La soldadura de encastre es la solución intermedia entre la unión roscada y la soldadura a tope. El tubo entra en un alojamiento mecanizado y se fija con un único cordón en ángulo en la boca del casquillo: hace más que una rosca y menos que una penetración completa. Su terreno natural es la tubería de pequeño diámetro con presión alta, donde el biselado y el ajuste fino de una unión a tope no compensan.
Esta página desarrolla una de las tres ramas descritas en la guía general de accesorios de acero inoxidable. Aquí el foco está en la norma que la rige, ASME B16.11, en las clases disponibles y en los detalles de montaje que deciden si la unión aguanta veinte años o se agrieta en el primer ciclo térmico.
Un accesorio de encastre tiene un alojamiento cilíndrico mecanizado con un resalte interior. El tubo se introduce hasta tocar ese resalte y después se retira ligeramente para dejar una holgura. La estanquidad y la resistencia mecánica las aporta el cordón en ángulo depositado en la boca, de modo que la geometría del alojamiento garantiza la alineación automática de las dos piezas.
Esa alineación automática es la razón de su éxito en obra. No hace falta biselar, ni presentar el tubo con útil de alineación, ni controlar una separación de raíz. Se corta el tubo a escuadra, se desbarba, se introduce y se suelda. Para un montador con poco espacio, la diferencia respecto a una soldadura a tope es enorme.
La familia pertenece al grupo de los accesorios forjados, junto con los roscados. Se fabrican a partir de pieza forjada o de barra, y esa procedencia explica dos cosas: la robustez del cuerpo y la limitación de tamaño. A partir de cierto diámetro el volumen de material y el peso del accesorio se vuelven prohibitivos.
La edición vigente es B16.11-2021. Cubre los ratings, dimensiones, tolerancias, marcado y requisitos de material de los accesorios forjados de encastre y de rosca, desde NPS 1/8 hasta NPS 4, equivalentes a DN 6 hasta DN 100. El punto que más veces se escribe mal en los pedidos es el reparto de clases, que no es simétrico entre las dos familias.
| Extremo del accesorio | Clases según ASME B16.11 | Cédula de tubería con la que se asocia habitualmente | Referencia de rosca |
|---|---|---|---|
| Soldadura de encastre | Class 3000, 6000, 9000 | 3000 con Sch 80; 6000 con Sch 160; 9000 con XXS | No aplica |
| Rosca NPT | Class 2000, 3000, 6000 | 2000 con Sch 80 o XS; 3000 con Sch 160; 6000 con XXS | ASME B1.20.1. B16.11 no define la forma de la rosca |
La clase 9000 no existe en rosca. La explicación es geométrica: la rosca se mecaniza rebajando pared en el propio accesorio, y a mayor espesor mayor pérdida de sección resistente, hasta el punto de que el aumento de clase deja de traducirse en mayor capacidad.
Un recordatorio que nunca sobra. Los números 3000, 6000 y 9000 son designaciones de clase en libras, no valores de presión en psi. Tomando como referencia un accesorio de acero al carbono ASTM A105, las presiones indicativas son 3000 psi a 38 °C, unos 2400 psi a 204 °C y unos 1850 psi a 316 °C para Class 3000; para Class 6000, 6000, 4800 y 3700 psi en esos mismos escalones; y para Class 9000, 9000, 7200 y 5550 psi. Los aceros inoxidables y las aleaciones siguen curvas de degradación distintas, así que el valor de proyecto debe tomarse de ASME B16.34 para el material y la temperatura concretos.
