Pernos pasantes: Guía completa de tipos, usos e instalación

Los pernos pasantes son elementos de fijación que atraviesan completamente el material que se va a unir, asegurados en ambos lados con una tuerca y una arandela, a diferencia de los pernos de anclaje o tornillos que solo se insertan en un lado.

Entra en cualquier tablero de puente, almacén con estructura de acero o sitio de construcción de vigas de madera, y encontrarás pernos pasantes realizando un trabajo silencioso pero fundamental. No son llamativos. Pero cuando una unión debe soportar cargas de corte, vibraciones o décadas de esfuerzos cíclicos, los pernos pasantes suelen ser el único elemento de fijación que tiene sentido desde el punto de vista de la ingeniería.

Esta guía cubre todo: los cuatro tipos principales, cómo se comparan con los pernos de anclaje y los tirafondos, cómo dimensionarlos correctamente y una guía paso a paso de instalación tanto para aplicaciones en acero como en hormigón. Al final, sabrás exactamente qué perno pasante pedir y por qué.

¿Qué son los pernos pasantes?

Los pernos pasantes son elementos de fijación de penetración total: el vástago atraviesa completamente un orificio previamente perforado en todos los elementos unidos, y una tuerca se enrosca en el extremo saliente.

Esa definición suena simple, pero establece una ventaja mecánica crítica. Porque la fuerza de apriete se aplica simétricamente desde ambas caras del conjunto, los pernos pasantes distribuyen la carga a través de toda la sección transversal de la unión. Compárelo con un tirafondo, que depende completamente de la resistencia al arranque de la rosca en un solo material.

Anatomía de un conjunto de perno pasante

Un conjunto estándar de perno pasante tiene cinco componentes:

• Vástago del perno — el cuerpo cilíndrico roscado o parcialmente roscado que atraviesa el material
• Cabeza del perno — hexagonal, redonda o avellanada; transmite el par de apriete durante la instalación y apoya contra la cara cercana
• Arandela (lado cercano) — distribuye la carga de apriete, evita que la cabeza atraviese el material y protege el acabado superficial
• Arandela (lado opuesto) — mismo propósito bajo la tuerca
• Tuerca — roscada en el vástago saliente y apretada para generar carga de apriete

En aplicaciones de estructuras de acero reguladas por el Manual de Construcción en Acero de la AISC, el perno, la tuerca y la arandela se especifican como un conjunto combinado según la norma ASTM F3125, no se seleccionan de forma independiente.

Cómo funciona la fuerza de apriete

Cuando se aplica par de apriete a un perno pasante, se estira el vástago a tracción. Esa tensión crea una fuerza de apriete que presiona los elementos unidos entre sí. La fricción en las superficies de contacto resiste el corte en el plano. Por eso importa la instalación ajustada frente a la pretensada: un perno pretensado en una unión deslizante proporciona una capacidad de corte mucho mayor que el mismo perno solo ajustado.

En la práctica, para uniones no estructurales o de baja carga, el ajuste manual es suficiente. Para uniones estructurales en edificios, puentes o equipos industriales, se debe pretensar según los valores de Tabla J3.1 de AISC es necesario.

Tipos de pernos pasantes

Existen cuatro tipos principales de pernos pasantes: pernos hexagonales, pernos de carro, pernos en U y pernos de máquina, cada uno optimizado para una dirección de carga y geometría de unión diferente.

Elegir el tipo incorrecto es un error común y costly mistake. Aquí está el propósito real de cada uno.

1. Pernos pasantes hexagonales

El tipo más común en trabajos estructurales. La cabeza de seis caras permite el uso de una llave para aplicar par de apriete, y el vástago roscado total o parcialmente pasa a través de orificios de paso coincidentes. Disponibles en pasos de rosca gruesa (UNC/ISO) y fina (UNF). paso de rosca.

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Especificación clave a comprobar: Si necesitas grado A325 (120 ksi) o A490 (150 ksi) para el diseño de la conexión. No sustituyas A307 en una conexión estructural diseñada: la diferencia de capacidad es significativa.

