Claves para entender la concéntrica OD/ID en el suministro de tubos

Cómo verificar la concéntrica de dos diámetros (y otros factores en suministro de tubos)

El tema de cómo verificar la concéntrica de dos diámetros surge a menudo en suministro de tubos. Implica determinar el espesor de pared —medida entre diámetro exterior (DE) e interior (DI) de un tubo— en diferentes puntos para ver qué tan constante es respecto a un eje central.

El reto está en establecer un eje central teórico que sirva como punto de referencia (eje datum). Eso puede hacer la concéntrica perfecta casi tan difícil de medir como de lograr.

Y por eso es inteligente tener en cuenta lo siguiente antes de especificar mediciones DE y DI de tubos con requisitos de concéntrica.

1. ¿Qué es la concéntrica?

Entre tolerancias GD&T, la concéntrica es compleja —una especie de "simetría circular" usada para establecer zona de tolerancia para puntos medios de pieza cilíndrica o esférica.

¿Cuál es la diferencia entre cilindricidad y concéntrica? Mientras la cilindricidad es indicador de redondez y rectitud a lo largo del eje completo de pieza 3D, la concéntrica compara DE y DI o compara redondez en dos puntos distintos.

A veces llamada coaxialidad, la concéntrica GD&T "controla el eje central de la característica referenciada, a un eje datum" según GD&T Basics.

Más simplemente, puede definir concéntrica como medida de constancia del espesor de pared de tubo, tubería u otro cilindro. Como tal, la concéntrica controla un eje central derivado de puntos medios de la pieza, medidos en secciones transversales.

Eso significa que si la concéntrica fuera "perfecta", el espesor de pared entre DE y DI sería el mismo en cada sección transversal, en cada punto alrededor del diámetro del tubo.

¿Qué hace la concéntrica tan compleja?

La concéntrica de tubos depende de mediciones de un eje derivado en lugar de superficie tangible. Es decir, crea una zona de tolerancia cilíndrica teórica 3D en la que deben caer todos los puntos medios derivados del tubo.

Por eso la concéntrica suele reservarse para piezas de alta precisión donde hay necesidad crítica de controlar esos puntos medios.

¿Qué es excentricidad vs. concéntrica?

Cuando hay variaciones en espesor de pared de un tubo, tiene un tubo excéntrico —uno en que el centro del círculo formado por DE está en punto distinto del centro del círculo formado por DI. (En otras palabras, los dos círculos no son concéntricos.)

La excentricidad se mide mirando sección transversal para determinar dimensiones mínima y máxima de pared. Luego calcular diferencia entre espesores mínimo y máximo y dividir esa cifra a la mitad.

2. Llamadas de concéntrica OD/ID

Los requisitos de concéntrica DE/DI pueden indicarse en plano de varias formas, incluyendo:

• Símbolo GD&T de concéntrica, círculo dentro de círculo
• Porcentaje de excentricidad
• TIR (Lectura Total de Indicador)
• Declaraciones escritas como "DE y DI deben ser concéntricos dentro de 0,00X pulgadas"

Otro término usado a veces al hablar de concéntrica es desviación de pared, que es lo mismo que TIR. La desviación de pared se calcula poniendo indicador en la pieza mientras gira sobre su eje, midiendo no solo concéntrica sino también circularidad.

La desviación de pared deriva de la excentricidad del tubo y describe variación en espesor de pared comparada con espesor nominal especificado. También puede expresarse como:

• Espesor máximo de pared menos espesor mínimo
• Excentricidad x 2 (por dos)

Donde estos (y otros) términos se usan en planos para describir requisitos de concéntrica, proveedores de material y talleres de corte de precisión son desafiados a determinar no solo qué proceso de máquina usar, sino también cómo medir la concéntrica para que cumpla especificación.