La norma define una lista cerrada de formas forjadas, sensiblemente más corta que la de B16.9 porque el rango de tamaños también lo es.
| Denominación | Función | Comentario de montaje |
|---|---|---|
| Codo 45° y 90° | Cambio de dirección | Es el accesorio más consumido de la familia. Existe también la variante de calle (street elbow), con un extremo macho y otro hembra, descrita en la página del codo de calle de acero inoxidable |
| Te | Derivación en el mismo diámetro | Intersección rígida; conviene revisarla en líneas con vibración |
| Cruz | Derivación en dos direcciones | Uso muy puntual, sobre todo en colectores compactos |
| Manguito de unión (coupling) | Unir dos tramos de tubo | Requiere dos cordones, uno por cada lado del alojamiento |
| Casquillo (cap) | Cerrar un extremo | Soporta el empuje del fondo; verificar el espesor en la recepción |
| Unión desmontable (union) | Permitir desmontaje sin corte | Útil en puntos de mantenimiento frecuente; el asiento es sensible al calor de la soldadura |
| Tapón (plug) | Cerrar una derivación roscada | Habitual en puntos de drenaje y venteo instrumentados |
| Reductor de rosca (bushing) | Reducir el tamaño de una conexión | Permite adaptar instrumentos sin cambiar el tramo de tubería |
La elección del material no depende del accesorio sino del servicio, y en este punto la familia de encastre comparte catálogo con los roscados. La norma que rige los accesorios forjados de acero inoxidable y aleado es ASTM A182.
| Designación | Composición y propiedades clave | Servicio recomendado |
|---|---|---|
| A182 F304L | C máximo 0,030 %, Cr 18,0-20,0 %, Ni 8,0-12,0 %. Resistencia mínima a la tracción 485 MPa y límite elástico 0,2 % mínimo 170 MPa | Agua, aire, servicios generales y líneas de producto alimentario sin exigencia de cloruros |
| A182 F316L | C máximo 0,030 %, Cr 16,0-18,0 %, Ni 10,0-14,0 %, Mo 2,00-3,00 %. Resistencia mínima 485 MPa, límite elástico mínimo 170 MPa y PREN de 24 a 26 | Ambientes con cloruros, química y farmacia. Ficha completa en acero inoxidable 316/316L/316Ti |
| A182 F316Ti | Versión estabilizada con titanio, Ti ≥ 5 × C. Equivale a EN 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2) | Piezas que no pueden recocerse tras soldar o que trabajan entre 425 °C y 815 °C |
| A105 (acero al carbono) | Forja de carbono de uso general en servicios no corrosivos; sirve de material de referencia para los valores indicativos de clase | Vapor, aire, aceite y servicios auxiliares sin exigencia de inoxidable |
| A350 LF2 (baja temperatura) | Forja para servicio criogénico, con tenacidad garantizada mediante ensayo Charpy con entalla en V según fije el pedido | Líneas de GNL y servicio por debajo de la temperatura ambiente de diseño |
La elección entre 304L y 316L se reduce casi siempre a una pregunta: ¿hay cloruros? Con molibdeno y un PREN de 24 a 26, el 316L resiste mejor la picadura y la corrosión por rendija, que es precisamente el mecanismo de fallo asociado a este tipo de unión. La misma regla de selección por contenido de cloruros se aplica a los accesorios amparados por ASTM A403, con una diferencia a favor de estos últimos: al ir soldados a tope, no generan la rendija que sí aparece en la unión de encastre.
El rango normalizado arranca en NPS 1/8 y termina en NPS 4. En medidas métricas, DN 6 a DN 100, con la particularidad de que por debajo de NPS 1/2 la correspondencia no es la de la serie DN habitual y hay que ceñirse a la tabla.
Las dos cotas que decide el proyectista son el diámetro del alojamiento y su profundidad. El diámetro debe permitir la entrada del tubo con juego mínimo, sin holgura excesiva, y su tolerancia está fijada por la norma. La profundidad determina cuánto se introduce el tubo, y de ella depende que la holgura de dilatación pueda dejarse en campo con comodidad.
Aquí aparece una consecuencia práctica que sorprende a quien viene de la soldadura a tope: el accesorio no se pide por cédula, sino por clase, y la clase ya lleva implícita la cédula de tubería para la que está pensado. Pedir un Class 6000 con la esperanza de montarlo sobre tubo Sch 80 da lugar a un desajuste: el alojamiento queda holgado y el cordón trabaja en malas condiciones. En el pedido conviene escribir ambos datos, clase y cédula prevista.