2. Pernos pasantes de carro

Los pernos de carro tienen una cabeza abombada, sin herramienta, y un cuello cuadrado justo debajo. Al atravesar un elemento de madera, el cuello cuadrado se incrusta en la madera y bloquea el perno rotacionalmente, por lo que solo necesitas una llave en el lado de la tuerca. Esta es su ventaja principal en la construcción de madera.

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Especificación clave a comprobar: El diámetro del cuello y la densidad de la madera. En maderas duras, el cuello cuadrado puede rajar la veta si se fuerza; a veces ayuda una arandela cuadrada o un ligero cincelado previo.

3. Pernos en U

Los pernos en U no son lo que la mayoría imagina al oír “perno pasante”, pero sin duda lo son: ambas patas roscadas atraviesan una placa o soporte, y dos tuercas sujetan el conjunto. La sección curva sujeta un tubo, varilla o perfil estructural.

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Especificación clave a comprobar: El diámetro interior (ID) debe coincidir con el diámetro exterior nominal del tubo o varilla dentro de la tolerancia. Si es menor, se atasca; si es mayor, puede deslizarse con la vibración.

4. Pernos de máquina / Pernos estructurales

Los pernos de máquina son la denominación tradicional para los pernos utilizados en uniones estructurales antes de que la norma ASTM F3125 consolidara las especificaciones. Hoy en día, el término se usa de forma general para cualquier perno de ajuste de precisión en un orificio escariado o taladrado. La distinción importante: en conexiones de tipo apoyo, el vástago (no la rosca) apoya contra las paredes del orificio, por lo que el diámetro y el acabado superficial del vástago son más importantes que en uniones de orificio de paso.

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Aplicaciones industriales de los pernos pasantes

Los pernos pasantes se utilizan donde una conexión debe ser desmontable, inspeccionable o diseñada para soportar una carga verificada — abarcando construcción, infraestructuras e industria pesada.

Construcción de acero estructural

Los edificios con estructura de acero utilizan pernos pasantes — específicamente pernos estructurales de alta resistencia ASTM A325 o A490 — en cada conexión viga-columna y viga-viga. Las conexiones de momento y las conexiones de placa de corte dependen de pernos pasantes pretensados a valores definidos. Las uniones se diseñan según AISC LRFD o ASD, con patrones de pernos calculados para corte, tensión y cargas combinadas.

En la práctica, los montadores instalan los pernos ajustados durante el montaje del acero, luego retuercen o utilizan el método de giro de la tuerca (normalmente 1/2 vuelta después de ajustar para A325 de 3/4″) una vez que el marco está nivelado y escuadrado. Saltarse ese paso final de pretensado es uno de los errores más comunes en obra.

Construcción en madera y madera laminada

Los pernos pasantes de carro son la base de la carpintería tradicional y de la madera laminada moderna (CLT y glulam). El Instituto Español de Construcción en Madera (AITC) publica valores de resistencia de pernos para Pino Douglas, Pino Amarillo del Sur y otras especies. Un perno de carro de 3/4″ a través de dos capas de 2×10 de Pino Douglas (Gravedad específica 0,5) proporciona alrededor de 1.200–1.500 lb de valor de corte de diseño por perno — siempre verifique con la tabla NDS aplicable para su especie y factor de duración de carga.

Los pernos pasantes en madera también permiten inspecciones periódicas y reajustes de tensión, lo cual es importante en entornos con ciclos húmedo/seco donde la madera se encoge y los pernos pueden aflojarse.

Mantenimiento de puentes e infraestructuras

Los puentes — especialmente los puentes de trusses y vigas más antiguos — fueron originalmente remachados, pero la sustitución y reparación de remaches es costosa. Los pernos pasantes (típicamente ASTM A325 o A490) han sido el sujetador estándar para reemplazar remaches durante décadas. Cada agujero de remache se perfora o reamer para aceptar el vástago del perno, y el conjunto se pre-tensa. La Asociación Americana de Ingeniería Ferroviaria y Mantenimiento de Vías (AREMA) especifica el procedimiento exacto.

En vías de tren de alta velocidad, los conjuntos de pernos pasantes aseguran clips de riel, placas de unión y placas de traviesa a los durmientes. El entorno de vibración exige tanto una carga de apriete alta como un bloqueo positivo (mediante tuercas de par prevaleciente o arandelas de seguridad) para evitar que se aflojen.

