Armado de tuberías. FMEC0108

3.2. Representación gráfica de las roscas

Para representar gráficamente los elementos roscados existen unas normas que facilitan la identificación de las roscas en los dibujos técnicos. Están recogidas en la norma UNE-EN ISO 6410-3:1996 referente a los dibujos técnicos: roscas y piezas roscadas, y su representación simplificada, publicada en el BOE el día 30 de diciembre de 1996.

Recuerde

La forma y profundidad del filete es lo que determina las diferencias entre los tipos de roscas.

Hay que tener en cuenta que, en la rosca, la cresta del tornillo es el fondo de la tuerca, y el fondo del tornillo es la cresta de la tuerca.

En el caso de la rosca exterior (tornillo), se dibujan dos líneas continuas, la exterior (crestas) de trazo grueso y la interior (fondos) de trazo fino. El tornillo, al ser un vástago, no se corta, por lo tanto siempre se dibuja lleno. En planta, el fondo de la rosca (dimensión menor) se realizará con trazo fino y cortado en un cuarto de la circunferencia. Para el diámetro mayor (cresta) se dibujará toda la circunferencia discontinua de trazo medio cuando sea oculto, y en trazo continuo grueso cuando sea visto.

En el caso de la rosca interior (tuerca), se utilizan dos líneas discontinuas de trazo medio. La tuerca, al ser hueca, sí se puede cortar. En este caso se dibujan dos líneas continuas, la exterior (fondos) de trazo fino y la interior (crestas) de trazo grueso, rayado hasta las crestas de la rosca. En planta, el fondo de la rosca (dimensión mayor) se realizará con trazo fino y cortado en un cuarto del círculo. Para el diámetro menor se dibujará toda la circunferencia en trazo grueso.

Cuando se han de dibujar los dos elementos unidos, siempre prevalecen los trazos del tornillo, como se indica en las figuras siguientes.

3.3. Características y utilización

Existen diferentes formas para resolver la unión roscada desmontable de los extremos de los tubos y elementos constituyentes de las instalaciones de tubería industrial.

Uno de ellos es mediante un manguito roscado hembra que une los extremos macho de dos tubos. Esta manera de unión se ha de realizar de forma que la estanqueidad quede asegurada, utilizando selladores localizados en las roscas.

Manguitos de unión roscados

Definición

Terraja

Herramienta que se utiliza en la realización de las roscas macho de los tubos.

La terraja se utiliza en diámetros pequeños o medios. En las uniones de tubos con diámetros de dimensiones considerables, o cuando el producto transportado requiera una estanqueidad elevada, se utilizan las bridas, que se unen a los extremos de los tubos.

Diferentes tipos de bridas

Por medio de las bridas, se pueden realizar uniones desmontables en los extremos de los elementos de las instalaciones de tuberías industriales. El espárrago roscado junto con las tuercas aseguran la unión, y la junta elástica entre las caras de las bridas permite la absorción de las irregularidades de mecanizado de estas.

Existen combinaciones de tornillo-arandela-tuerca, dependiendo del tipo de unión que se necesite según el proyecto de ingeniería.

Recuerde

La terraja es utilizada para diámetros pequeños o medios.

En las uniones de tubos con diámetros de dimensiones considerables, o cuando el producto transportado requiera un estanqueidad elevada, se utilizan las bridas.

Aplicación práctica

Usted se encuentra en el taller realizando el armado de unos tramos de tuberías que se unen por medio de bridas atornilladas. Los elementos de unión son tornillos y tuercas normalizadas. Debe buscar en las normas estos elementos para los taladros de las bridas que son de diámetro 14 mm. Identifíquelos en las normas y realice el pedido.

SOLUCIÓN

Para los taladros de diámetro 14 mm que tienen las bridas a unir, habrá que elegir unos tornillos y tuercas que se adapten.

Se buscan en las normas el tipo de tornillo y tuerca para realizar el pedido.

TORNILLO DE MÉTRICA 12

Norma → DIN 931 → Longitud roscada = 30 mm

TUERCA DE MÉTRICA 12

Norma → DIN 934 → Longitud roscada = 10 mm

Sistemas de unión roscada empleados

Roscados

Se pueden encontrar los extremos roscados en el tubo (macho) y en la brida (hembra) en la preparación previa de los elementos a unir.

Recuerde

Según la forma y profundidad del filete existen diversos tipos de roscas: rosca Métrica-DIN, rosca Whitworth, rosca de tubo y rosca de gas.

