5 cosas que debe saber sobre la concentricidad OD/ID

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

El problema de cómo comprobar la concentricidad de dos diámetros a menudo surge en el abastecimiento de tubos. Implica determinar el grosor de la pared, la medida entre el diámetro exterior (OD) y el diámetro interior (ID) de un tubo, en diferentes puntos para ver qué tan constante es en relación con un eje central.

El desafío radica en establecer un eje central teórico que sirva como punto de referencia (eje de referencia). Eso puede hacer que la concentricidad perfecta sea casi tan difícil de medir como de lograr.

Y es por eso que es inteligente tener en cuenta lo siguiente antes de especificar las medidas de DI y DE de la tubería con requisitos de concentricidad.

1. ¿Qué es la concentricidad?

Entre las tolerancias GD&T, concentricidad es complejo:una especie de "simetría circular" utilizada para establecer una zona de tolerancia para los puntos medios de una pieza cilíndrica o esférica.

¿Cuál es la diferencia entre cilindricidad y concentricidad? Mientras que la cilindricidad es un indicador de redondez y rectitud a lo largo del eje completo de una pieza 3D, la concentricidad compara un OD y ID o compara la redondez en dos puntos diferentes.

A veces llamado coaxialidad , la concentricidad de GD&T "controla el eje central de la característica a la que se hace referencia, a un eje de referencia" según el sitio web GD&T Basics.

En pocas palabras, puede definir la concentricidad como una medida de la constancia del espesor de la pared de un tubo, tubería u otro cilindro. Como tal, la concentricidad controla un eje central que se deriva de los puntos medios de la pieza, medidos en secciones transversales.

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

¿Qué hace que la concentricidad sea una característica tan compleja?

La concentricidad de los tubos se basa en mediciones de un eje derivado en lugar de una superficie tangible. En otras palabras, crea una zona de tolerancia cilíndrica 3D teórica en el que deben caer todos los puntos medios derivados del tubo.

Precisamente por eso, la concentricidad suele reservarse para piezas de alta precisión en las que existe una necesidad crítica de controlar esos puntos medios.

¿Qué es excentricidad frente a concentricidad?

Cuando tiene variaciones en el grosor de la pared de un tubo, tiene un excéntrico tubo:uno en el que el centro del círculo formado por el OD está en un punto diferente del centro del círculo formado por el ID. (En otras palabras, los dos círculos no son concéntricos .)

Excentricidad se mide observando una sección transversal para determinar las dimensiones mínimas y máximas de la pared de un tubo. Luego calcule la diferencia entre los espesores mínimo y máximo y divida esa cifra por la mitad.

2. Llamadas de concentricidad OD/ID

Los requisitos de concentricidad OD/OD de la tubería se pueden indicar en un dibujo de varias maneras diferentes, que incluyen:

• Símbolo de concentricidad GD&T, que es un círculo dentro de un círculo
• Porcentaje de excentricidad
• TIR (lectura total del indicador)
• Declaraciones escritas como "OD e ID deben ser concéntricos dentro de 0.00X pulgadas"

Otro término que se usa a veces cuando se habla de concentricidad es desviación de la pared. , que es lo mismo que TIR. El descentramiento de la pared se calcula colocando un indicador en la pieza mientras gira sobre su eje, midiendo no solo la concentricidad sino también la circularidad de la pieza.

El descentramiento de la pared se deriva de la excentricidad de un tubo y describe la variación en el espesor de la pared en comparación con una pared nominal especificada. Esto también se puede expresar como:

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

Cuando estos (y otros) términos se utilizan en los dibujos para describir los requisitos de concentricidad, los proveedores de materiales y los talleres de corte de metales de precisión tienen el desafío de determinar no solo qué proceso de máquina usar, sino también cómo medir la concentricidad para que cumpla con la especificación.

3. Desafíos de medir la concentricidad

Esto nos lleva a la dificultad de cómo medir la concentricidad y determinar si se logran los diámetros exteriores e interiores especificados. Además de la cuestión de establecer el eje central teórico, medir la concentricidad requiere:

• Tomar muchas medidas en una serie de secciones transversales
• Trazado exacto de la superficie y determinación de los puntos medios de las secciones transversales
• Trazar estas series de puntos para ver si se encuentran dentro de la zona de tolerancia cilíndrica

Puede usar un micrómetro o un comparador óptico para medir la concentricidad de algunas partes. Sin embargo, la tarea se realiza mejor utilizando una máquina de medición por coordenadas (CMM) o algún otro dispositivo de medición de computadora. Sin embargo, CMM requiere mucho tiempo, lo que a su vez significa un costo adicional.