Equipamiento industrial y sistemas de tuberías

Las juntas de tubería con bridas utilizan pernos pasantes para comprimir la junta entre las bridas acopladas hasta alcanzar la tensión de asiento especificada por el fabricante. ASME B16.5 y ASME PCC-1 regulan las secuencias y valores de torque de los pernos de brida. La secuencia importa — el apriete cruzado en patrón de estrella previene la deformación de la cara de la brida. Hemos visto bridas con todos los pernos apretados secuencialmente (no en patrón cruzado) que filtraron inmediatamente, a pesar de tener valores de torque correctos.

Los U-bolts aparecen en soportes de tuberías en toda planta industrial, asegurando tramos horizontales de tuberías de proceso a estructuras de acero. Los U-bolts sobredimensionados o sueltos permiten el movimiento de la tubería durante ciclos térmicos, lo que fatiga las roscas del perno con el tiempo.

Cómo elegir el perno pasante adecuado

Elige tu perno pasante en este orden: grado (capacidad de carga) → material (entorno de corrosión) → tipo (geometría de la unión) → tamaño (diámetro del agujero y longitud de agarre).

Esa secuencia previene el error más común, que es elegir primero un tamaño y olvidar el grado. Un perno A490 de 1/2″ supera en rendimiento a un perno A307 de 3/4″ en tensión pura. Primero el grado.

Paso 1: Determinar la carga de diseño

Si tienes planos de ingeniería, se especifica la referencia del perno. Si trabajas desde principios básicos:

• Calcular la fuerza de corte y la fuerza de tensión en la unión
• Dividir por el número de pernos para obtener la carga por perno
• Aplicar los factores φ de AISC LRFD (φ = 0.75 para tensión, 0.65 para corte en conexiones de tipo apoyo) o los factores de seguridad ASD

Una comprobación rápida para trabajos estructurales ligeros no ingenierizados: un perno pasante A325 de 1/2″ en corte simple soporta aproximadamente 4.2 toneladas de corte de diseño (LRFD). Un A325 de 3/4″ en corte simple: aproximadamente 9.5 toneladas.

Paso 2: Elegir material y recubrimiento

La interacción entre la madera tratada a presión y los pernos zincados (electrodepositados) se subestima con frecuencia. Según la Asociación Española de Protección de la Madera (AWPA), los tratamientos actuales ACQ y CA son significativamente más corrosivos para el zinc que las formulaciones antiguas de CCA. Utilice galvanizado en caliente (recubrimiento ASTM A153, mínimo 1,7 oz/pie²) o acero inoxidable en contacto con madera tratada.

Paso 3: Coincidir el tipo con la geometría

• Accesible desde ambos lados → perno hexagonal
• Un lado es de madera y el acceso con herramienta es limitado en el lado opuesto → perno de carro
• Sujeción de una sección redonda (tubo, varilla, caño) → perno en U
• Conexión estructural de alto corte → perno estructural según ASTM F3125

Paso 4: Dimensionar correctamente

El diámetro del perno debe ser al menos 1,5× el espesor de la placa que sujeta. La longitud de agarre (distancia desde debajo de la cabeza hasta el inicio del roscado de la tuerca) debe coincidir con el espesor total del material dentro de ±1 paso de rosca — las roscas en el plano de corte reducen drásticamente la capacidad de soporte.

Instalación de pernos pasantes: paso a paso

La instalación correcta de pernos pasantes requiere un orificio ajustado, secuencia de apriete correcta y — para pernos estructurales — verificación de la pretensión.

