Tipos de roscas hidráulicas

Los sistemas hidráulicos son indispensables para un vasto espectro de industrias de toda índole, desde la maquinaria pesada como las excavadoras, buldóceres, y camiones de volteo; hasta instalaciones de manufactura y automotriz.

En las aplicaciones hidráulicas se manejan fluidos a alta presión para realizar las actividades diarias de distintos procesos, como la elevación y descenso de productos pesados, frenado, y direccionamiento de fluido para diversos fines. Por consiguiente, estos sistemas hidráulicos son dependientes de conexiones fiables e impecables entre sus diferentes componentes. Por esta razón, es indispensable conocer las características y diferencias entre los distintos estándares de roscas comúnmente usados en la industria actual. Este conocimiento es clave para evitar el manejo inadecuado de conexiones hidráulicas, lo que podría llevar a costos retrasos en los procesos productivos, daños a los equipos y al personal, y en general, evitar aumentos en los costes de operación. 

Número Dash o tamaño rayal

Tanto las mangueras hidráulicas como sus conexiones suelen ser seleccionadas por su número Dash o tamaño rayal, el cual es un número nominal. Esta numeración se expresa en incrementos de dieciseisavos de pulgada. Por ejemplo, un Dash 8 (también conocido como -8), se refiere a una medida de 1/2". Es decir, dividimos 8 entre 16, lo que nos da 8/16 o 1/2.

Conceptos y terminología básica de las roscas

Rosca macho

Se conoce como rosca macho a la pieza que se fabrica con un mecanizado externo, esta es la pieza que impregna. 

En el caso de las roscas macho o externas, el diámetro mayor es el diámetro más grande de la rosca de un tornillo, en este lugar se encuentran las crestas. Por el contrario, el diámetro menor es el diámetro más pequeño de la rosca y este coincide con las raíces o valles de los hilos de las roscas. Por último, el diámetro de paso es un diámetro teórico ubicado entre los diámetros mayor y menor. 

Rosca hembra

Se conoce como rosca hembra a la pieza que se fabrica con un mecanizado interno, esta es la pieza impregnada. 

En caso de roscas hembras o internas, las crestas se encuentran en el diámetro menor mientras que las raíces se ubican en el diámetro mayor. 

Paso de las roscas

Es un concepto importante para la selección de estas, y dependiendo del estándar de fabricación, este concepto puede tener distintos significados. En el estándar americano y británico, el paso se refiere a cuantos hilos o cuerdas posee una rosca por cada pulgada de longitud. A esto se le conoce como Threads Per Inch (TPI). 

En contraste, en el estándar internacional, el paso se refiere a la distancia que hay entre hilo e hilo. 

Los estándares británicos y americanos son incompatibles. Esto se debe a que el ángulo que se forma entre los hilos de sus roscas es diferente. Esto también ocurre con la forma de sus crestas. 

Estándar JIC y su historia 

Las siglas JIC provienen del inglés Joint Industry Council, y su origen se remonta a mediados del siglo XX. Durante este periodo, existía una demanda real y en auge de conexiones fiables y seguras por todos los distintos sectores industriales. La Joint Industry Council, una coalición de industrias norte americanas de la época, colaboró para la creación y normalización de unas conexiones que satisfarían dichas necesidades. De esta colaboración surgieron las conexiones JIC, las cuales, incluso hoy en día, son una de las conexiones más usadas a nivel industrial por su gran seguridad, accesibilidad, diversidad de tamaños, formas y materiales.

Roscas JIC 37° 

Del estándar JIC, las roscas rectas (cilíndricas o paralelas) de asiento abocinado de 37° son las más mundialmente reconocidas. En este estándar, el sello ocurre entre la forma abocinada de la conexión macho y el asiento abocinado de la conexión hembra. Son popularmente usadas en la industria agrícola, construcción y manufactura debido a su diversidad de tamaños, costo accesible y facilidad de montaje. Sin embargo, el asiento abocinado de estas roscas puede ser susceptible a fugas si los componentes se desgastan o dañan con el tiempo, especialmente en ambientes abrasivos. En algunos lugares, esta conexión se conoce también como JIC 74°. 

Las conexiones que hacen uso de las roscas JIC 37° son destinadas a aplicaciones de baja presión (menor a 230 psi), media presión (entre 230 y 1.450 psi), y en algunos casos puede ser usada en aplicaciones de alta presión (hasta 5.000 psi). Actualmente, el estándar

JIC 37° forma parte de la normativa SAE, y se encuentra bajo el estándar SAE J514 e ISO 8434-2.

