Roscas métricas ISO: la guía completa

El estándar métrico ISO es el tipo de rosca más extendido para aplicaciones de uso general.

Su sistema de designación sencillo, su geometría clara y sus normas comunes garantizan un montaje fiable y reproducible de las piezas.

Las roscas métricas ISO son similares a las roscas del Unified Thread Standard (UTS) utilizadas principalmente en Norteamérica (UNC y UNF), ya que ambas presentan un perfil en V a 60°. La principal diferencia es que el UTS se basa en la pulgada mientras que el ISO se basa en el sistema métrico, lo que se traduce en sistemas de medida distintos y piezas no intercambiables.

Las roscas ACME, con su perfil trapezoidal a 29°, representan otra categoría de roscas normalizadas, también extendidas en Norteamérica, pero están destinadas principalmente a la transmisión de potencia y no a los fijaciones de uso general.

Las normas ISO son la referencia casi universal. Fuera de Norteamérica, la gran mayoría de los tornillos que encontrará serán tornillos ISO.

Su adopción también está creciendo en Norteamérica, especialmente en sectores como el del automóvil y la electrónica, aunque su uso sigue siendo menos sistemático que en el resto del mundo.

¿Qué es la norma ISO? ¿Para qué sirve?

Cuando se trata de tornillos, pernos y otros elementos de fijación, surge una pregunta fundamental: ¿cómo garantizar su compatibilidad, independientemente de dónde se fabriquen?

La respuesta es: la Normalización.

Las roscas ISO son normas basadas en el sistema métrico que definen con precisión la forma, los ángulos y las dimensiones de un tornillo o perno.

Gracias a estas reglas, los fabricantes de todo el mundo pueden producir piezas compatibles. Un perno fabricado en Alemania, por ejemplo, se enroscará perfectamente en una tuerca fabricada en Japón, ya que ambos se rigen por la misma norma.

Siempre y cuando, por supuesto, ambas piezas cumplan los requisitos ISO, especialmente los descritos en las normas ISO 261 e ISO 724 para las dimensiones, e ISO 68-1 para el perfil básico.

Al adoptar las roscas ISO, las industrias de todo el mundo evitan costosos reprocesos, reducen errores y simplifican considerablemente la gestión de sus cadenas de suministro. Desde la automoción hasta la industria aeroespacial, pasando por la fabricación de productos de consumo, se aplican las mismas reglas, y esta coherencia se traduce en un ahorro de tiempo y recursos.

Hoy en día, la serie de roscas métricas domina el mercado mundial de las fijaciones de uso general. Y este liderazgo no es casualidad.

En la práctica, casi en todas partes fuera de Norteamérica (donde predomina el Unified Thread Standard o UTS), las roscas métricas ISO son la norma para las fijaciones de uso general.

Este predominio es el resultado de un temprano acuerdo internacional para adoptar un sistema métrico común, cuyo éxito se ha visto confirmado por décadas de uso.

Perfil básico y geometría

La forma de una rosca ISO se basa en un perfil en V simple y simétrico.

Esta «V» tiene un ángulo en el vértice de 60 grados, lo que significa que ambos flancos de la rosca están inclinados con el mismo ángulo.

Para describir una rosca, se deben tener en cuenta tres dimensiones principales:

• Diámetro exterior: el punto más externo de la rosca, en la cresta del filete.
• Diámetro de raíz: el punto más interno, en el fondo del filete.
• Paso: la distancia de una cresta del filete a la siguiente, medida a lo largo del eje del tornillo. El paso de rosca está definido por la norma ISO 724.

Para visualizar mejor este concepto, imagine una llave que encaja en una cerradura.

Los dientes de la llave (como los filetes de un perno) se corresponden con las ranuras del interior de la cerradura (como los filetes de una tuerca).

Mecanizados con el mismo ángulo y la misma forma, encajan perfectamente. El ínfimo espacio que los separa, llamado juego, está rigurosamente controlado por clases de tolerancia definidas en la norma ISO 965. Esto garantiza que las piezas giren libremente, sin atascarse ni presentar un juego excesivo.

Alturas, truncamientos y dimensiones prácticas

En teoría, la forma en V de una rosca tiene una cierta altura que depende del paso.

