Sacar una derivación de un colector es una de las operaciones más repetidas en una planta. Durante años se resolvió cortando el tubo, soldando una tee reductora y añadiendo una placa de refuerzo calculada aparte. La alternativa forjada que recoge MSS SP-97 hace el mismo trabajo con una sola pieza y sin placa.
Esta página se centra en el lado técnico: qué exige la norma, qué significa realmente cada número de clase y en qué casos la derivación forjada es mejor solución que una tee. Para fichas comerciales, tamaños en stock y precios, la referencia es la página de producto del weldolet.
Es una conexión de derivación mecanizada a partir de una única pieza forjada. La base se mecaniza con la curvatura exacta del tubo principal, de modo que apoya sobre él antes de soldarse, y el cuerpo incorpora el refuerzo necesario en su propia geometría. El extremo superior queda preparado para soldadura a tope, con el bisel correspondiente.
La ventaja frente a la tee reductora clásica es doble. Por un lado, el refuerzo viene integrado en la pieza, así que no hay que calcular ni soldar una placa adicional. Por otro, el conjunto es más compacto y se monta con una sola soldadura de penetración en la rama, en lugar de las dos uniones circunferenciales de una tee.
La versión inoxidable comparte material con la línea: sobre un colector de acero inoxidable austenítico se pide un forjado de la misma familia, regulado por ASTM A182. Las piezas de acero inoxidable forjado entran dentro del grupo de accesorios forjados, junto con los codos, tes y uniones de pequeño diámetro.
El título completo de la norma es Accesorios forjados de salida de derivación integralmente reforzados, con extremos para soldadura de enchufe, roscados y para soldadura a tope. El nombre ya describe el producto: integralmente reforzado quiere decir que el refuerzo forma parte de la pieza, no se añade después.
La norma fija dimensiones, materiales, ensayos y marcado, y establece un requisito que conviene subrayar: la resistencia del accesorio debe ser al menos igual a la del tubo al que se conecta. Es lo que en la práctica se llama compensación del cien por cien del área. Si la pieza cumple ese criterio, la placa de refuerzo sobra.
En cuanto al tamaño, la tubería principal cubre de NPS 1/2 a NPS 48 y la salida de derivación va de NPS 1/8 a NPS 24. Algunos fabricantes publican la serie de colector ampliada hasta NPS 60, pero el rango normativo de referencia es el de 48.
MSS SP-97 no sustituye al código de tuberías. El trazado sigue calculándose con ASME B31 y la presión admisible de la pieza se toma del material y de la temperatura de diseño. La norma dice cómo es la pieza, no qué presión aguanta su instalación.
Siete formatos cubren prácticamente todos los casos de campo. Comparten el mismo cuerpo forjado con base curvada y se diferencian en cómo se conecta la rama y, en algún caso, en dónde se instalan.
| Tipo | Conexión de la rama | Uso habitual | Designación de presión |
|---|---|---|---|
| Weldolet | Soldadura a tope, extremo biselado | Líneas soldadas, derivaciones medianas y grandes, alta presión y temperatura | Según espesor: STD, XS, Sch 160 |
| Sockolet | Soldadura de enchufe | Ramales pequeños de instrumentación y válvulas, por debajo de NPS 2 | Clase 3000 / 6000 |
| Threadolet | Rosca NPT o BSPT | Instrumentos, purgas y drenajes que deben desmontarse | Clase 3000 / 6000 |
| Latrolet | Derivación a 45° | Espacio reducido o salida inclinada | Clase 3000 / 6000 |
| Elbolet | Soldado sobre el exterior de un codo | Derivación tomada directamente de una curva | Clase 3000 / 6000 |
| Nipolet | Salida con extremo roscado macho | Conexiones de instrumentos, venteos y drenajes | Clase 3000 / 6000 |
| Sweepolet | Soldadura a tope, perfil aerodinámico | Líneas que admiten paso de raspadores y servicios con baja concentración de tensiones | Según espesor de la tubería principal |
La elección entre ellos es más sencilla de lo que parece. Si la rama se suelda a tope, el formato es el weldolet. Si la rama es pequeña y se suelda por enchufe, corresponde el sockolet. Si debe poder desmontarse con una llave, toca el threadolet. Y si la salida sale inclinada o desde una curva, entran el latrolet y el elbolet respectivamente. Para conexiones de instrumento con salida roscada corta se emplea el nipolet.