Herramientas necesarias

• Taladro eléctrico o taladro magnético con sierras de corona de cobalto o bimetálicas (para acero)
• Llave de impacto o llave dinamométrica (calibrada)
• Arandelas planas reforzadas (ambos lados)
• Compuesto anti-seize (para acero inoxidable en acero inoxidable — previene el galling)
• Herramienta de calibración para pretensado (arandelas DTI o pernos de control de tensión son las opciones adecuadas para el campo)

Pasos de instalación

1. Taladre el agujero al diámetro correcto. Para agujeros de tolerancia estándar ASTM, el diámetro del agujero es 1/16″ mayor que el diámetro nominal del perno para pernos de hasta 1″ de diámetro. Para agujeros sobredimensionados o con ranura corta, consulte la Tabla J3.3 de AISC — los agujeros sobredimensionados reducen la capacidad de diseño.
2. Limpie las superficies de contacto. Elimine la escama de laminación, pintura o recubrimientos de la zona de contacto si la conexión es crítica para deslizamiento. La escama de laminación limpia sin pintar o el recubrimiento de clase A da μ = 0.35. Las superficies pintadas reducen esto — la clase B (zinc en caliente) da μ = 0.50.
3. Ensamble en orden: perno → arandela (lado cercano) → materiales → arandela (lado lejano) → tuerca. Para A325 y A490, la tuerca va del lado opuesto a la cabeza del perno.
4. Primero ajuste a presión ajustada. Lleve todos los pernos del patrón a ajuste a presión ajustada (el esfuerzo completo de una persona con una llave normal — aproximadamente 10–20 Nm de torque final). Esto asienta la unión.
5. Pretensado. Para pernos estructurales A325 o A490, utilice uno de:
6. Método de giro de tuerca: Ajuste a presión ajustada, marque el perno y la tuerca, luego avance la tuerca con la rotación especificada (normalmente 1/3 a una vuelta completa dependiendo de la longitud de agarre).
7. Perforaciones de control de tensión (TC): Apriete hasta que la punta acanalada se rompa — el diseño de la espiga garantiza un pretensado mínimo.
8. Arandelas DTI (Indicador de Tensión Directa): Las protuberancias colapsan con el pretensado mínimo; inspeccione con un galga de espesores.
9. Verifique. En conexiones críticas por deslizamiento, AISC requiere que todos los pernos del grupo sean reinspeccionados en secuencia después de que el último perno del grupo sea pretensado; los primeros pernos pueden relajarse ligeramente a medida que se aprietan los posteriores.
10. Aplique fijador de roscas o tuercas de seguridad en entornos con vibración. Las tuercas de bloqueo con inserto de nailon (par de torsión prevalente) o las tuercas de brida dentada de grado SAE 8 son estándar para maquinaria. El doble atornillado es aceptable, pero aumenta el tiempo de instalación.

Pernos pasantes vs otros elementos de fijación

La mayoría de los errores de especificación provienen de confundir los pernos pasantes con elementos de fijación de aspecto similar. Aquí es donde cada uno destaca:

Perno pasante vs perno de anclaje: Un perno de anclaje se incrusta en el hormigón o se introduce en un agujero perforado y utiliza expansión, adhesivo o un extremo enganchado para desarrollar resistencia en un material. Un perno pasante atraviesa completamente y se sujeta desde el lado opuesto. Los pernos pasantes son desmontables; la mayoría de los pernos de anclaje son permanentes. Para fijaciones en hormigón donde es posible perforar (losas delgadas, soportes en paredes de hormigón), un perno pasante con placa de respaldo en el lado opuesto suele ser más fuerte y fiable que un anclaje de cuña.

Perno pasante vs tornillo tirafondo: Un tornillo tirafondo corta sus propias roscas en la madera y depende de la resistencia a la extracción de la rosca en un solo elemento. Un perno pasante sujeta ambos elementos juntos con fuerza simétrica. Las pruebas de unión solapada en abeto Douglas muestran que un perno pasante de 3/4″ con placas laterales de madera proporciona aproximadamente un 40–60% más de capacidad de corte por elemento de fijación que un tornillo tirafondo de 3/4″ en la misma geometría, principalmente porque el perno pasante evita la rotación de la unión bajo carga.

Perno pasante vs perno de carro: Un perno de carro es un tipo de perno pasante. La diferencia está en el estilo de la cabeza y el cuello cuadrado para autobloqueo en madera. Cuando decimos “perno pasante” sin calificación en un plano estructural, normalmente nos referimos a un perno de cabeza hexagonal con arandela en ambos lados.