Estándar SAE y su historia

Las siglas SAE provienen del inglés Society of Automotive Engineers. Fundada en 1905 en los Estados Unidos de América, la SAE tenía el objetivo de establecer y estandarizar los parámetros técnicos para los fabricantes de automóviles en aras de mejorar la eficiencia y la calidad de la creciente industria automotriz americana. En el 2006, la SAE fue rebautizada como SAE International, quien hoy en día, es un referente y autoridad a nivel mundial, contribuyendo en el desarrollo de normas técnicas en ingeniería para el desarrollo y avance tecnológico. 

Roscas SAE 45° (SAE J512) 

Las roscas SAE J512 son un tipo de rosca recta igual a la JIC 37°, no obstante, la SAE J512 posee un asiento abocinado de 45°. Por lo que, a pesar de que amos estándares puedan roscar entre sí, los asientos abocinados no van a coincidir, y subsecuentemente, no habrá ningún tipo de sellado seguro en esta unión. 

Las conexiones fabricadas bajo el estándar SAE J512 tiene cabida en aplicaciones automovilísticas y de refrigeración, especialmente en aquellas que manejan baja presión (menor a 230 psi) y media presión (entre 230 y 1.450 psi). En las aplicaciones automotrices, las conexiones SAE 45° se encuentran en líneas de combustible, freno y transmisión. Mientras que, en los sistemas de refrigeración, estas conexiones forman parte de compresores, evaporadores, y condensadores. 

Roscas ORB (SAE J1926)

Antiguamente perteneciente al estándar SAE J514, el estándar SAE J1926 hace referencia a un tipo de rosca igual a las SAE J514 con una enorme diferencia en el tipo de sellado. Las roscas SAE J1926 son un tipo de rosca recta que logra un sellado hermético al presionar una junta tórica (O-Ring) en la base de la conexión macho contra el asiento de la conexión hembra. Las siglas ORB provienen del inglés O-Ring Boss. 

Las conexiones ORB son usadas en aplicaciones de media presión (entre 230 y 1.450 psi) a alta presión (hasta 5.000 psi). Esto se logra gracias al sellado dinámico que ofrece el O-Ring en la base, el cual es capaz de adaptarse a los cambios de presión, manteniendo al sistema libre de fugas. Adicionalmente, este estándar ofrece una unión compacta y adaptable, lo que lo hace una opción ideal para sistemas que se encuentran en espacios reducidos como los que podemos encontrar en maquinaria agrícola, construcción y forestal. 

Roscas ORFS (SAE J1453) 

Similares a las roscas SAE J1926, este tipo de rosca recta crea un sellado hermético por la implementación de un O-Ring, sin embargo, la junta tórica se ubica en la punta de la conexión macho. En este caso, el sellado ocurre al presionar al O-Ring sobre un asiento plano en la conexión hembra. Las siglas ORFS provienen del inglés O-Ring Face Seal. 

Este tipo de conexión se emplea en aplicaciones robustas de alta presión (hasta 6.000 psi). Y a pesar de que su O-Ring previene la presencia de fugas, no posee la adaptabilidad y flexibilidad de las roscas ORB. Adicionalmente, su costo suele ser significativamente superior a las conexiones de asiento abocinado como la JIC 37° y las SAE 45°. 

Rosca SAE 24° (SAE J514-2) – Conexiones de compresión

También conocidas como conexiones flareless, compresión o conexiones de mordida. Este tipo de rosca recta cuenta con un asiento interno en la conexión macho, mientras que la conexión hembra posee una férula, la cual se acomoda en el asiento del macho, y por el apriete de los elementos se logra un sellado hermético. Son ideales en aplicaciones sujetas a grandes vibraciones, pulsaciones, choques térmicos o carga lateral en un sistema hidráulico. Este tipo de conexión se usa típicamente en sistemas de alta presión (hasta 10.000 psi).

Rosca SAE 42° (SAE J512) – Asiento invertido

Mejor conocida como conexión de asiento invertido, este tipo de conexión cuenta con un asiento interno de 45° en la pieza macho, mientras que la hembra tiene un asiento de 42°. El sellado ocurre cuando los asientos macho y hembra hacen presión contra la tubería que se encuentra en medio de ambas piezas. Este tipo de conexión tiene cabida en el sector automovilístico (especialmente sistemas de freno), en aplicaciones de baja presión (hasta 250 psi) y en algunas aplicaciones de alta presión (hasta 2.000 psi).