Esta altura geométrica (H) es exactamente (√3/2) veces el paso, lo que corresponde aproximadamente a 0,866 veces el paso.

Sin embargo, la cresta (truncada exactamente 1/8 de H) y la raíz (truncada exactamente 1/4 de H) están aplanadas. Estas crestas y raíces aplanadas hacen que la rosca sea más fuerte, menos frágil y más fácil de fabricar.

La norma ISO 68-1 define estos requisitos, incluidas las opciones de raíces redondeadas en las roscas externas con un radio mínimo de 0,125 veces el paso.

Tras estos ajustes, la profundidad efectiva de la rosca es exactamente 5/8 de H, lo que corresponde aproximadamente a 0,541 veces el paso.

Este número es importante, ya que interviene tanto en los cálculos de resistencia como en las fórmulas de mecanizado.

En la práctica, esta sencilla regla permite estimar el diámetro de la diámetro de perforación para roscado: corresponde aproximadamente al diámetro exterior menos el paso.

Por ejemplo, un tornillo M10 con un paso grueso de 1,5 mm requerirá una diámetro de perforación para roscado de aproximadamente 8,5 mm. Sin embargo, para trabajos de precisión, es imperativo comprobar el tamaño exacto en las tablas de la norma ISO 965 correspondientes a la clase de tolerancia requerida.

Límites de las roscas externas e internas

Para definir correctamente una rosca, es esencial comprender los límites dimensionales aplicables a los pernos (roscas externas) y a las tuercas (roscas internas).

• Para un perno (rosca externa/macho):
  1. El diámetro exterior es el límite máximo. Las crestas de los filetes no deben superar esta dimensión.
  2. El diámetro de raíz es también un máximo para el fondo del filete. Para las roscas externas, la actualización de 2023 de la norma ISO 68-1 especifica un radio de raíz mínimo de 0,125 veces el paso para mejorar la resistencia a la fatiga.
• Para una tuerca (rosca interna/hembra):
  1. La lógica se invierte. Aquí, el diámetro exterior y el diámetro de raíz son límites mínimos.
  2. La forma del filete debe alcanzar al menos estos valores, pero puede tallarse ligeramente más profundo o redondearse más allá.

Esto explica dos observaciones frecuentes:

En primer lugar, la medida del diámetro exterior de un perno da un valor muy cercano a su diámetro nominal (por ejemplo, un perno M10 mide casi 10 mm).

En segundo lugar, el diámetro de raíz de una tuerca refleja su límite mínimo, que corresponde al diámetro del taladro previo al roscado.

Diámetro de flanco y aproximaciones comunes

El diámetro de flanco es un concepto clave en la geometría de las roscas.

Es el diámetro de un cilindro imaginario que corta los flancos de la rosca de tal manera que las anchuras de los filetes y de los valles son iguales. En pocas palabras, se sitúa a media altura del perfil del filete.

Para el perfil básico de una rosca métrica ISO, podemos hacer algunas aproximaciones útiles:

Diámetro de flanco (d₂):

donde (D) es el diámetro exterior y (P) es el paso.

Diámetro de raíz de una rosca externa (d₃):

Estas fórmulas proporcionan estimaciones rápidas sin tener que consultar tablas completas. Los límites exactos, sin embargo, dependen de la clase de tolerancia definida en la norma ISO 965, que especifica los juegos y desviaciones permitidos para diferentes aplicaciones, como 6g para roscas externas de uso general.

Aunque son aproximaciones, resultan muy prácticas. Se utilizan a menudo para comprobaciones rápidas de resistencia, evaluaciones de ajuste o controles de coherencia durante el diseño y el mecanizado, cuando no se dispone inmediatamente de un conjunto completo de datos de referencia.

Designación: ¿cómo leerla?

La designación de una rosca métrica ISO siempre empieza por la letra M, que indica que se trata de una rosca métrica.

Le sigue el diámetro nominal en milímetros.

Si el paso utilizado no es el paso estándar (denominado «paso grueso»), su valor se indica después del diámetro, separado por un guion (–) o un signo de multiplicación (×). Ambas notaciones son comunes e intercambiables.

Por ejemplo: M8×1.25 o M8–1.25 describen ambos una rosca de 8 mm con un paso de 1,25 mm.

