ENGINEER TALKS Ep.25: Tabla de roscas de tuberías marinas: Interfaces de sellado e identificación BSP, NPT y NPSM

Dos accesorios marcados 1/2 que no forman una unión

En un banco de montaje, un herraje marcado1/2cumple con una pieza de acoplamiento también marcada1/2. Ambos están limpios, ambos tienen el tamaño nominal que pedía el dibujo y ambos están descritos honestamente por sus proveedores. Sin embargo, corren juntos con la mano durante algunas vueltas y luego se detienen en seco, o se atornillan hasta el hombro y lloran en el momento en que se presuriza la línea. Nada ha sido falsificado y nadie ha sido descuidado. Las dos partes simplemente se cortan en dos sistemas de hilos diferentes, y una fracción que parece idéntica significa algo diferente en cada uno.

Esta es la forma cotidiana de confusión en las roscas de las tuberías, y es un problema de geometría mucho antes de que sea un problema de torsión. Una tabla de roscas de tuberías marinas es útil sólo si separa tres cosas que una sola1/2no puede: la forma de la rosca (su ángulo de flanco), el cono y el lugar donde la junta está diseñada para sellar. Si se equivocan esos tres, ninguna cantidad de compuesto de apriete o sellado producirá una conexión sólida.

Lo que 1/2 realmente te dice

Los tamaños nominales de tubería son números de tamaño, no medidas. Una vez, la fracción rastreaba el orificio de la tubería a la que se debía atornillar un accesorio y sobrevive hoy como designación. No es el diámetro exterior medido de la rosca, ni tampoco el orificio. Un instalador que calibre una pieza etiquetada 1/2 y la compare con "0,5 pulgadas" se equivocará por un amplio margen antes de tocar las roscas.

Por lo tanto, el diámetro exterior debe medirse y luego compararse con una tabla, y la designación de la pieza o el dibujo es lo que realmente da nombre al sistema. La misma fracción escrita existe en más de un sistema y esos sistemas no se intercambian.

Identifíquelo en cuatro pasos

Trabaje en un orden fijo para que se tomen las mismas lecturas cada vez, esté quien esté en el banco.

1. Lea el cono en las roscas, no en el cuerpo.Mida el diámetro del hilo en el primer hilo enganchado y nuevamente en el último. Un hilo cónico cambia de diámetro a lo largo de su longitud; a parallel thread does not. La conicidad compartida por la rosca cónica BSP y NPT tiene un diámetro de 1:16: 0,75 pulgadas por pie, un medio ángulo de 1°47′ con respecto al eje de la tubería. En pocas palabras, el diámetro crece aproximadamente 1 mm por cada 16 mm de longitud de hilo. Mida en las posiciones definidas (primer y último hilo) en lugar de en un lugar conveniente del cuerpo.

2. Mida el diámetro exterior a través de las crestas.Tome la lectura sobre las crestas de los hilos y compárela con una tabla para el tamaño nominal. No hay atajos: el diámetro medido no será igual a la fracción y no será igual al diámetro interior.

3. Cuente los hilos por pulgada.Un medidor de paso de rosca proporciona el paso directamente. Este paso es necesario pero no suficiente: como muestra la siguiente tabla, el número de hilos puede ser idéntico en dos sistemas diferentes con el mismo tamaño nominal, por lo que un paso coincidente por sí solo demuestra muy poco.

4. Confirme con la designación o un calibre.Los calibradores y un medidor de paso son un método de detección; la confirmación adecuada es la designación estándar de la pieza y, cuando la inspección sea importante, un calibre de rosca pasa/no pasa para ese estándar. Trate la medición del calibre como una identificación de primer paso, no como una aceptación.

Referencia de identificación de tamaño común

La siguiente tabla reúne las lecturas que se necesitan con más frecuencia para clasificar una pieza por tamaño. Está limitado al rango donde la evidencia es sólida (de 1/8 a 2 en tamaño nominal) y es una referencia de identificación, no una compatibilidad o una aprobación de presión.

Dos cantidades diferentes se encuentran una al lado de la otra en esta tabla y no deben leerse como una escala de calibre. La columna G es el diámetro mayor de la rosca (medido a través de las crestas de la rosca) del estándar de rosca paralela. La columna NPT es el diámetro exterior nominal de la tubería que se utiliza para identificar el tamaño, una cantidad diferente en diferentes unidades. Ambas son referencias de identificación tomadas de los estándares y tablas derivadas de estándares mencionados en este artículo; no son una medición continua y no son una cifra de ajuste o presión.

