Tipos de roscas para tuberías: características, diferencias, aplicaciones y mecanizado CNC

Las roscas para tuberías se utilizan ampliamente para conectar tuberías, accesorios, válvulas, colectores y componentes de control de fluidos en sistemas hidráulicos, neumáticos, de fontanería y de petróleo y gas. Por lo general, requieren un sellado extremadamente eficaz. Entonces, ¿cómo se fabrica una rosca de alta calidad?

Esta guía explica los principales tipos de roscas para tuberías, cómo identificarlas, dónde se utilizan y cómo el mecanizado CNC ayuda a producir componentes roscados precisos.

¿Qué son las roscas de tubería?

Las roscas de las tuberías suelen mecanizarse como estructuras espirales internas o externas en los componentes, diseñadas específicamente para conexiones mecánicas entre tuberías y para proporcionar un sellado hermético. Unas buenas roscas garantizan el flujo fluido de fluidos y gases, además de soportar la presión interna.

Roscas de tubería vs. roscas de tornillo generales

Las roscas para tuberías y las roscas de tornillo generales se crean con diferentes características para distintos propósitos. Las roscas para tuberías están diseñadas para conectar tuberías y accesorios en sistemas hidráulicos, neumáticos o de petróleo y gas. Sin embargo, las roscas de tornillo generales se utilizan principalmente para la fijación y el montaje. A continuación, analicemos las diferencias entre las roscas para tuberías y las roscas de tornillo a través de la siguiente tabla:

Características de las roscas de tubería

Las principales características utilizadas para definir e identificar una rosca de tubería incluyen:

Medida nominal

Las medidas de las roscas de las tuberías son designaciones nominales y, por lo general, no coinciden con el diámetro exterior medido de la rosca.

Diámetro de la rosca

Determina si las roscas macho y hembra se pueden conectar correctamente dentro de la tolerancia requerida. En detalle, el diámetro de la rosca incluye:

• Diámetro mayor de la rosca
• Diámetro menor de la rosca
• Diámetro del paso de rosca

Thread Pitch

• Es responsable de controlar el nivel de suavidad de la conexión de las roscas macho y hembra.
• Afecta la distribución de la carga y la resistencia al desprendimiento.
• Un paso fijo confirma la intercambiabilidad entre tuberías y accesorios de distintos fabricantes.
• Garantiza un buen contacto a lo largo de los flancos de la rosca.

Ángulo de hilo

• NPT y NPTF utilizan una rosca de 60 grados.
• BSPT y BSPP utilizan una forma Whitworth de 55 grados.

Formas de los hilos 

1. Rosca cónica: Las roscas cónicas varían gradualmente de diámetro a lo largo de su longitud. Esta forma de rosca permite lograr un sellado hermético mediante interferencia entre las roscas y el sellador.
2. Rosca recta (paralela): Las roscas paralelas mantienen un diámetro constante. A diferencia de las roscas cónicas, las roscas rectas solo pueden sellar mediante juntas tóricas, empaquetaduras u otros métodos de sellado.

Funciones de las roscas de tubería

• Resiste la presión interna manteniendo las articulaciones firmes.
• Responsable de unir tuberías y accesorios.
• Permite el montaje y desmontaje del sistema.
• Esencial para la prevención de fugas

¿Cómo identificar los tipos de roscas de tuberías?

Un tipo de rosca de tubería se puede identificar según los siguientes parámetros:

Existen varios tipos de roscas de tubería, pero se pueden identificar a través de las siguientes opciones:

Identificar marcas

Cada rosca de tubería tiene su propia marca estampada. ½ NPT es un estándar estadounidense e indica una rosca cónica de tubería nacional de ½ pulgada. Marcas estándar utilizadas para roscas de tubería.

Medir el diámetro

Se pueden diferenciar dos tipos de roscas de tubería midiendo el diámetro interior, el diámetro exterior y el paso. Por ejemplo, los dos tipos de rosca de tubería, ½ NPT y ½ BSPT, tienen un diámetro exterior de 0.840" y 0.825", respectivamente.

Comprobar la conicidad de la rosca

La conicidad de la rosca (1:16) es común tanto a las roscas NPT como a las BSPT. Lo que las diferencia es el ángulo del perfil de la rosca.