Cuando se utiliza el paso grueso, su valor generalmente se omite.

En este caso, M8 por sí solo designa una rosca de 8 mm con el paso grueso estándar para ese tamaño (es decir, 1,25 mm).

Si se especifica la longitud del tornillo o perno, aparece después de otro separador, que también puede ser un guion o un signo de multiplicación.

Por ejemplo: M8×1.25×30 indica un diámetro de 8 mm, un paso de 1,25 mm y una longitud de 30 mm.

En muchos catálogos, se omite el paso cuando es grueso, por lo que la designación M8×30 es frecuente. En estos casos, se sobreentiende que se trata del paso grueso.

Clases de tolerancia y ajuste

En las roscas métricas ISO, las tolerancias permiten controlar la calidad del ajuste (apretado o suelto) entre un perno y una tuerca. Se definen en la norma ISO 965 (partes 1 a 5), que establece los principios, los límites dimensionales y los casos especiales.

Cuando se especifican, estas tolerancias se indican después de la designación de la rosca. Se componen de una cifra y una letra:

La cifra indica el grado de tolerancia, que define la amplitud del intervalo de tolerancia (una cifra más pequeña significa una tolerancia más estrecha).

La letra indica la posición de la tolerancia, también llamada desviación fundamental.

• Las roscas externas (pernos) utilizan letras minúsculas como g o h.
• Las roscas internas (tuercas) utilizan letras mayúsculas como G o H.

Por ejemplo, la combinación 6g para la rosca externa y 6H para la rosca interna es muy habitual.

Esta combinación es muy utilizada porque ofrece un ajuste fiable para la mayoría de las aplicaciones.

Pero existen muchas otras combinaciones.

Algunas están diseñadas para ajustes más apretados o más sueltos, otras tienen en cuenta recubrimientos especiales, y otras están adaptadas a industrias específicas.

Un caso especial importante es la galvanización en caliente. Como este recubrimiento añade espesor a los filetes, las normas incluyen clases de tolerancia especiales para los pernos que se van a galvanizar, así como para las tuercas correspondientes, cuyas dimensiones se adaptan para ajustarse después del tratamiento.

En estos casos, la letra de posición de la tolerancia indica si las dimensiones se aplican antes o después del tratamiento superficial. Por lo tanto, es esencial consultar la sección pertinente de la norma.

Dimensiones preferentes y series de pasos

La elección de las dimensiones de las roscas métricas preferentes no es arbitraria, sigue un plan estructurado.

La lista completa de combinaciones se encuentra en la norma ISO 261, mientras que la norma ISO 262 define una selección restringida de las dimensiones más utilizadas para tornillos, pernos y tuercas.

Los valores se basan en las series de Renard, un sistema que espacia los números según una progresión geométrica redondeada.

Este enfoque garantiza que la progresión entre tamaños sea lógica y práctica, evitando así solapamientos innecesarios.

Para cada diámetro nominal, el paso grueso es la opción por defecto. Las roscas de paso grueso son más fáciles de acoplar durante el atornillado, menos susceptibles a dañarse y adecuadas para la mayoría de las aplicaciones generales.

Sin embargo, muchos diámetros también ofrecen una o dos opciones de paso fino, o incluso pasos extrafinos. Estas roscas están reservadas para aplicaciones más específicas.

¿Por qué elegir un paso fino cuando las roscas de paso grueso son más sencillas y robustas?

Hay tres razones principales para su uso:

• Núcleo más resistente: para un mismo diámetro nominal, una rosca fina deja una mayor sección de material en el núcleo del perno, lo que puede mejorar su resistencia.
• Mejor resistencia a las vibraciones: las roscas finas son ligeramente menos propensas a aflojarse bajo el efecto de las vibraciones.
• Aplicaciones de pared delgada: en piezas de espesor limitado, una rosca de paso grueso podría atravesar la pared, mientras que una rosca fina permite un acoplamiento más controlado.

Ejemplos concretos por tamaño

Algunos ejemplos de tamaños específicos ayudan a ilustrar mejor cómo funciona el sistema.