Lea la fila de 1/8 contra la fila de 1/4 y aparecerá todo este artículo. En un tamaño nominal de 1/8, la rosca G paralela funciona a 28 hilos por pulgada, mientras que NPT funciona a 27; en 1/4 los dos se sitúan en 19 y 18. Son claramente diferentes. Pero a 1/2 y nuevamente a 3/4, ambos sistemas llegan a 14 hilos por pulgada. Un medidor de paso no puede separar dos accesorios de 1/2 entre sí. Lo que los separa es el ángulo del flanco y la forma cónica: exactamente lo que un número de hilos nunca le dirá.

Las tres variables que deciden si dos partes se acoplan

La junta sella donde la norma define la estanqueidad a la presión, no donde el instalador aplica cinta o compuesto. Tenga en cuenta también que NPT y NPSM comparten la misma forma de 60° y las mismas roscas por pulgada en el mismo tamaño nominal; la diferencia es cónica versus recta, y eso por sí solo cambia la interfaz de sellado. Junto a estos existen designaciones relacionadas (NPTF es una variante de sellado seco del cono NPT, y NPS y NPSL describen roscas rectas para otros fines), pero no cambian la forma en que se deben identificar los cuatro sistemas anteriores.

Dentro de la familia BSP, las designaciones se separan aún más, y aquí es donde el lenguaje impreciso causa verdaderos problemas. G es la rosca paralela ISO 228-1. R es la rosca exterior cónica, Rp la rosca interior paralela y Rc la rosca interior cónica del sistema ISO 7-1/EN 10226. Rp es el hilo interno paralelo de ese sistema; no es simplemente otro nombre para G, y los dos estándares los utilizan en diferentes disposiciones conjuntas. Tratar cada hilo "BSP" como un solo elemento es el mismo error que tratar cada "1/2" como un solo elemento.

Por qué un número de hilos idéntico aún no se sella

NPT y NPSM son el par que con mayor frecuencia se juzga mal, y el error generalmente va en una dirección: la gente supone que los dos deben diferir en el perfil y el paso de la rosca, porque se comportan de manera muy diferente en la unión. No es así. Ambos tienen forma de V de 60° con crestas y raíces planas y, para un tamaño nominal determinado, llevan el mismo número de hilos por pulgada. La diferencia es que NPT es cónico y NPSM es recto.

Esa única diferencia es decisiva. Una rosca externa cónica necesita una contraparte cónica o correctamente adaptada para calzar y sellar. Atornilladas en una rosca recta, las dos formas entran en conflicto: las primeras roscas se enganchan y el resto nunca se une correctamente, por lo que la junta tiene muy poca longitud de carga y un camino para el agua directamente a través de ella. Es un ensamblaje real, se siente como tal, pero no es una unión estanca a la presión. La afirmación complementaria es igualmente importante: debido a que la forma y el tono son compartidos, los dos pueden iniciarse juntos, que es precisamente la razón por la cual este desajuste no se detecta con "se enrosca" o "tomó un par de vueltas". Esas no son una confirmación de ajuste. Las dimensiones, tolerancias y calibres también difieren, por lo que NPT y NPSM permanecen como roscas separadas y especificadas individualmente; "Lo mismo excepto por la reducción" tampoco es una taquigrafía segura.

La interfaz de sellado es el punto central

Si una rosca está diseñada para sellar sus flancos o alejarse de ellos, decide cómo se debe ensamblar la junta y dónde se puede detener una fuga.

• Fuera de los hilos.Las uniones BSP paralelas (G) no se hacen estancas a la presión en la rosca. La norma es explícita en que la estanqueidad a la presión se obtiene comprimiendo dos superficies de apriete fuera de las roscas con un sello adecuado: una junta, una arandela unida o una junta tórica en la cara. NPSM se comporta de la misma manera: el sello está fuera de las roscas (en un asiento, una junta o una junta tórica según el diseño del accesorio) y en los accesorios giratorios hembra el asiento suele ser un cono de 30°. En estas uniones el hilo es de retención y alineación; el sello vive en otra parte, y agregar más cinta a una rosca paralela no lo convierte en un elemento de sellado.
• En los hilos.Las juntas cónicas BSP (EN 10226-1 / ISO 7-1) y las juntas NPT se hacen herméticas a la presión al acoplar las roscas, y ambas requieren un medio sellador: un sellador de roscas o compuesto para juntas para el sistema cónico BSP, un sellador o cinta de PTFE comúnmente para NPT. La cuña del cono 1:16 es lo que cierra la articulación.

