
Un problema frecuente en la práctica: muchas operaciones clasifican sistemáticamente sus casos de atornillado de forma incorrecta -generalmente a la baja, como Clase B o C, aunque la relevancia para la seguridad exigiría una designación de Clase A-. Solo lo descubren durante una auditoría IATF. En la fabricación de vehículos ferroviarios, una clasificación errónea puede generar además riesgos de certificación.
Cuando existe un caso de atornillado de Categoría A crítico para la seguridad, todos los datos de atornillado deben estar disponibles conforme a la directriz. Esto incluye el par de apriete, el ángulo de giro, la identificación de la herramienta y la marca de tiempo -completos y totalmente trazables-.
El efecto Junker: por qué la vibración afloja los tornillos
El problema físico central en la fabricación de vehículos ferroviarios es el autoafojamiento bajo vibración. El autoafojamiento es un proceso en el que las uniones atornilladas experimentan una pérdida progresiva de la fuerza de precarga durante el servicio, lo que puede conducir en última instancia al fallo completo de la unión. Se produce cuando las cargas pico provocan deslizamiento en el contacto de la rosca o bajo la cabeza del tornillo, y está impulsado por el momento del ángulo de avance de la rosca que -una vez superada la fricción estática- hace que el tornillo o la tuerca giren hasta aflojarse.
Hace casi 60 años comenzó en serio la investigación sobre las causas del aflojamiento de tornillos. El ingeniero alemán Gerhard Junker sentó las bases de los métodos y teorías modernos orientados a prevenir el autoafojamiento en uniones atornilladas. El ensayo Junker según DIN 65151 permite cuantificar la pérdida de fuerza de precarga en función de la duración de la carga dinámica.
Las uniones sometidas a carga transversal son especialmente vulnerables: las uniones atornilladas en las que las piezas sujetas se cargan transversalmente -es decir, perpendicular al eje del tornillo- se consideran especialmente propensas al autoafojamiento. Esta es precisamente la condición de carga que se produce de forma continua en servicio ferroviario a través de impactos de vía, negociación de curvas y maniobras de frenado.
Prevención del desapriete ≠ prevención del aflojamiento
DIN EN 17976 distingue explícitamente entre la seguridad frente al desapriete (movimiento rotacional del tornillo/tuerca) y la seguridad frente al aflojamiento (pérdida de la fuerza de precarga sin rotación). Ambos mecanismos requieren medidas de diseño diferentes. Un elemento de bloqueo que solo impide el desapriete no protege contra las pérdidas por asentamiento, y viceversa.
Pérdidas de asentamiento y par de reapriete: el riesgo subestimado
Junto al efecto Junker, el asentamiento es un segundo mecanismo clave que impulsa la pérdida de precarga. El asentamiento describe la nivelación de las asperezas superficiales -afectando tanto a las interfaces de componente y superficie de contacto como a las superficies de los propios elementos de fijación-. El asentamiento se produce típicamente de forma inmediata durante el proceso de apriete y poco después.
Con la fluencia -el flujo de material dependiente del tiempo- pueden producirse pérdidas de precarga significativamente mayores, que se extienden a lo largo de un período de tiempo mucho más prolongado. En materiales ligeros -cada vez más relevantes en la construcción moderna de vehículos ferroviarios- este efecto es especialmente pronunciado.
La consecuencia: para reducir la pérdida de precarga causada por la recuperación elástica del conjunto atornillado completo, el asentamiento y la deformación plástica, se recomienda reapretar la unión. El par de reapriete debe documentarse -no solo como registro de calidad, sino como requisito previo para la certificación-.
Inspección del par residual: el núcleo de la verificación en auditoría
La verificación del par residual (también conocida como medición del par de rotura) es el instrumento central para evaluar el estado real de una unión atornillada ya apretada. Mide el par necesario para girar el tornillo más allá de su posición instalada -sin aflojarlo-.
Para los casos de atornillado de Categoría A según VDI/VDE 2862, esta verificación no es una característica de calidad opcional -es parte integral del seguimiento de proceso requerido-. En la auditoría de certificación de vehículos ferroviarios, se exige como evidencia de que la fuerza de precarga se encuentra dentro del rango especificado.
El Q-CHECK® de GWK es el QS- y Audit-Werkzeug diseñado específicamente para esta tarea. Con un rango de medición de 3 a 1.000 Nm y una precisión de ±1 % entre el 10 y el 100 % del rango nominal, cubre el espectro completo de uniones atornilladas presentes en vehículos ferroviarios. La memoria interna de 2 GB permite la captura continua de los resultados de inspección directamente en el punto de instalación -sin pérdida de datos incluso con volúmenes elevados-.
Solicite una evaluación de sus uniones atornilladas críticas para la seguridad: le mostraremos qué tecnología de medición es la adecuada para sus requisitos de homologación y auditoría.
Analice su proceso de atornillado ferroviarioAnálisis par-ángulo: comprender el caso de atornillado
Antes de que un proceso pase a producción en serie, debe comprenderse en su totalidad. El análisis par-ángulo ofrece la imagen completa de una unión atornillada: el comportamiento de apriete, las influencias de fricción, la localización del límite elástico y el comportamiento de la fuerza de asentamiento se hacen visibles -no como un único dato, sino como una curva-.