De tubo con pestaña

En tuberías de poco espesor, se puede realizar un plegado del extremo en forma de pestaña una vez introducida la brida de unión, para conseguir la continuidad.

Encaramientos de bridas

Para la unión desmontable mediante elementos roscados con la combinación de tornillo - arandela - tuerca - varilla roscada - perno roscado, se utilizan en muchas ocasiones elementos elásticos llamados juntas, construidas de materiales poliméricos (goma, caucho, neopreno), que absorben las eventuales irregularidades en las caras de las bridas de unión.

Tipos de unión con juntas

De cara plana

En muchas ocasiones se utilizan bridas planas en una de sus caras, debiendo incluir una junta con los taladros para realizar las uniones mediante tornillos o pernos roscados.

De cara con resalte

Cuando se tienen estas bridas, la junta solo se utiliza en una pequeña corona, economizándose el material. No posee tanta seguridad como la anterior, pero también se consiguen buenas uniones.

Definición

Brida

Elemento que une dos componentes de un sistema de tuberías, permitiendo ser desmontado sin operaciones destructivas, gracias a una circunferencia de agujeros a través de los cuales se montan pernos de unión.

De cara para junta interna

Una combinación de las otras anteriores es la unión de las bridas mediante una junta tórica que consigue un acercamiento entre las caras de las bridas, y una mínima elasticidad en la unión final.

Para tubo rebordeado

Cuando se realiza el reborde o pestaña del extremo del tubo, se puede incluir una junta de anillo que permite un correcto encaramiento anterior a la unión final bridada.

Cuando no se utilicen juntas elásticas, las bridas en su encaramiento se pueden resolver mediante acoplamientos preparados o mediante elementos que realizan la unión de forma transversal a la unión.

Macho-hembra

Mediante bridas mecanizadas que permiten la unión previa al atornillado.

Encaje anular

Bridas mecanizadas en las caras que permiten el acople previo, con un anillo adecuado, para un posterior atornillado de estas.

Macho-hembra sencillo roscado

Se trata de una combinación de las anteriores, incluyendo además el roscado de tubo/elemento con la brida de unión. Es una unión de seguridad, y por tanto de elevada mecanización y coste.

Nota

Según los tipos de encaramientos de bridas se pueden dar diferentes tipos de unión con juntas: de cara plana, de cara con resalte, de cara para junta interna, para tubo rebordeado, macho-hembra, encaje anular, macho-hembra sencillo roscado y unión de pestaña macho-hembra.

Unión de pestaña macho-hembra

En las uniones de tubos que transportan productos sólidos, se pueden utilizar unas abrazaderas que realizan el apriete mediante una combinación tornillo-tuerca, de manera transversal a la tubería de transporte.

Herramientas y operaciones de atornillado

Existen herramientas manuales y automáticas que se emplean para el atornillado de los elementos roscados en la unión de las bridas de extremos de tubos.

Las herramientas clásicas manuales se describen a continuación.

Llaves calibradas

Están formadas por una o dos bocas que se adaptan a la forma de la cabeza del elemento de unión. Se gira la llave, obteniendo desplazamientos (avance o retroceso) en el elemento roscado. Pueden utilizarse para tornillos y tuercas, o elementos roscados que tengan la cabeza adaptada a la llave. Las diferentes variedades dependen de la forma de la cabeza. El apriete se realiza girando la llave de manera perpendicular al tornillo o tuerca.

Llave fija

Es abierta y se emplea para elementos con cabeza hexagonal, con el inconveniente de agarrar solo dos de las caras y tener que quitarla, desplazarla y ponerla, en cada avance.

Llave de estrella

Es más segura que la plana al ser cerrada. Tiene seis o doce muescas que se pueden fijar a la cabeza hexagonal.

Recuerde

No modificar los brazos de palanca de las llaves con la idea de conseguir mayor fuerza en el montaje o desmontaje de los elementos de unión.

Llave mixta

Combinados los dos tipos anteriores de manera que el acceso a tornillos y tuercas se realiza con mayor facilidad en un caso o en el otro.

Llave de tubo

Se trata de una llave doble. Una de las bocas se introduce en el elemento a montar o desmontar, realizando el apriete de manera axial. Se gira mediante un pasador introducido en el taladro que tiene, consiguiendo un buen brazo de palanca. Utilizado para elementos de difícil acceso.