Esta es la razón por la que una fuga en un racor de rosca paralela y una fuga en un racor de rosca cónica no son el mismo diagnóstico. En una rosca cónica, el sello se forma a lo largo de la longitud enganchada, por lo que importa hasta dónde llega la rosca. En una rosca paralela con un sello de cara, la rosca solo mantiene unidas las caras y se mostrará una fuga en la junta o el asiento; comprimirla excesivamente no ayuda. Y cuando se mezclan los dos sistemas, la solución no es un mejor sellador; it is the correct counterpart.

Las interfaces marinas donde esto muerde

Debajo de la línea de flotación, un desajuste de rosca pasa de ser inconveniente a ser grave, y los accesorios involucrados siguen una lógica que vale la pena conocer.

• Accesorios pasacasco.Un pasacascos con brida estándar (el ajuste en forma de seta o revestimiento) se fabrica con una rosca externa recta. Eso es deliberado: un cuello recto se puede recortar al grosor del casco y aun así acoplarse con una toma de mar de rosca recta o un adaptador con bridas. La familia es visible a través delgama de montaje pasacascos.
• Grifos de mar con bridas.En la configuración descrita en la guía de instalación marina, una toma de mar con brida lleva roscas rectas hembra en el extremo exterior con brida y roscas hembra NPT (cónica) en el extremo interior. Esa disposición es lo que permite que un pasacascos recto se encuentre con la toma de mar en la brida mientras que el lado interior toma una válvula o cola de manguera NPT. It describes that class of flanged seacock; No se puede afirmar que todas las tomas de mar de todos los barcos estén construidas de esta manera.
• Válvulas en línea.Una válvula en línea simple normalmente tiene rosca NPT en ambos extremos. Esas roscas no están destinadas a aterrizar directamente en un pasacascos de rosca recta, y dicha válvula no debe sustituirse por una toma de mar con brida en esa conexión.
• Hilos combinados.Algunos pasacascos se cortan con la denominada rosca combinada, donde la parte delantera es NPT y se mezcla en una rosca recta más hacia adentro. Este es un compromiso que permite iniciar una válvula NPT en un pasacascos recto. Es una forma no estándar particular de esos accesorios, y la unión depende entonces de ese diseño individual en lugar de un par de roscas intercambiables estándar.

La regla que se repite en la guía de instalación marina es breve y vale la pena mencionarla como lo que es: un requisito de la industria ampliamente citado en lugar de una cláusula verificada para este artículo: las roscas utilizadas en una instalación de toma de mar deben ser compatibles, NPT a NPT y directa a recta. Donde no lo son, el fracaso no es dramático. Los hilos comienzan; simplemente no logran engancharse completamente y lo que queda es una junta corta, débil y propensa a fugas que no revelará su debilidad hasta que el barco esté en el agua. El compuesto sellador y la fuerza no reparan una rosca que no coincide: la ocultan.

Qué poner en la orden y qué comprobar en el banco

La mayoría de las disputas sobre hilos se resuelven mediante información más que mediante herramientas, y dos listas breves lo cubren.

Para adquisiciones, cuando se especifica u obtiene una pieza:

• Indique el sistema de rosca y la denominación, no sólo el tamaño; por ejemplo, "G 1/2, paralelo, según ISO 228-1" o "1/2-14 NPT, según ASME B1.20.1". Un simple "1/2" no es una especificación.
• Solicite que el estándar y la rosca estén marcados o indicados en el plano y el embalaje, para que la pieza pueda comprobarse al recibirla y no en la puesta en servicio.
• Cuando la fuente sea incierta, solicite las tres lecturas: diámetro exterior a través de las crestas, hilos por pulgada y si el hilo se estrecha.

Para el montaje, antes de sellar o apretar algo:

• Primero identifique la familia: mida el cono, luego el diámetro exterior, luego el paso y confirme la designación.
• Haga coincidir familia con familia: recto con recto, cónico con cónico, con la forma de hilo correcta en cada lado.
• No trate "se enrosca" o "da algunas vueltas" como prueba de ajuste en una conexión por debajo de la línea de flotación.

Nada de esto necesita equipo especial más allá de un calibrador, un medidor de paso y la propia designación de la pieza, pero sí requiere que la identificación se realice antes de que se aplique el sellador, no después de que aparezca la fuga.

Discutir los requisitos del hilo antes de realizar el pedido

Si está especificando u obteniendo hardware marino roscado y desea determinar qué sistema de rosca debe llevar un accesorio determinado (o cómo indicarlo en una orden de compra para que pueda verificarse al recibirlo), envíenos el componente, su conexión prevista y cualquier dibujo o muestra que tenga, junto con las lecturas descritas anteriormente. Podemos analizar los requisitos de los hilos y las verificaciones de identificación de su aplicación y ayudarlo a implementar una especificación clara.