Es el malentendido más extendido en torno a estas piezas. Los números 3000, 6000 y 9000 son designaciones de clase en libras, una forma abreviada de identificar la serie. No son la presión de trabajo en psi a ninguna temperatura, ni siquiera a ambiente.
La presión admisible real depende del material y de la temperatura. La tabla siguiente da valores indicativos para acero al carbono A105, que es el caso de referencia más citado.
| Clase | A 38 °C (100 °F) | A 204 °C (400 °F) | A 316 °C (600 °F) |
|---|---|---|---|
| 3000 | 3000 psi | ≈ 2400 psi | ≈ 1850 psi |
| 6000 | 6000 psi | ≈ 4800 psi | ≈ 3700 psi |
| 9000 | 9000 psi | ≈ 7200 psi | ≈ 5550 psi |
Los aceros inoxidables y los aceros aleados tienen curvas de reducción distintas a las del A105. Para una temperatura de diseño concreta hay que acudir a ASME B16.34 y al material específico; extrapolar la tabla anterior a un forjado F316L daría un resultado erróneo.
En las piezas de soldadura a tope, la designación cambia. El weldolet no se pide por clase, sino por espesor: STD, XS o Sch 160, en coherencia con la tubería de la que sale la derivación. Mezclar criterios en el mismo pedido es una fuente habitual de confusiones en almacén.
La regla de oro en una derivación forjada es que el material del accesorio sea el mismo que el del tubo. Cualquier diferencia abre la puerta a la corrosión galvánica en la soldadura y complica el cumplimiento del código en cuanto a resistencia y temperatura.
En acero inoxidable, la familia que se maneja es la de ASTM A182: F304, F304L, F316 y F316L. El F316L es el más solicitado en líneas químicas y en ambiente marino, porque incorpora molibdeno entre 2,00 y 3,00 % y se puede soldar sin recocido posterior. El F304L cubre servicio general y resulta más económico.
Los valores de composición y propiedades de los grados bajos en carbono se corresponden con los del material base equivalente: para el F304L y el F316L se manejan los parámetros del 304L y del 316L, con un máximo de 0,030 % de carbono y mínimos mecánicos de 485 MPa de resistencia a la tracción y 170 MPa de límite elástico. Las propiedades completas del grado con molibdeno están recogidas en la ficha de acero inoxidable 316, 316L y 316Ti.
Fuera del acero inoxidable, el material de referencia en carbono es el ASTM A105, con un rango de servicio que llega hasta unos 425 °C. Para baja temperatura se emplea el A350 LF2, que incorpora requisitos de ensayo de impacto. En servicio de alta temperatura con vapor entran los forjados aleados de la serie A182 F11, F22 y F91.
Un caso particular: el 316Ti no pertenece a la tabla de grados de ASTM A403, y su versión forjada se pide como A182 F316Ti o como EN 1.4571. En derivaciones sobre línea estabilizada conviene dejarlo claro en el pedido, porque no existe como grado A403.
La regla práctica que se maneja en ingeniería es la relación entre rama y colector. Si la derivación mide aproximadamente la mitad del diámetro principal o menos, la conexión forjada es la mejor opción. Una salida de NPS 2 sobre un colector de NPS 12 encaja de forma natural en este esquema.