El detalle que decide la vida de la unión se ejecuta antes de encender el arco. ASME B31.1 (apartado 127.3(e)) y ASME B31.3 (apartado 328.5.2) exigen dejar aproximadamente 1/16 de pulgada, es decir unos 1,6 mm, entre el extremo del tubo y el fondo del alojamiento antes de soldar. Es una regla de montaje que imponen los códigos de tubería, no una magnitud que ASME B16.11 obligue a verificar sobre la pieza, pero su incumplimiento arruina la unión.
El motivo es termomecánico. Durante la soldadura el tubo se calienta y se dilata en sentido axial. Si está apoyado contra el resalte, no tiene dónde ir: empuja, genera una tensión de compresión que queda bloqueada al enfriarse y esa tensión termina abriendo una grieta en la raíz del cordón. En líneas con ciclos térmicos, el fallo puede aparecer en menos de un año.
La secuencia de trabajo recomendada es la siguiente:
Los códigos aclaran que el hueco no tiene por qué comprobarse ni subsistir después de soldar. Es un requisito de ajuste, no una cota de inspección final. Convertirlo en criterio de rechazo a posteriori es un error de interpretación; el control debe colocarse antes de puntear, como punto de espera en el plan de inspección.
Las dos soluciones no compiten en el mismo terreno, pero conviene tener claras las diferencias antes de decidir un tramo.
| Criterio | Soldadura de encastre (B16.11) | Soldadura a tope (B16.9) |
|---|---|---|
| Rango de tamaños | NPS 1/8 a 4, con uso habitual hasta NPS 2 | NPS 1/2 a 48 |
| Preparación del tubo | Corte a escuadra y desbarbado | Biselado según ASME B16.25, ángulo habitual 37,5° |
| Tipo de cordón | En ángulo, en la boca del casquillo | De penetración completa |
| Examen no destructivo | PT o MT de superficie; la RT solo verifica holgura | RT y UT volumétricos, además de PT y MT |
| Hendidura interna | Sí, entre el extremo del tubo y el resalte | No |
| Coste instalado en paso pequeño | Inferior | Superior, por soldadura y examen |
| Aptitud para limpieza CIP | No recomendable | Adecuada |
El desarrollo completo del grupo soldado a tope, con sus tolerancias y su procedimiento de soldadura, está en la página de accesorios para soldar a tope.
Roscado y encastre comparten norma y rango de tamaños, pero se reparten el trabajo según el servicio. La rosca no requiere aportar calor, y esa sola propiedad la hace insustituible en zonas clasificadas donde conseguir un permiso de trabajo en caliente es lento o inviable. También permite desmontar el tramo con herramienta manual.
Sus debilidades conocidas son la sensibilidad a la vibración y el riesgo de gripado entre roscas de acero inoxidable, que aparece cuando se aprietan en seco y fuerzan una soldadura en frío entre las superficies. El uso de cinta o pasta de PTFE reduce ese riesgo. Los detalles de esa familia se tratan en la página del codo roscado en plantas de proceso químico.
Frente a eso, el encastre sella de forma permanente y tolera mejor los ciclos térmicos y de presión. La contrapartida es que convierte el tramo en una unión no desmontable y deja la rendija comentada. Cuando el fluido admite hendiduras y se exige estanquidad duradera, gana el encastre. Cuando se prevé desmontaje o no hay permiso de soldadura, gana la rosca.
Una parte importante del trabajo de los accesorios de encastre no está en los accesorios sino en las derivaciones. Cuando hay que sacar un ramal del tubo principal, la alternativa moderna a la te reductora con placa de refuerzo es la familia de los olet, definida en MSS SP-97.
Se mecanizan a partir de una pieza forjada única y el propio cuerpo aporta el refuerzo, con una compensación del 100 % del área retirada, de modo que no hace falta placa adicional. El sockolet es la versión con extremo de encastre, pensada para ramales de pequeño diámetro, típicamente hasta NPS 2, en tomas de instrumentos y válvulas. Al igual que el resto de la familia, se suministra en clases 3000 y 6000.