• M6: el paso grueso es de 1,0 mm, con una opción de paso fino de 0,75 mm.
• M8: el paso grueso es de 1,25 mm, con opciones de paso fino de 1,0 mm y 0,75 mm.
• M10: el paso grueso es de 1,5 mm, con opciones de paso fino de 1,25 mm y 1,0 mm.
• M20: el paso grueso aumenta a 2,5 mm, con opciones de paso fino en to o a 2,0 mm o 1,5 mm, según la serie.

Esta tendencia muestra que a medida que aumenta el diámetro nominal, también aumenta el paso grueso. Las fijaciones de mayor diámetro requieren roscas más profundas para garantizar una resistencia y un agarre suficientes.

En el otro extremo de la escala, los diámetros muy pequeños utilizan pasos inferiores al milímetro.

Por ejemplo:

• M2: el paso grueso es de 0,4 mm, con una opción de paso fino de 0,25 mm.

En todos los casos, el objetivo es el mismo: encontrar el mejor equilibrio entre resistencia, profundidad de acoplamiento y facilidad de fabricación.

Las roscas de paso grueso son la norma para uso general, mientras que las de paso fino y extrafino se eligen cuando las necesidades específicas del diseño (como la resistencia a las vibraciones o las paredes delgadas) las hacen más adecuadas.

A continuación, la tabla completa:

Las normas que definen el sistema

El sistema de roscas métricas ISO se define por un conjunto de normas internacionales que cubren el perfil, las series de dimensiones y las reglas de tolerancia.

Perfil de la rosca: la geometría básica de la rosca, la forma en V a 60°, los truncamientos en la cresta y la raíz, así como las proporciones fundamentales se definen en la norma ISO 68-1 (Roscas ISO para usos generales — Perfil básico).

Diámetros y pasos: la gama completa de combinaciones preferentes se enumera en la norma ISO 261 (Roscas métricas ISO para usos generales — Plan general).

Una selección más restringida y práctica de las dimensiones más utilizadas para tornillos, pernos y tuercas se encuentra en la norma ISO 262 (Roscas métricas ISO para usos generales — Selección de tamaños para to
illos, pe
os y tuercas). Juntas, estas dos normas definen las dimensiones generalmente disponibles en el mercado.

Tolerancias y ajustes: están cubiertos por la norma ISO 965 (Roscas métricas ISO para usos generales — Tolerancias).

• Parte 1: principios y datos básicos
• Parte 2: límites de tamaños para roscas externas e internas de uso general
• Parte 3: desviaciones para roscas de construcción
• Parte 4: límites de tamaños para roscas externas galvanizadas en caliente
• Parte 5: límites de tamaños para roscas internas destinadas al montaje con roscas externas galvanizadas en caliente

Estos documentos garantizan que las roscas fabricadas en diferentes países e industrias sean compatibles y se monten de forma fiable.

Las normas nacionales y regionales a menudo adoptan o reflejan estas reglas ISO:

• Las normas británicas (BS) proporcionan detalles sobre las roscas métricas conformes a la ISO.
• Las normas americanas (ANSI/ASME) incluyen un documento sobre el perfil métrico y una guía de «límites y ajustes» que sigue de cerca el enfoque ISO.
• Las normas alemanas (DIN) tienen una larga historia de tablas de roscas detalladas, muchas de las cuales todavía se utilizan como referencias de taller.
• Las normas japonesas (JIS) también se basan en las roscas métricas ISO, pero existen algunas diferencias prácticas en las dimensiones de las cabezas y las selecciones de paso. No son cambios fundamentales, sino adaptaciones a las prácticas locales.

En conjunto, estas normas forman un sistema mundial coherente que garantiza que un perno fabricado en un país se enroscará en una tuerca fabricada en otro.

Familias de roscas relacionadas y comparaciones

La rosca métrica ISO es el sistema más utilizado en la actualidad, pero no es el único. Existen otras familias de roscas, cada una con su propia historia y aplicaciones.

Roscas unificadas (UNC/UNF): en los países que utilizan el sistema imperial, el Unified Thread Standard es común. Utiliza el mismo ángulo de perfil de 60° que las roscas métricas ISO, pero los diámetros y pasos se definen en pulgadas. Por ejemplo, una rosca ¼‐20 UNC (¼ de pulgada de diámetro, 20 hilos por pulgada) no se corresponde con una rosca métrica M6×1.0. Sus dimensiones son cercanas, pero los dos sistemas son incompatibles.