• Ángulo del perfil de la rosca NPT = 60°

• Ángulo del perfil de la rosca BSPT = 55°

Utilice herramientas de identificación de subprocesos

Existen diversas herramientas para identificar los tipos de roscas de tuberías. Por ejemplo, se puede usar un calibrador de roscas. Este mide el diámetro exterior (DE), y cada tipo de rosca de tubería tiene su propia medida de DE.

¿Cuáles son los tipos de roscas de tubería?

Los tipos de rosca de tubería se determinan principalmente en función de dos cosas:

• Por características geométricas

La geometría de las roscas de las tuberías divide las roscas de las tuberías en dos tipos: roscas paralelas y roscas cónicas.

• Según los estándares de roscas de tubería

Las normas internacionales y regionales también dividen las roscas de las tuberías. Estas roscas difieren en cuanto a ángulo, paso, conicidad, etc. Las principales normas suelen incluir NPT, API, BSP e ISO.

Características geométricas de las roscas de tubería

Una rosca de tubería puede ser cónica o paralela. Este cambio en la geometría de la rosca de tubería es responsable de algunas aplicaciones relevantes. En esta sección, descubriremos algunas características de la geometría de las roscas de tubería:

Hilos cónicos

Si una tubería tiene roscas cónicas, significa que soporta altas presiones. El diámetro disminuye con la longitud. Presenta autobloqueo, pero requiere un sellador como el PTFE. Esta geometría es común en NPT y BSPT. Se emplea comúnmente en sistemas hidráulicos y de gas.

Hilos paralelos

• El diámetro no cambia a lo largo de la longitud sino que permanece constante.
• Fácil de montar y desmontar
• Se utiliza cuando se requieren conexiones repetidas
• Se necesitan otras piezas de sellado (juntas tóricas o arandelas) para el sellado.
• Las aplicaciones comunes incluyen sistemas neumáticos y de baja presión.
• Presente en BSPP y NPSM

Forma de hilo

Estas son las principales formas disponibles en roscas de tubería:

Hilo de Whitworth

• Las crestas y las raíces son redondeadas.
• Ángulo: 55 ^o
• Utilizado en BSPT/BSPP
• Mejor para un enganche suave y resistencia a la fatiga.

trapezoidal

Se emplea en componentes de transmisión de potencia, como husillos y gatos. No se utiliza para el sellado de tuberías.

Rosca en V

• Ángulo: 60 ^o
• La forma es un perfil en V agudo.
• Bueno para resistencia y sellado moderado.
• Utilizado en NPT/NPS

Las roscas ISO y NPT no deben usarse juntas debido a los diferentes ángulos, métodos de sellado, pasos y tolerancias.

Método de sellado

Para el sellado se utilizan los siguientes métodos:

1. Cinta de PTFE: común en plomería, neumática e hidráulica.
2. Conexión metal-metal: Las roscas NPTF están diseñadas para aumentar el contacto entre las crestas y las raíces que se acoplan y reducir la trayectoria de fuga en espiral.
3. Sellador de roscas: se utiliza pasta o líquido para fines de sellado y es común en aplicaciones industriales.
4. Junta tórica: la junta tórica forma el sello y se utiliza en roscas rectas BSPP y SAE.

Normas de roscas de tubería

Las normas para roscas de tuberías definen las dimensiones, tolerancias y requisitos de sellado para conexiones fiables en diversas aplicaciones. Sin embargo, varían según la región y el sector. A continuación, presentaremos diferentes normas y sus tipos típicos de roscas.

Estadounidense (ANSI/ASME)

Las normas de roscas para tuberías definen cómo se conectan las tuberías. En Estados Unidos, la conexión de tuberías se realiza según la norma ANSI/ASME. Los tipos de roscas utilizadas incluyen NPT, NPTF y NPS. En la siguiente tabla, puede conocer sus características, métodos de sellado y aplicaciones.

Normas europeas de roscas

En Europa, las roscas BSPT (cónicas) y BSPP (paralelas) se utilizan ampliamente para conexiones de tuberías de presión. Conozca sus detalles:

Normas internacionales ISO

Las normas ISO distinguen entre roscas de tubería que sellan sobre la propia rosca y roscas de tubería que utilizan un sistema de sellado independiente.

• ISO 7-1: Norma para roscas de tuberías capaces de lograr un sellado mediante las propias roscas.
• ISO 228-1: Norma para roscas de tuberías que requieren otros componentes para lograr un sellado hermético.