Llave de vaso

Es una llave corta de tubo que se acopla a una herramienta eléctrica o neumática, o manualmente por medio de un brazo para realizar la palanca.

Llave de carraca

Dispone de un trinquete, muy útil para realizar el apriete del elemento, ya que actúa en una dirección al no permitir el giro, permitiendo el retroceso de la llave en el otro sentido. Se acopla a la llave de tubo para realizar trabajos con más comodidad.

Llave de pipa

Tiene esta forma para conseguir el fácil acceso a lugares complicados. Es la combinación de llaves de tubo y de vaso. Se transforma el apriete de la dirección axial del elemento en dirección tangencial. Los trabajos se realizan con mayor facilidad.

Llave de racor

Es abierta, combinando las características de la llave plana y la llave de estrella. Tiene las ventajas e inconvenientes de las dos.

Llave de mango articulado

Dispone de una articulación del tipo cardán, con el que se consiguen posturas que se adaptan a lugares de muy difícil acceso. También se acopla normalmente a la llave de vaso.

Llaves ajustables

Tienen una sola boca, un mango y un tornillo sin fin regulable. Se adaptan al tamaño del elemento a roscar de manera que no hay que tener un juego amplio de calibres para cada tamaño del tornillo o la tuerca. De la misma manera que en las llaves calibradas, se obtienen avances o retrocesos en el elemento roscado cuando se giran.

Recuerde

Dependiendo de la forma de la cabeza del elemento roscado, hay diferentes tipos de llaves calibradas: fija, de estrella, mixta, de tubo, de vaso, de carraca, de pipa, de racor, de mango articulado.

Llave inglesa

El tornillo sin fin permite la abertura y cierre de la boca, adaptán-dose al tamaño de los diferentes calibres que se tengan que apretar o aflojar. Es muy útil, evitando tener que cargar con amplísimos juegos de llaves calibradas para cada tipo de boca.

Llave ajustable

También dispone de un tornillo sin fin, pero la boca tiene unas mordazas que realizan aprietes normalmente en superficies cilíndricas como tubos. También llamada “llave grifa”, se utiliza mucho en los montajes de fontanería y de gas.

Llave de tornillo

Es en realidad una llave inglesa, pero que dispone además de un tornillo de fijación.

3.4. Operaciones de atornillado

A continuación se van a describir cuáles son las técnicas de atornillado empleadas en conformado y armado de tuberías. Estas pueden ser manuales o mecánicas.

Operaciones de atornillado manual

La unión más clásica entre piezas se realiza mediante tornillo o perno, arandela y tuerca, en la que las piezas a unir pueden estar o no roscadas. La arandela proporciona a la unión una gran resistencia, ya que absorbe los posibles movimientos que se puedan producir en el montaje o la presión interior que se produce en las tuberías.

Importante

La unión más clásica entre piezas se realiza mediante tornillo o perno, arandela y tuerca, en la que las piezas a unir pueden estar o no roscadas.

Para realizar el atornillado o desatornillado del elemento de unión se debe colocar la cabeza de la herramienta en la cabeza del elemento roscado, realizando el giro de la llave alrededor del tornillo o tuerca. Se obtienen desplazamientos lineales de avance o de retroceso en el elemento roscado, dependiendo de si se realiza el giro a derechas o a izquierdas.

Aplicación práctica

En una empresa se terminan de montar en un taller los tramos de tubos armados para enviarlos al siguiente departamento. Previamente se realizará la revisión y verificación final sobre camión antes de ser enviados a la obra.

Así que se procederá a realizar un listado de las acciones que se deben realizar sobre los elementos de unión roscada, antes de que el material abandone su puesto de trabajo.

La conveniente fuerza con la que las uniones de elementos roscados están realizadas se debe comprobar con la llave dinamométrica.

SOLUCIÓN

Los pasos a seguir para la comprobación serán:

1 Comprobar que la llave está regulada con la fuerza según los planos de montaje de las piezas.

2 Acoplar la cabeza de la llave dinamométrica a la llave de vaso, introduciéndola en cada uno de los tornillos que ya están apretados en las bridas de unión.

3 Se gira la llave ligeramente en avance (a derechas). El sonido del tope se escucha cuando se ha alcanzado el apriete que se ha fijado anteriormente. De esta manera se evitará que al estar el elemento roscado poco apretado la unión se pueda soltar, o que al estar muy apretado se deforme en longitud el tornillo y se pueda romper.