Roscas Whitworth (BSW/BSF): un antiguo sistema británico, las roscas Whitworth utilizan un ángulo de 55° con crestas y raíces redondeadas. Son menos comunes hoy en día, pero todavía se encuentran en equipos antiguos.

Roscas de tubería (BSP, NPT, etc.): las roscas de tubería están diseñadas para el sellado y existen en formas paralelas y cónicas.

El British Standard Pipe (BSP) y el National Pipe Thread (NPT) son dos sistemas ampliamente utilizados.

También existe la familia de las roscas API, definida por el American Petroleum Institute. Son formas de roscas especializadas utilizadas en la industria del petróleo y el gas, especialmente para tuberías de revestimiento, tuberías de producción y barras de perforación.

Estas roscas no son intercambiables con las roscas métricas ISO, ya que su geometría y función difieren fundamentalmente.

Roscas trapezoidales y cuadradas: estas formas se utilizan para la transmisión de potencia y los husillos, como en los tornillos de banco, los gatos o los husillos de las máquinas. Su geometría está optimizada para la resistencia y la eficiencia al mover cargas.

Roscas asimétricas: diseñadas para cargas elevadas en una sola dirección, las roscas asimétricas se utilizan en aplicaciones como prensas o sistemas de sujeción de alta resistencia.

En resumen, las diferentes familias de roscas son como diferentes herramientas en la misma caja de herramientas. La elección no es una cuestión de estilo, sino de función: sellado, resistencia, resistencia a las vibraciones o control del movimiento.

Tamaños antiguos y obsoletos pre-ISO

Antes de la adopción de un sistema internacional unificado, muchos países tenían sus propias series de tamaños de roscas métricas.

Algunas de ellas utilizaban diámetros y pasos que ya no forman parte del conjunto preferente ISO.

• Todavía se pueden encontrar tamaños pequeños no estándar como M2.3 o M2.6 en maquinaria y equipos antiguos.
• Algunos tamaños intermedios como M5.5 también aparecen en diseños antiguos.

Estos tamaños todavía están documentados para trabajos de mantenimiento y reparación, pero no se recomiendan para nuevos diseños.

La práctica moderna utiliza casi siempre los tamaños preferentes ISO actuales definidos en las normas ISO 261 e ISO 262. Encontrar uno de estos tamaños obsoletos en un producto antiguo no es motivo de preocupación.

Simplemente significa que las fijaciones y machos de roscar de repuesto deben coincidir con ese tamaño específico, o que el agujero existente puede volver a roscarse con cuidado a un tamaño ISO moderno cercano, si la aplicación lo permite.

Elegir entre paso grueso, fino o extrafino

A la hora de elegir un paso de rosca, la opción por defecto es el paso grueso.

Las roscas de paso grueso se utilizan en la mayoría de los montajes generales porque son:

• Más fáciles de roscar durante el montaje
• Más tolerantes a la suciedad o a daños menores
• Más baratas y más disponibles en stock

Sin embargo, hay situaciones en las que las roscas de paso fino son preferibles:

• Secciones de pared delgada: un paso fino permite un engranaje más controlado sin atravesar la pared.
• Resistencia del núcleo ligeramente superior: para un mismo diámetro nominal, una rosca fina deja un núcleo de material más grande en el perno.
• Mejor resistencia a las vibraciones: las roscas finas son menos propensas a aflojarse en montajes sujetos a vibraciones.

En el extremo, las roscas extrafinas se utilizan en aplicaciones especializadas.

Aparecen en campos como los componentes de suspensión o los componentes aeroespaciales, donde los pasos muy pequeños son parte integrante del diseño para lograr un ajuste preciso, una alta resistencia o una geometría compacta.

Conclusión

El sistema de roscas métricas ISO puede parecer complejo a primera vista, pero se basa en unos cimientos claros y lógicos.

El perfil en V básico define la geometría, mientras que los diámetros y pasos preferentes garantizan la coherencia entre las industrias.

Las roscas de paso grueso sirven como opción fiable por defecto, mientras que las opciones de paso fino y extrafino ofrecen soluciones para paredes delgadas, resistencia a las vibraciones o aplicaciones especializadas.