Hilos de API sobre yacimientos petrolíferos

Las normas API definen tipos de roscas de tuberías especializadas y métodos de conexión roscada utilizados en la industria del petróleo y el gas. Estos tipos de roscas incluyen:

Aplicaciones de los tipos de roscas de tubería

Cada tipo de rosca de tubería tiene su propia aplicación. Esto significa que para cada aplicación se utiliza una rosca diferente. Dos aplicaciones pueden usar el mismo tipo de rosca, pero su uso será diferente. Algunas de las aplicaciones más comunes de los tipos de rosca de tubería incluyen componentes de sistemas hidráulicos y neumáticos, tuberías industriales y componentes de tuberías para yacimientos petrolíferos.

Piezas del sistema hidráulico

En las piezas de sistemas hidráulicos, no se utilizan roscas para el sellado. Las roscas sujetan las piezas, pero para el sellado se utilizan juntas tóricas. Un sistema hidráulico utiliza dos tipos de roscas para tuberías:

1. NPT/NPTF (Rosca Nacional para Tuberías/Rosca Nacional para Tuberías de Combustible)

En este tipo de rosca de tubería, las roscas son cónicas y el sellado se produce por interferencia de la rosca.

2. BSPT/BSPP

• Las roscas pueden ser paralelas o cónicas.
• Sellos BSPT con sellador
• BSPP utiliza una junta tórica o una arandela adherida para fines de sellado.

Piezas del sistema neumático

• En esta aplicación, las roscas de las tuberías son las responsables de proporcionar las conexiones. Debido a las menores presiones, se utilizan principalmente roscas cónicas simples.
• Los tipos de roscas de tubería que se utilizan en los componentes de sistemas neumáticos son los mismos que los de los sistemas hidráulicos. Estos tipos incluyen NPT, BSPT y BSPP. Cuando se utilizan roscas NPT o BSPT, el sellado se realiza mediante interferencia de rosca y también requiere sellador o cinta de PTFE. En el caso de las roscas BSPP, se requiere una junta tórica o una arandela sellada para el sellado, ya que este tipo no sella las roscas.

Tuberías Industriales

Para conexiones de baja a media presión y diámetros pequeños en tuberías industriales, se emplean roscas. Estas roscas se utilizan en líneas de instrumentación, conexiones de drenaje y servicio, y tuberías de servicios públicos.

En América del Norte: se utiliza el tipo de rosca de tubería NPT/NPTF.

En Europa, Reino Unido y Asia: se utiliza el tipo BSPT o BSPP.

Para roscas cónicas NPT o BSPT, se requiere sellador de interferencia de rosca y sellador. Para roscas paralelas, como BSPP, se necesita una junta o sello adherido.

Componentes de tuberías para yacimientos petrolíferos

Las aplicaciones de la rosca de tubería en los componentes de tuberías de yacimientos petrolíferos incluyen:

• sartas de perforación
• Tubos de producción
• Flujo de petróleo y gas a alta presión
• Revestimiento de pozo

Se emplean tipos especializados de roscas para tuberías para satisfacer requisitos como roscas de alta resistencia y hermeticidad bajo cargas extremas. Estos tipos son:

• Roscas API (tubería de línea API, revestimiento API, tubería API)
• Hilos premium

Para el sellado, se requiere interferencia de rosca y un sello metal-metal. Se requieren compuestos para roscas, como el lubricante, para la lubricación y el sellado.

¿Por qué es importante el mecanizado CNC para las roscas de tuberías?

Un mecanizado preciso de las roscas de las tuberías permite un rendimiento óptimo en diversas aplicaciones. Por ejemplo, su rendimiento depende completamente de la perfección del mecanizado. Para evitar errores, el mecanizado CNC es fundamental. Este proceso mejora la fiabilidad de las roscas al eliminar la mayoría de las imperfecciones, como el ángulo o la variación del diámetro.

Alta precisión

La precisión se refiere a la precisión con la que se fabrica un objeto respecto al plano. Si se logran tolerancias ajustadas en las dimensiones de la pieza de forma consistente, se logra una alta precisión. Gracias al mecanizado mayoritariamente automatizado, la probabilidad de desviación de las dimensiones reales se reduce exponencialmente, lo que resulta en roscas casi perfectas en la tubería.