Según datos publicados por el Instituto de Elementos de Fijación Estructurales, los pernos pasantes representan aproximadamente el 68% de todas las instalaciones de elementos de fijación estructurales en construcciones de estructuras de acero en España, superando tanto a los pernos de anclaje como a los anclajes adhesivos combinados.

Tamaños y especificaciones de pernos pasantes

Los tamaños de pernos pasantes siguen dos normas principales: pulgada (SAE/ASTM) y métrica (ISO). El inventario de productionscrews.com cubre una amplia gama de ambas, con especial énfasis en grados estructurales de alta resistencia.

Serie en pulgadas (más común en España):

• Diámetros: 1/4″, 5/16″, 3/8″, 1/2″, 5/8″, 3/4″, 7/8″, 1″, 1-1/8″, 1-1/4″
• Paso de rosca: estándar UNC (gruesa); UNF disponible para aplicaciones de precisión
• Longitudes: de 1/2″ a 8″ en stock común; longitudes personalizadas más largas disponibles

Serie métrica (ISO 898-1):

• Diámetros: M6, M8, M10, M12, M16, M20, M24, M30
• Clases de propiedad: 4.6, 8.8, 10.9, 12.9 (análogas a A307, A325, A490 en uso estructural)
• Longitudes: de 10 mm a 200 mm en stock estándar

Equivalencias de grado (aproximadas):

Para pernos pasantes en fijaciones de vía férrea de alta velocidad, los pernos métricos de clase 10.9 son estándar para conexiones de eclisas y placas base según EN 14399-2. El requisito de pretensado es el 100% del valor especificado (sin tolerancia de par inferior en aplicaciones ferroviarias) con verificación obligatoria de pernos TC en todas las nuevas instalaciones.

Tendencias futuras en tecnología de pernos pasantes (2026+)

Los elementos de fijación inteligentes con sensores integrados y recubrimientos avanzados son los dos desarrollos más significativos que están transformando la especificación de pernos pasantes en 2026.

Tecnología de pernos inteligentes

La monitorización de la salud estructural (SHM) está pasando de sensores a nivel de puente a sensores individuales en los elementos de fijación. Varios fabricantes ya ofrecen pernos pasantes con sensores piezoeléctricos o galgas extensiométricas integrados que transmiten datos de tensión del perno de forma inalámbrica. Un estudio de 2024 en ETH Zürich demostró una precisión de ±2% en la monitorización continua de la tensión del perno en una unión de acero pretensada sometida a carga dinámica.

Para infraestructuras críticas — bridas de base de torres eólicas, conexiones de celosía de puentes, marcos sísmicos — la monitorización en tiempo real del pretensado elimina el programa de inspección periódica que actualmente requiere acceso por cuerda o andamio. Se espera que la prima de coste (actualmente 15–25× el perno estructural estándar) disminuya a medida que la miniaturización de sensores avance.

Recubrimientos y materiales avanzados

Las fallas por fragilización por hidrógeno (HE) en pernos de alta resistencia (Grado 10.9 y A490) han impulsado el desarrollo de recubrimientos hacia el electrochapado de zinc-níquel y sistemas de escamas de zinc (Dacromet, Geomet), que proporcionan una resistencia a la corrosión comparable al galvanizado en caliente sin el proceso de decapado ácido que introduce hidrógeno. Según Normas de seguimiento de ASTM International, se espera que las revisiones de la F3125 sometidas a votación desde 2024 permitan explícitamente los recubrimientos de escamas de zinc como alternativa aprobada para pernos A490, resolviendo una ambigüedad de larga data.

Los pernos pasantes de material compuesto y titanio están ganando cuota en aplicaciones aeroespaciales y de defensa donde el peso es crítico. En la construcción comercial, los pernos pasantes de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) están entrando en el mercado para conexiones estructurales de madera donde la corrosión es una preocupación y los requisitos de carga son moderados.

Preguntas frecuentes

P: ¿Para qué sirve un perno pasante?
Un perno pasante sirve para crear una conexión estructural fuerte y desmontable que sujeta dos o más elementos desde ambos lados. Se utiliza donde la carga debe transferirse de manera fiable a través de una unión, especialmente cuando la conexión puede necesitar ser inspeccionada, ajustada o desmontada.