El sistema se apoya en un conjunto de normas: ISO 68 para el perfil, ISO 261 y 262 para las series de tamaños, e ISO 965 para las tolerancias y los ajustes. Estos documentos garantizan que un perno fabricado en un país se enroscará en una tuerca fabricada en otro, y que los diseñadores, operarios de mecanizado y mecánicos puedan trabajar con las mismas expectativas.

También hemos explorado las implicaciones prácticas del sistema: tamaños de las cabezas, diámetros de broca para roscar y clases de tolerancia que determinan si un ajuste será apretado o suelto.

Incluso los tamaños antiguos nos recuerdan el largo camino recorrido hasta llegar a las normas actuales. En comparación con otras familias (Unificada, Whitworth, de tubería, trapezoidal), la rosca métrica ISO destaca como el lenguaje universal de la fijación.

La elección de la rosca (paso grueso, fino o extrafino) no es una cuestión de «mejor» o «peor», sino de adaptar el diseño a la aplicación.

La fuerza del sistema ISO es que ofrece a los ingenieros, fabricantes y técnicos una caja de herramientas común: predecible, fiable y versátil. Por eso, décadas después de su adopción, la rosca métrica ISO sigue siendo la espina dorsal de la fijación moderna.

Preguntas y respuestas

¿Qué significa la «M» en la designación de una rosca?
La letra M indica que se trata de una rosca métrica ISO. El número que le sigue es el diámetro exterior nominal en milímetros. Por ejemplo, M6 designa una rosca con un diámetro exterior nominal de 6 mm, que generalmente se empareja con un agujero pasante de 6,6 a 7 mm, dependiendo de la clase de ajuste requerida.

¿Cuándo se debe utilizar un paso fino en lugar de un paso grueso?
Las roscas de paso fino se eligen para secciones de pared delgada, cuando se desea una mayor sección del núcleo para un mismo tamaño nominal, o cuando la resistencia a las vibraciones es un criterio importante. El paso grueso sigue siendo la opción por defecto para uso general, ya que es más fácil de montar, más tolerante a la suciedad y está ampliamente disponible.

¿Qué significan 6g y 6H en un plano?
Son clases de tolerancia. La cifra indica el grado (amplitud de la tolerancia), y la letra indica la posición (desviación fundamental).

• Las letras minúsculas (p. ej., g, h) se aplican a las roscas externas.
• Las letras mayúsculas (p. ej., G, H) se aplican a las roscas internas. Un emparejamiento común para uso general es 6g externa con 6H interna.

¿Cómo se comparan las roscas métricas ISO con las roscas unificadas en pulgadas?
Ambas utilizan un perfil en V de 60°, pero se diferencian en las unidades y las combinaciones diámetro-paso. Por ejemplo, una rosca ¼‐20 UNC no se montará con una rosca M6×1.0, aunque los diámetros sean parecidos. Las dos familias son incompatibles.

¿Las dimensiones entre caras de las cabezas son fijas para cada diámetro métrico?
Las tuercas hexagonales y los to
illos de cabeza hexagonal estándar siguen unas dimensiones entre caras muy utilizadas, como 10 mm para M6 y 13 mm para M8. Sin embargo, algunas familias de productos (p. ej., tornillos con valona o series compactas) utilizan cabezas más pequeñas para ahorrar espacio y peso. Compruebe siempre la norma del producto o su ficha técnica.

¿Por qué el ángulo de la rosca se fija en 60 grados?
El ángulo de 60° es un equilibrio que combina resistencia, facilidad de fabricación e intercambiabilidad. Es fácil de rectificar y medir, ofrece un buen contacto en los flancos y se alinea con otras familias de roscas importantes (como la rosca Unificada), lo que simplifica el utillaje.

¿Qué cambia cuando las piezas se galvanizan en caliente?
La galvanización añade un grueso revestimiento protector en las crestas y los flancos de la rosca. Para tenerlo en cuenta, la norma ISO 965 incluye tolerancias específicas:

• Las roscas externas se mecanizan por debajo de su cota nominal antes del recubrimiento, de modo que después de la galvanización se encuentran dentro de los límites correctos.
• Las roscas internas correspondientes se roscan por encima de su cota nominal para poder alojar la fijación recubierta.