El QUANTEC MCS® de GWK es la herramienta de análisis diseñada exactamente para esta tarea. Su medición de ángulo sin punto de referencia fijo captura simultáneamente y en tiempo real el par y el ángulo de giro. La robusta construcción de aluminio-titanio está concebida para su uso en condiciones de producción exigentes. La precisión de ±1 % entre el 10 y el 100 % del rango nominal garantiza que incluso las desviaciones menores en el comportamiento de apriete sean detectadas -relevante, por ejemplo, al evaluar elementos de bloqueo o validar procesos de reapriete-.
Los resultados pueden analizarse y archivarse directamente en QuanLab Pro® -un requisito previo para la documentación completa que exigen las autoridades de certificación y los auditores en la fabricación de vehículos ferroviarios-.
Montaje en serie documentado: el OPERATOR® en aplicaciones ferroviarias
El análisis por sí solo no es suficiente para la producción en serie. Los casos de atornillado de Categoría A requieren un montaje guiado y documentado, en el que cada operación de atornillado individual queda registrada con la identificación de la herramienta, el valor de par, el ángulo de giro y la marca de tiempo.
El OPERATOR® de GWK cumple este requisito. El sistema modular de cuadradillo intercambiable permite su uso en diferentes tamaños de tornillo sin cambio de herramienta. La transmisión de datos por WLAN garantiza la integración directa con los sistemas de gestión de calidad aguas arriba. Para una integración completa en líneas de producción, el OPERATOR® EST01 está disponible con comunicación PLC y Open Protocol.
Trazabilidad DAkkS: la base para la certificación y la auditoría
Todos los resultados de medición son tan fiables como la calibración de las herramientas utilizadas para obtenerlos. En la fabricación de vehículos ferroviarios -como en todas las industrias críticas para la seguridad- la trazabilidad DAkkS no es un valor añadido opcional; es un requisito.
GWK opera un laboratorio de calibración acreditado por DAkkS para herramientas de par y ángulo. La máquina de ensayo totalmente automatizada DWPM-1000® calibra llaves de par y ángulo con clase de precisión 0,2 -la clase más alta disponible para esta categoría de herramientas-. Para las empresas que no pueden o prefieren no enviar sus herramientas para calibración, se dispone de un servicio de calibración móvil.
Para las empresas que trabajan ocasionalmente en proyectos de vehículos ferroviarios o necesitan cubrir picos de demanda, GWK ToolRent® proporciona instrumentos calibrados bajo demanda -disponibles semanal, mensual o anualmente, con envío a todo el mundo-.
Lista de verificación: atornillado conforme a normas en la fabricación de vehículos ferroviarios
Categorice todas las uniones atornilladas como A, B o C según VDI/VDE 2862. Las uniones relevantes para la seguridad (bogie, freno, acoplamiento) pertenecen habitualmente a la Categoría A. La clasificación incorrecta a una categoría inferior es un hallazgo frecuente en auditorías.
Para las uniones de Categoría A: realice un análisis par-ángulo con el QUANTEC MCS®. Documente los coeficientes de rozamiento, el comportamiento de apriete y las pérdidas por asentamiento. Seleccione los elementos de bloqueo según DIN EN 17976 — las arandelas de muelle no están permitidas.
Lleve a cabo el montaje en serie con la herramienta de producción OPERATOR®. Registre cada unión atornillada con par, ángulo, ID de herramienta y marca de tiempo. Para la integración con PLC: utilice el OPERATOR® EST01.
Una vez transcurrida la fase de asentamiento, realice una inspección del par residual con el Q-CHECK®. Almacene los resultados sin lagunas. Defina y respete los intervalos de inspección.
Calibre todas las herramientas de medición y montaje con calibración trazable a DAkkS. Mantenga los certificados de calibración disponibles para la documentación de homologación y las auditorías. Utilice GWK ToolRent® para equipos de alquiler calibrados cuando sea necesario.
Con la entrada en vigor de DIN EN 17976:2025-03, la formación del personal que interviene en operaciones de atornillado según VDI/VDE-MT 2637 es obligatoria. Documente los registros de formación para las auditorías.
Conclusión
Las uniones atornilladas en la fabricación de vehículos ferroviarios no son una tarea rutinaria. Las uniones atornilladas en vehículos ferroviarios y sobre ellos son críticas para la seguridad -y los requisitos así lo reflejan-. Con DIN EN 17976:2025-03, estos requisitos se han armonizado y endurecido en toda Europa. Quien siga trabajando hoy con DIN 25201 ya no cumple la normativa vigente.
La respuesta en tecnología de medición a estos requisitos está claramente estructurada: análisis del caso de atornillado con el QUANTEC MCS®, montaje en serie documentado con el OPERATOR®, inspección de auditoría del par residual con el Q-CHECK® -todas las herramientas calibradas con precisión trazable a DAkkS-. Esto no supone una carga adicional; es la base para un expediente de documentación de certificación sólido y defendible.
Accuracy by GWK.