P: ¿Cuál es la diferencia entre pernos de anclaje y pernos pasantes?
Los pernos de anclaje se empotran en un material (hormigón) y desarrollan resistencia mediante expansión, adherencia o ganchos. Los pernos pasantes atraviesan completamente todos los materiales y se sujetan desde el lado opuesto. Los pernos pasantes son desmontables; los pernos de anclaje suelen ser permanentes. Los pernos pasantes generalmente ofrecen una capacidad de carga mayor y más predecible en materiales delgados.

P: ¿Cuál es la diferencia entre pernos pasantes y tirafondos?
Un tirafondo (o tornillo tirafondo) se enrosca en la madera y genera resistencia solo por la retirada de la rosca en un elemento. Un perno pasante atraviesa ambos elementos y se sujeta con una tuerca en el lado opuesto. Los pernos pasantes ofrecen mayor capacidad a cortante y una distribución de carga más uniforme, a cambio de requerir acceso a ambos lados de la unión.

P: ¿Qué tamaño de perno pasante necesito?
Para la mayoría de las uniones estructurales ligeras en madera, un diámetro de 1/2″ a 5/8″ es adecuado. Para estructuras de acero, el perno estructural más común es el A325 de 3/4″. Para uniones de bridas industriales, el tamaño depende de la clase de brida ASME B16.5 y las tablas de diámetro de tubería. Regla general: la longitud de agarre del perno no debe exceder 8× el diámetro del perno para máxima eficiencia.

P: ¿Se pueden usar pernos pasantes en hormigón?
Sí, perforando a través de la losa o pared de hormigón y utilizando una placa de respaldo y tuerca en el lado opuesto. Esto es un sistema de anclaje con manguito empotrado cuando se atornilla una losa desde abajo, o un simple perno pasante con arandela de placa cuando se puede acceder a la cara opuesta. Normalmente, esto supera el rendimiento de los anclajes de expansión en hormigón fisurado.

P: ¿Los pernos pasantes necesitan arandelas?
Sí, siempre. Las arandelas en ambos lados evitan que la cabeza y la tuerca atraviesen el material bajo carga, distribuyen la fuerza de apriete sobre una mayor superficie de apoyo y protegen los acabados superficiales. Se requieren arandelas templadas (F436 para conjuntos A325/A490) bajo las cabezas y tuercas de los pernos estructurales.

P: ¿Qué par de apriete debo usar para los pernos pasantes?
Para uniones no estructurales: consulte la tabla de par de apriete del fabricante del perno según el diámetro, la calidad y el estado de lubricación. Para A325 o A490 estructurales: pretensado según la Tabla J3.1 de AISC usando el método de giro de tuerca, perno TC o DTI, no un valor de par, porque la variabilidad del par-pretensado es demasiado alta (±25–35%).

P: ¿Son lo mismo los pernos pasantes que los pernos 'thru-bolt'?
Sí, 'thru-bolt' y 'perno pasante' son intercambiables. La ortografía abreviada aparece frecuentemente en catálogos de productos (por ejemplo, FastenMaster ThruLOK) y en conversaciones en obra, pero se refiere a la misma categoría de fijación.

Conclusión

Los pernos pasantes se encuentran entre los elementos de fijación estructurales más fiables y versátiles en uso hoy en día. Esa fiabilidad proviene directamente de su diseño fundamental: un vástago de penetración total, apriete simétrico desde ambas caras y un conjunto perno-tuerca-arandela que puede apretarse a una pretensión conocida y verificable.

La conclusión práctica: empiece por la calidad (capacidad de carga), no por el tamaño. Adapte el material al entorno de corrosión, especialmente cuando la unión incluye madera tratada a presión. Utilice el método de instalación correcto para la calidad (giro de tuerca o perno TC para A325/A490, no un par arbitrario). Y en aplicaciones de alta vibración o dinámicas, bloquee la tuerca.

Para stock de pernos pasantes en acero, inoxidable y acabados galvanizados en caliente en toda la gama de tamaños en pulgadas y métricos, incluidos los grados de alta resistencia ASTM A325, A490 e ISO 10.9, consulte el catálogo de fijaciones de productionscrews.com para artículos en stock con procesamiento el mismo día.