Los racores roscados ocupan una gran parte del mundo de la racordería, ya que presentan características que los hacen ideales para montajes y desmontajes rápidos, permitiendo hacer frente a averías, fallos de funcionamiento, operaciones de mantenimiento, sustituciones y modificaciones de los proyectos.
En particular, entre las roscas más utilizadas, sobre todo en el ámbito hidráulico, se encuentran las roscas GAS y las roscas NPT. La base de sus diferencias radica, como ocurre a menudo en el mundo de la mecánica y de las normativas vigentes, en un uso determinado por la ubicación geográfica del fabricante y del usuario. De hecho, las roscas GAS se utilizan mayoritariamente a nivel mundial, mientras que en Estados Unidos y Canadá la rosca NPT está más extendida y se utiliza con mayor frecuencia para la fabricación de racores roscados. Esta distribución geográfica no debe sorprender: basta con pensar en todas las normativas que difieren entre Europa (y, en general, los demás continentes) y Norteamérica.
Un aspecto fundamental de estos tipos de roscas es la unidad de medida: no se utiliza el sistema métrico clásico, sino que la designación se realiza en pulgadas.
La rosca GAS
La rosca GAS es la más utilizada para la unión de tuberías y racores hidráulicos; puede ser tanto cilíndrica como cónica.
- Rosca GAS cilíndrica: también definida como “no estanca en la rosca”, está regulada a nivel mundial por la norma ISO 228-1. La estanqueidad no se genera por la forma de las roscas macho y hembra (ambas cilíndricas y no adecuadas para crear interferencia), sino por la interposición de un material de sellado adecuado que garantice que el fluido transportado no se escape, evitando pérdidas, inconvenientes y fallos de funcionamiento.
- Rosca GAS cónica: también denominada “estanca en la rosca”, está regulada por la norma EN 10226-1. En este caso, la rosca macho es cónica mientras que la rosca hembra es cilíndrica: la interferencia entre ambas genera la estanqueidad y no son necesarios materiales adicionales, aunque en la práctica siempre se añaden juntas para aumentar el nivel de seguridad y reducir al mínimo los inconvenientes.
Independientemente del tipo, la rosca GAS es una rosca Whitworth de paso muy fino y, como tal, se caracteriza por un ángulo en el vértice del filete de 55° (y no de 60° como la rosca métrica clásica).
La rosca NPT
La rosca NPT (National Pipe Thread) representa el estándar estadounidense conforme a la norma AISI B1.20.1 y es la segunda más utilizada en el campo de la racordería hidráulica. En comparación con la rosca GAS, presenta un ángulo de filete de 60°, lo que determina un paso mayor (es decir, un menor número de filetes por pulgada). Otra característica importante es que este tipo de rosca es cónica y no existe la versión cilíndrica; por lo tanto, generalmente garantiza una mayor estanqueidad, aunque el uso de juntas sigue siendo recomendable.
Parámetros característicos de las roscas
Las roscas, como se ha visto, pueden ser de varios tipos en función de los ángulos del filete y de sus características constructivas. Ya se trate de roscas GAS, NPT o de cualquier otro tipo (como, por ejemplo, las roscas métricas, las más difundidas a nivel mundial en el ámbito industrial), existen diferencias importantes basadas en los parámetros que definen sus ángulos, dimensiones y hélices. En particular, las variables fundamentales son:
- Ángulo del filete: caracteriza el filete y su forma, influyendo de manera significativa en las características mecánicas y de acoplamiento.
- Altura H: es la altura del triángulo generador de la rosca.
- Diámetro exterior: corresponde al diámetro de las crestas de los filetes en el caso del tornillo y también equivale al diámetro medido en el fondo de los filetes en la tuerca.
- Diámetro nominal: es el diámetro utilizado para la designación de las roscas.
- Diámetro del núcleo (o menor): es el opuesto del diámetro exterior mencionado anteriormente.
- Diámetro medio: representa el diámetro medio del tornillo o de la tuerca.
- Paso: representa la distancia entre dos crestas o dos fondos consecutivos de una rosca. En particular, se distingue entre paso fino y paso grueso.
- Número de vueltas: es el número de giros del tornillo.
- Número de entradas: representa el número de filetes diferentes presentes en un tornillo para aumentar el paso manteniendo una sección resistente adecuada del núcleo.
- Sentido de giro del tornillo: el tornillo puede ser de rosca derecha o izquierda según el sentido de atornillado durante el montaje.