Otro desafío es que con el micromaquinado actual , las piezas a medir son a menudo más pequeñas que nunca. Por ejemplo, en el caso de los diminutos tubos cortados con precisión que se utilizan como componentes en dispositivos médicos, el desafío consiste en comprobar la concentricidad de dos diámetros en tubos muy, muy pequeños.

4. Cuando se necesita concentricidad

Con toda esta complejidad, la concentricidad generalmente solo se usa para piezas que requieren un alto grado de precisión para funcionar correctamente.

Si la concentricidad es crítica depende del uso final, por ejemplo, si alguna entidad física con su propio OD necesita encajar en la tubería. Por ejemplo:

• En general, si un tubo debe entrar en una abertura y otra pieza debe encajar en el ID del tubo, es posible que el DE, el DI y la concentricidad deban alinearse para que todas esas piezas funcionen juntas.
• Sin embargo, si la aplicación requiere que pase líquido o gas a través de un tubo, la concentricidad puede no importar, porque la no concentricidad del tubo no impediría el flujo.

Pero incluso cuando la concentricidad no es crítica, puede ser importante saber cuán lejos de la concentricidad el OD/ID puede ser. Por ejemplo, cuando un líquido o gas fluya a través de un tubo bajo presión, es posible que deba especificar un espesor de pared mínimo aceptable para asegurarse de que la presión no provoque una rotura en un punto delgado en la pared del tubo no concéntrico.

Hasta cierto punto, la elección del material también puede relacionarse con la concentricidad o el espesor de pared mínimo/máximo. Por ejemplo, si ha optado por utilizar tubos soldados que se someterán a esmerilado para formar una pieza, es posible que desee especificar un grosor mínimo para evitar que la pared del tubo se esmerile demasiado y provoque una rotura en la soldadura.

Del mismo modo, si su aplicación final utilizará un tubo para mover líquido a alta presión, un material sin costuras estirado y no soldado podría ser una mejor opción para minimizar el riesgo de rotura. Pero, de nuevo, si el tubo simplemente libera aire en el medio ambiente, entonces los tubos sin costura serían un caso de ingeniería excesiva.

5. Una alternativa:concentricidad frente a descentramiento

En algunos casos, puede evitar el tiempo y el costo de verificar la concentricidad reemplazando los requisitos de concentricidad con desviación , que es más fácil de medir y más fácil de lograr.

Mientras que la concentricidad analiza qué tan bien se centra una característica cilíndrica en un eje teórico, el descentramiento analiza cuánto se desvía la característica de un círculo perfecto que está perfectamente centrado en un eje de rotación. En otras palabras, el descentramiento es una combinación de concentricidad y circularidad — y si una parte es perfectamente redonda, el descentramiento será igual a la concentricidad.

Si bien la concentricidad y el descentramiento no son lo mismo, a menudo se pueden usar indistintamente para lograr el mismo resultado final básico.

La gran diferencia es que con el descentramiento, puede tocar y medir físicamente la superficie de la pieza. El control del descentramiento también controlará la concentricidad, aunque ciertamente no en la misma medida que cuando la concentricidad se aplica sola.

(Obtenga más información sobre el descentramiento, incluido el descentramiento circular, el descentramiento total y la TIR).

Diseñar tubos teniendo en cuenta las tolerancias alcanzables

Recuerde, la viabilidad de producir piezas que estén dentro de sus tolerancias aceptables es una consideración de importancia crítica al hacer sus dibujos. Es por eso que la mayoría de los maquinistas, técnicos de medición e ingenieros de diseño recomiendan evitar la concentricidad OD/ID siempre que sea posible.

En su lugar, puede usar otros símbolos GD&T aplicables en sus dibujos y diseños de tuberías, evitando los desafíos de la concentricidad de OD/ID al no diseñarla en la pieza en primer lugar.

Para obtener más información sobre cómo la especificación de las características y tolerancias de GD&T afecta la calidad de la fabricación de piezas, descargue nuestro documento gratuito Cómo ajustar su solicitud de cotización para su máxima ventaja:Preguntas frecuentes sobre el abastecimiento de piezas pequeñas .