Flexibilidad de materiales

Las máquinas CNC pueden fabricar roscas perfectas en tuberías, independientemente del material, desde polímeros hasta metales y materiales compuestos. Los materiales metálicos más utilizados son el acero, el acero inoxidable y las aleaciones de acero, entre otros.

geometría compleja

Las geometrías complejas limitan muchas operaciones de mecanizado tradicionales. Por ejemplo, el mecanizado de rebajes es muy difícil con herramientas de corte tradicionales, pero el mecanizado CNC lo simplifica. Las roscas en tubos se pueden realizar fácilmente con máquinas CNC.

Cumplimiento estándar

Para una mayor eficiencia en las roscas de tuberías, se utilizan diferentes normas, como las ISO. Estas normas ofrecen tolerancias muy ajustadas en las dimensiones de la rosca. Para lograr estas roscas, solo se puede utilizar mecanizado CNC.

Alta Calidad

El mecanizado CNC garantiza que las roscas de las tuberías no presenten puntos de concentración de tensiones ni deformaciones. Para evitar desviaciones de la estricta tolerancia de diámetro o ángulo, el mecanizado CNC es crucial.

¿Cómo puede Tuofa mecanizar roscas de tuberías mediante CNC?

Las máquinas CNC no son suficientes para obtener roscas de tubos de alta calidad. Los expertos en el manejo de máquinas CNC son igualmente importantes. Para sus proyectos donde la precisión y la calidad son cruciales, Tuofa le ofrece sus máquinas CNC avanzadas y operadores expertos. Nos aseguramos de satisfacer plenamente los requisitos de su proyecto a precios competitivos en el mercado y en el plazo previsto. Cumplimos con los requisitos de las normas mediante:

Comprobación del dibujo técnico

El dibujo de las roscas de las tuberías es un parámetro fundamental para el mecanizado. Tuofa cuenta con ingenieros expertos que revisan técnicamente el dibujo para solucionar cualquier problema antes del mecanizado.

Comprobación de viabilidad

Para sus proyectos, después del dibujo, Tuofa se centra en si el diseño y el material son compatibles entre sí porque cada material se comporta de forma diferente dependiendo del nivel de complejidad de la geometría.

Técnicas de mecanizado de roscas de tuberías

En el caso de roscas internas en tuberías, se emplean procesos de roscado CNC con gran precisión para evitar errores. Para roscas externas, se utiliza el torneado CNC para cumplir con las estrictas tolerancias establecidas. Además, el fresado CNC puede utilizarse para el mecanizado de roscas , especialmente cuando la geometría o el material de la rosca dificultan el torneado.

Inspeccion de calidad

Para la inspección de calidad, Tuofa cuenta con herramientas de inspección modernas. Estas herramientas incluyen:

• Máquina de medir coordinada
• Calibre de anillo de rosca
• Calibre cónico
• Calibre de tapón de rosca
• Comparador óptico

Tuofa inspecciona las roscas de las tuberías según el plano, la norma de roscas y los requisitos funcionales. Las roscas externas se pueden comprobar con calibres de anillo adecuados, mientras que las internas se pueden inspeccionar con calibres de tapón.

Conclusión

Para aplicaciones como las piezas de sistemas hidráulicos, donde el flujo de fluidos y gases es esencial, las roscas de tuberías desempeñan un papel fundamental. Para lograr conexiones firmes en los sistemas, se requieren roscas de tuberías. Estas pueden variar en geometría y estándares, pero cumplen la misma función: soportar presiones y mantener las conexiones firmes. Para obtener un rendimiento fiable de las roscas de tuberías, el mecanizado es fundamental, por lo que el mecanizado CNC se utiliza comúnmente en su fabricación.

PREGUNTAS MÁS FRECUENTES:

¿Cuáles son las diferencias entre NPT y NPTF?

• NPT: Rosca nacional para tuberías

Requiere sellador de roscas para sellar.

• NPTF: Fluidos para roscas de tuberías nacionales

No se requiere sellador de roscas para sellar.

¿Son compatibles las roscas NPT y NPS?

No, porque NPT es una rosca cónica mientras que NPS es una rosca recta.

¿Qué son las roscas macho y hembra?

Las roscas externas de una tubería o tornillo que se insertan en una rosca hembra se denominan roscas macho. Una rosca interna en una tubería o tuerca, que recibe la rosca macho, se denomina rosca hembra.