3. Desafíos de medir concéntrica

Esto nos lleva a la dificultad de cómo medir concéntrica y determinar si se logran DE y DI especificados. Además del tema de establecer eje central teórico, medir concéntrica requiere:

• Tomar muchas mediciones a lo largo de serie de secciones transversales
• Mapear exactamente la superficie y determinar puntos medios de secciones transversales
• Graficar estas series de puntos para ver si caen dentro de zona de tolerancia cilíndrica

Podría usar micrómetro o comparador óptico para medir concéntrica de algunas piezas. Sin embargo, la tarea se realiza mejor usando máquina de medición por coordenadas (CMM) u otro dispositivo de medición computarizado. Pero CMM consume tiempo, lo que a su vez significa coste añadido.

Otro reto: con el micromecanizado actual, las piezas a medir son a menudo más pequeñas que nunca. Por ejemplo, en tubos de precisión diminutos usados como componentes en dispositivos médicos, el reto está en cómo verificar concéntrica de dos diámetros en tubos muy, muy pequeños.

4. Cuando se necesita concéntrica

Con toda esta complejidad, la concéntrica suele usarse solo para piezas que requieren grado muy alto de precisión para funcionar correctamente.

Si la concéntrica es crítica depende del uso final, como si alguna entidad física con su propio DE necesita encajar en el tubo. Por ejemplo:

• En general, si un tubo debe entrar en una abertura y otra pieza debe encajar en el DI del tubo, entonces DE, DI y concéntrica pueden necesitar alinearse para que todas funcionen juntas.
• Sin embargo, si la aplicación requiere líquido o gas pasar por tubo, la concéntrica puede no importar, porque la no-concéntrica no impediría flujo.

Pero incluso donde concéntrica no es crítica, puede ser importante saber qué tan fuera de concéntrica puede estar DE/DI. Por ejemplo, donde líquido o gas fluirá por tubo bajo presión, puede necesitar especificar espesor mínimo de pared aceptable para asegurar que presión no cause rotura en punto fino de pared no concéntrica.

En cierta medida, la elección de material también puede relacionarse con concéntrica o espesor mínimo/máximo de pared. Por ejemplo, si ha elegido tubo soldado que sufrirá rectificado para formar pieza, puede querer especificar espesor mínimo para evitar que pared se rectifique demasiado y cause rotura en soldadura.

Del mismo modo, si su aplicación final usará tubo para mover líquido alta presión, material sin costura estirado y no soldado podría ser mejor, para minimizar riesgo de rotura. Pero de nuevo, si el tubo solo liberará aire al ambiente, tubo sin costura sería sobre-diseño.

5. Una alternativa: Concéntrica vs. Desviación (Runout)

En algunos casos, puede evitar tiempo y coste de verificar concéntrica reemplazando requisitos de concéntrica con desviación (runout), que es más fácil de medir y más fácilmente alcanzable.

Mientras concéntrica mira qué tan bien característica cilíndrica está centrada en eje teórico, la desviación mira cuánto se desvía la característica de un círculo perfecto centrado perfectamente en eje de rotación. En otras palabras, la desviación es combinación de concéntrica y circularidad —y si una pieza es perfectamente redonda, la desviación igualará la concéntrica.

Aunque concéntrica y desviación no son lo mismo, a menudo pueden usarse intercambiablemente para lograr mismo resultado básico.

La gran diferencia es que con desviación, puede tocar y medir físicamente la superficie de la pieza. Controlar desviación también controlará concéntrica, aunque admitidamente no en misma medida que cuando concéntrica se aplica por sí sola.

(Aprenda más sobre desviación, incluyendo desviación circular, desviación total y TIR.)

Diseñe tubos con tolerancias alcanzables en mente

Recuerde, la factibilidad de producir piezas dentro de sus tolerancias aceptables es consideración críticamente importante al hacer sus planos. Por eso la mayoría de maquinistas, técnicos de medición e ingenieros de diseño recomiendan evitar concéntrica DE/DI siempre que sea posible.

En su lugar, puede usar otros símbolos GD&T aplicables en sus dibujos y diseños de tubos —previniendo desafíos de concéntrica DE/DI no diseñándola en la pieza desde el principio.

Para aprender más sobre cómo especificar características y tolerancias GD&T afecta calidad de fabricación de piezas, descargue nuestro documento gratuito Cómo ajustar su solicitud de cotización a su máxima ventaja: Preguntas frecuentes en suministro de piezas pequeñas.