La regla de selección es estable y evita discusiones de diseño: si el ramal mide la mitad del tubo principal o menos, el sockolet resulta más compacto y económico; si se acerca al diámetro principal, la te reductora sigue siendo lo correcto.
Como el cordón es una soldadura en ángulo, el examen previsto por los códigos de tubería es el visual más líquidos penetrantes o partículas magnéticas sobre las superficies accesibles. El MT se reserva a materiales ferromagnéticos, de modo que en acero inoxidable se aplica PT. No hay examen volumétrico porque la geometría impide interpretarlo.
Esto tiene una consecuencia directa en la especificación de los servicios críticos. Siempre que el código exija radiografía de la soldadura, la unión de encastre queda descartada y hay que pasar a soldadura a tope, sea cual sea el tamaño. Es una condición de diseño, no una preferencia del inspector.
En el plano documental, el marcado exigido por la norma permite identificar el fabricante, la designación del material, la clase y el tamaño. Esa información debe coincidir con el certificado de ensayo del material, normalmente EN 10204 3.1, que recoge número de colada, composición química, propiedades mecánicas y tratamiento térmico. En los proyectos con programa de calidad estricto se añade verificación de rosca con galga en las piezas roscadas y PMI sobre la aleación de las piezas de encastre.
Quedan fuera de su campo natural los servicios higiénicos con limpieza CIP, los fluidos muy agresivos por picadura, los ramales en fondo de saco (dead end) y las líneas sometidas a fatiga severa. En todos esos casos la hendidura interna o la imposibilidad de radiografiar deciden en contra.
Consultas técnicas y documentos de referencia
Según ASME B16.11, los accesorios de extremo para soldadura de encastre se suministran en clases 3000, 6000 y 9000. Son designaciones de clase, no valores de presión en psi. La presión admisible real depende del material y de la temperatura de diseño, y se obtiene de ASME B16.34.
Para que el tubo pueda dilatarse sin apoyar contra el resalte del alojamiento durante el ciclo térmico de la soldadura. Si se suelda con el tubo apoyado en el fondo, queda una tensión axial bloqueada que favorece la fisuración de la raíz. La práctica es insertar el tubo hasta el fondo, marcar y luego retirarlo aproximadamente 1,6 mm antes de soldar.
En acero inoxidable, la designación habitual es ASTM A182 F304L o F316L; el 316L aporta entre 2,00 y 3,00 por ciento de molibdeno y un PREN de 24 a 26, adecuado para ambientes con cloruros. El acero al carbono ASTM A105 cubre servicios no corrosivos y ASTM A350 se reserva para servicio a baja temperatura, donde se exige tenacidad con ensayo Charpy.
ASME B16.11 los fabrica desde NPS 1/8 hasta NPS 4. En la práctica de proceso, la soldadura de encastre se concentra en NPS 2 y menores, que es donde resulta competitiva frente a la soldadura a tope; por encima de ese tamaño el coste del cordón en ángulo y la sección del accesorio dejan de compensar.
No con valor de calidad. El cordón es una soldadura en ángulo y su geometría genera una imagen radiográfica superpuesta donde no se distingue un defecto real del propio trazado del conjunto. La radiografía solo sirve para comprobar la holgura de montaje. El examen normal se hace con líquidos penetrantes o partículas magnéticas.
Cuando el ramal es igual o inferior a la mitad del diámetro del tubo principal. El sockolet, definido en MSS SP-97, aporta el refuerzo en el propio cuerpo forjado sin placa adicional y resulta más compacto y económico. Si el ramal se acerca al tamaño del tubo principal, la te reductora sigue siendo la solución correcta.
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Fabricamos accesorios de soldadura de encastre en acero inoxidable según ASME B16.11 y ASTM A182, en clases 3000, 6000 y 9000 desde NPS 1/8 hasta NPS 4, con certificado EN 10204 3.1. Indíquenos tipo, clase, material y cédula prevista.