 

4 Marcar claramente los tornillos comprobados con la llave dinamométrica.

Operaciones de atornillado mecánico

Con el desarrollo de la industria, en la actualidad existen herramientas hidráulicas que permiten un trabajo más cómodo y rápido en la realización de montajes y desmontajes de tuberías industriales de gran diámetro.

Recuerde

En las llaves calibradas, el apriete se realiza girando la llave de manera perpendicular al tornillo o tuerca.

Estas realizan los aprietes de los elementos de unión de las bridas de manera eficiente, consiguiendo una alta calidad en el trabajo realizado.

Llave hidráulica de apriete

También los separadores de cuña que utilizan la fuerza hidráulica o mecánica (brazo de palanca) están muy indicados en los trabajos de separación de bridas, montajes y desmontajes de elementos.

Recuerde

Dentro de las llaves ajustables, hay diferentes tipos: llave inglesa, llave ajustable o llave grifa, y llave de tornillo.

Separadores de cuña para bridas

De la misma manera, existen llaves dinamométricas que se colocan en las cabezas de los tornillos y tuercas a comprobar, que utilizan la fuerza hidráulica en su trabajo.

Llave dinamométrica hidráulica

4. Técnicas de soldadura de tubería

En las instalaciones de tuberías, para asegurar la continuidad del fluido o del sólido que se encuentra en su interior, se deben realizar uniones en sus extremos, para además poder incluir en sus recorridos elementos de regulación y uniones de recorridos secundarios.

Los extremos de los tubos y otros elementos deben tener una preparación previa para poder realizar la técnica de soldeo adecuada, que asegure la función de estanqueidad que se requiere con el producto que se transporta.

La soldadura es el método de unión fija más empleado actualmente, y ha sustituido a otros métodos de unión; incluso, gracias a ella, a grandes piezas que se realizaban tradicionalmente de fundición como las bancadas de las máquinas.

Definición

Soldadura

Consiste en calentar las piezas a unir hasta el punto en que los componentes se hacen uno, ayudando mediante la aportación de un material compatible con las piezas.

En las instalaciones de tubería industrial, con la unión de las diferentes partes, se consigue resistencia, ligereza y rapidez en la realización del conjunto final.

De esta manera se puede tener una primera clasificación general de los procedimientos empleados para las uniones soldadas:

1 Con metal de aportación:Soldadura oxigás (oxiacetilénica).

Sabía que...

En este tipo de soldadura, para lograr una fusión rápida (y evitar que el calor se propague), se utiliza un soplete que combina oxígeno (como comburente) y acetileno (como combustible). La mezcla se produce con un pico con un agujero central del que sale acetileno, rodeado de 4 o más agujeros por donde sale el oxígeno.

1 Soldadura eléctrica por arco (electrodo revestido, arco revestido).

1 Sin metal de aportación:Soldadura por puntos.

La capacidad mecánica de la soldadura es variable, ya que se produce de distinta manera según la zona donde se analice. Cerca del cordón existen deformaciones en el elemento debido al calor, disminuyendo conforme se aleja de la zona soldada.

4.1. Formas de unión, preparación y electrodos

Las uniones soldadas, dependiendo de la forma de unión de las piezas que forman las instalaciones de tuberías, se pueden presentar de tres maneras:

1 Unión a tope. Se mantiene la continuidad, realizándose el cordón con el espesor inicial de las piezas a unir. Se realiza un resalto para reforzar la unión.

2 Unión en ángulo. Para piezas que se dispongan en ángulo agudo o perpendicular.

3 Unión a solape. Se disponen las piezas una encima de la otra de manera que existirá un escalón. Los cordones de unión se pueden realizar de forma frontal, lateral y oblicua.

La preparación de las superficies a soldar es una actividad esencial para el buen funcionamiento de la soldadura que se realice. Existen preparaciones en “V”, en “H”, en “K”.

En la soldadura eléctrica por arco, el electrodo es el elemento que sirve de “unión teórica” entre los elementos a soldar, permitiendo el paso de las cargas eléctricas y la fusión de las piezas a unir. El recubrimiento es importante, ya que sirve para evitar la oxidación del acero y como material de aportación.

Recuerde

Dependiendo de la forma de unión de las piezas que forman las instalaciones de tuberías, las uniones soldadas pueden ser: unión a tope, unión en ángulo o unión a solape.