Estándar NPT y su historia 

Las siglas NPT provienen del inglés National Pipe Thread. Este tipo de estándar tuvo sus inicios en el siglo XIX, cuando la creciente población norte americana desarrollaba su industria. En ese tiempo, existía una gran variedad de diseños de rosca proporcionada por diferentes productores de la época. Esta diversidad y falta de estandarización trajo consigo varios problemas de compatibilidad entre roscas, causando fugas de fluidos y todo tipo de inconvenientes. Los primeros intentos de estandarización fueron propiciados por el ingeniero William Sellers y su hijo Franklin Sellers. Fue hasta el siglo XX que la American National Standards Institute (ANSI) publicó y formalizó oficialmente el estándar NPT, lo que trajo consigo una mayor consistencia y fiabilidad a la industria fontanera. 

Rosca NPTF 

Proveniente de las siglas en inglés National Pipe Tapered Fuel, es un tipo de rosca cónica que logra crear un sellado seguro y confiable por medio de la deformación de los hilos de las roscas. El diseño de esta rosca cuenta con valles truncados, los cuales son presionados contra los valles de los hilos, por esta razón, no se recomienda reutilizar estas piezas en aplicaciones que manejan combustibles. 

A diferencia de las roscas NPT (National Pipe Tapered), este tipo de rosca no requiere sellantes para lograr un sellado hermético, y debido a que este tipo de rosca se usa en aplicaciones que manejan combustibles líquidos y sólidos, el uso de sellantes está contraindicado, ya que este podría disolverse y contaminar el fluido de trabajo. 

Estas roscas son ampliamente usadas en la industria, con algunos modelos llegando a manejar presiones extremas de hasta 15.000 psi. Su uso principal se enfoca en líneas de transporte de gas combustible, y sistemas de potencia. 

Rosca NPSM

Sus siglas provienen del inglés National Pipe Straight Mechanical. Es un tipo de rosca recta con un asiento abocinado de 30° respecto a la horizontal. Es en este asiento donde ocurre el sellado metal con metal entre la pieza macho y la pieza hembra. Este tipo de rosca permite que la pieza hembra NPSM pueda formar un sellado hermético con una pieza macho NPTF. 

Estas roscas son diseñadas para trabajar en aplicaciones de baja presión (menor a 250 psi) hasta mediana presión (de 250 hasta 1.450 psi). Suelen ser usadas en la industria ligera, y eléctrica.

Estándar BSP y su historia 

Del inglés British Standard Pipe. Tiene sus primeros orígenes de la mano de Sir Joseph Whitworth, ingeniero británico cuyo trabajo buscó promover la estandarización de roscas durante el siglo XIX. Similar a lo ocurrido en norte américa, antes de la publicación de Whitworth en 1841, los fabricantes británicos manejaban diferentes diseños de roscas que no eran compatibles entre sí, lo que llevo a problemas de fugas de fluidos. Con el auge de la industrialización en el imperio, surgió una fuerte demanda por la estandarización de todos los productos, lo que impulsó a los ingenieros de la época a adaptar los principios establecidos por Sir Whitworth y crear las roscas BSP.

Rosca G (BSPP)

Sus siglas provienen del inglés British Standard Pipe Parallel. Como su nombre indica, es un tipo de rosca recta cuya pieza hembra posee un asiento abocinado de 30° en donde reposa el asiento interno de la rosca macho. El sellado de estas dos piezas ocurre precisamente en este asiento abocinado. 

Este tipo de rosca está pensada para trabajar en aplicaciones de alta presión (hasta 10.000 psi). Y es frecuentemente usada en sistemas neumáticos, maquinaria hidráulica industrial y agrícola, y en sistemas de transporte de agua y otros fluidos.

Rosca R (BSPT)

Proveniente del inglés British Standard Pipe Taper, es un tipo de rosca cónica que logra un sellado hermético al deformar los hilos de las rocas. Las roscas macho BSPT pueden usarse junto a roscas hembra BSPP. 

Las conexiones que usan el estándar BSPT pueden trabajar en aplicaciones de media presión (de 250 hasta 1.450 psi), y en algunos modelos pueden trabajar a extrema presión (hasta 30.000 psi). Similar a las conexiones BSPP, estas son usadas en sistemas neumáticos, maquinaria hidráulica industrial, y en sistemas de transporte de fluidos. Las conexiones BSPT no son recomendadas para aplicaciones de conexión y desconexión frecuente. 

Tabla comparativa