Durante la fase de diseño y selección de las uniones es fundamental evaluar todos estos parámetros para realizar una elección consciente que minimice los riesgos de rotura en servicio y permita una vida útil prolongada de la unión, evitando riesgos y fallos perjudiciales para las estructuras y las instalaciones. Como ocurre con todos los tipos de roscas, las roscas GAS y NPT también se someten a este proceso de decisión junto con los cálculos estructurales, que siempre son determinantes en un proyecto.
Procesos de fabricación necesarios para la realización de las roscas
Para cumplir con las normativas vigentes, las roscas deben fabricarse mediante tecnologías productivas que garanticen su conformidad con los requisitos de calidad. Entre los principales procesos se pueden mencionar:
- El torneado: proceso de mecanizado por arranque de viruta que consiste en la rotación de la pieza a conformar, en este caso el tornillo, mientras la herramienta se mueve de forma rectilínea y elimina material, generando la viruta. La velocidad de rotación, los ángulos de corte de la herramienta y la velocidad de avance son algunos de los parámetros fundamentales.
- El fresado: ya sea cónico o cilíndrico, es un proceso de mecanizado por arranque de viruta en el que la herramienta realiza movimientos de rotación y traslación para conformar el material. Nuevamente, son importantes las velocidades de rotación y de avance, así como la forma de la herramienta y el material con el que está fabricada.
- El roscado con macho: es un proceso de mecanizado por arranque de viruta realizado mediante una herramienta denominada “macho”, responsable de la creación de la rosca. La forma y el tamaño del macho son fundamentales para obtener las características morfológicas requeridas.
- El laminado de roscas: a diferencia de los procesos anteriores, es un proceso de deformación plástica del material. No hay arranque de material y la superficie resultante es más resistente a los esfuerzos que las obtenidas anteriormente, debido al endurecimiento por deformación generado en el material.
La rosca y el acero inoxidable: consideraciones y precauciones
Los componentes de acero inoxidable, como por ejemplo los racores, suelen presentar roscas, tanto GAS como NPT, necesarias para permitir la conexión con otros componentes en conjuntos complejos. Sin embargo, la realización de una rosca requiere ciertas precauciones. Para ejecutarla correctamente, es necesario tener en cuenta algunos fenómenos que se producen durante las operaciones descritas anteriormente.
Entre ellos, el principal fenómeno a considerar es el endurecimiento por deformación. El uso de parámetros inadecuados, como una velocidad de corte excesiva, puede provocar un deslizamiento sobre la superficie en lugar de un corte efectivo. Esta circunstancia conlleva la generación de calor y el endurecimiento superficial del acero, con los consiguientes problemas en las pasadas posteriores.
Los principales efectos son:
- Aumento de los tiempos de mecanizado: el endurecimiento superficial requiere más tiempo para eliminar material, prolongando los tiempos generales de fabricación del componente.
- Mayor desgaste de las herramientas: al aumentar la dureza del acero, se incrementan los fenómenos tribológicos entre la herramienta y el metal, lo que provoca un mayor consumo de la herramienta y una reducción de su vida útil.
- Mayor impacto económico: el aumento de los tiempos y del consumo implica un mayor coste económico para la fabricación del componente, especialmente en producciones en serie y grandes volúmenes.
Ventajas y beneficios del uso de las roscas GAS
Las roscas GAS se encuentran entre las más comunes, junto con las roscas métricas, en aplicaciones del ámbito constructivo, pero son sin duda las preferidas para la conexión de tuberías y componentes hidráulicos. Esta preferencia se debe a las características de esta rosca, que la hacen especialmente adecuada para aplicaciones en las que la estanqueidad del fluido es fundamental y en las que el riesgo de fugas puede provocar importantes interrupciones del servicio o riesgos para la seguridad de las personas y de los entornos circundantes.
Entre las principales características se encuentran:
- Estanqueidad hermética: los acoplamientos son muy ajustados y minimizan completamente las fugas de fluido.
- Seguridad: este tipo de racor se utiliza en aplicaciones de seguridad y funciona perfectamente incluso en instalaciones a presión, donde el fluido genera esfuerzos que cargan al máximo los filetes.
- Resistencia: con la adición de juntas, las roscas GAS pueden soportar cargas incluso de gran magnitud sin perder funcionalidad.
- Versatilidad: presentan diferentes configuraciones, tanto cónicas como cilíndricas, que las hacen adecuadas para diversas situaciones y aplicaciones.
Por todos estos motivos, como se ha indicado anteriormente, las roscas GAS se utilizan ampliamente en el ámbito hidráulico, donde una pérdida de estanqueidad puede provocar pérdidas de caudal y el mal funcionamiento de sistemas completos.