Cuando la rama se acerca al tamaño del colector, la cosa cambia. Una derivación de 8 pulgadas sobre una línea de 12 pulgadas sigue pidiendo tee reductora, porque la geometría de la conexión forjada deja de ser ventajosa y el refuerzo integrado tendría que ser desproporcionado.
Las razones para preferir la pieza forjada son concretas. Ocupa menos espacio en el trazado, reduce el número de soldaduras de dos a una, elimina el cálculo y la mano de obra de la placa de refuerzo y concentra menos tensión en el arranque de la rama. El perfil interior es más suave que el de un sellín soldado, con lo que se reduce la turbulencia.
También hay casos en los que no compensa. Si la línea es de pequeño diámetro y la rama casi igual, la tee es más barata. Y si el colector va a recibir muchas derivaciones idénticas en serie, un tramo de colector con tes puede simplificar el montaje.
Toda pieza MSS SP-97 se define por dos tamaños: el de la tubería principal, sobre la que se apoya la base, y el de la salida de derivación. El primero condiciona el radio de la base; el segundo, el diámetro y el espesor del cuello.
Los rangos que se manejan son amplios. El colector va de NPS 1/2 a NPS 48 y la salida de NPS 1/8 a NPS 24. En la práctica, el weldolet se solicita con más frecuencia entre 1/2 y 24 pulgadas, mientras que el threadolet y el sockolet se mueven en el tramo pequeño, de 1/8 a 4 pulgadas.
El espesor de la salida se pide por schedule, y debe ser coherente con el de la tubería de la rama. Un error clásico de pedido es especificar el tamaño del colector y el de la rama pero olvidar el schedule de la rama, con lo que llega una pieza con el cuello más delgado de lo que exige el cálculo.
La altura de la pieza, desde la base hasta la cara del extremo, es la cota que revisa el proyectista cuando la derivación sale en una zona con aislamiento o con poco espacio libre. Merece comprobarse en el isométrico antes de cerrar la compra.
La pieza se presenta sobre el tubo principal, se alinea y se suelda. La base tiene que apoyar de forma continua: si queda un hueco, la soldadura de relleno acaba trabajando como elemento estructural, que no es su función.
En acero inoxidable austenítico, el procedimiento de soldadura cualificado debe contemplar el aporte térmico y el metal de aporte adecuados al grado. En la rama biselada la unión es de penetración completa. En los formatos de enchufe, en cambio, la unión es por soldadura en ángulo y conviene respetar la holgura de dilatación que fija la buena práctica de montaje.
El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior dependen del material y del espesor. En inoxidable austenítico lo habitual es no precalentar y controlar la temperatura entre pasadas. En carbono y en aleados, el procedimiento cualificado manda, y hay que seguirlo sin atajos.
Un detalle que se repite en obra: la limpieza. Las herramientas y los discos de corte que han trabajado en acero al carbono dejan partículas que, incrustadas en el inoxidable, se convierten en puntos de óxido. Utillaje dedicado y cepillos de acero inoxidable evitan el problema.
La documentación de base es el certificado EN 10204 tipo 3.1, que vincula la colada con el análisis químico y las propiedades mecánicas del forjado. En proyectos de oil and gas y de química es práctica habitual exigirlo sin excepción.
La comprobación positiva de materiales sobre la pieza terminada resulta especialmente útil en las derivaciones, porque son piezas pequeñas que se mezclan con facilidad en almacén. Un análisis rápido distingue sin ambigüedad un F304L de un F316L.
La inspección dimensional se centra en el diámetro del cuello, el espesor y la curvatura de la base. La base es crítica: un radio mal mecanizado deja la pieza apoyada en dos líneas en lugar de en una superficie.
Los exámenes no destructivos de la unión soldada se definen en el plan de inspección del proyecto. Líquidos penetrantes en la soldadura de la base, radiografía o ultrasonidos en la unión a tope de la rama según el criterio aplicable. Las partículas magnéticas no sirven en austenítico.
En refino y petroquímica resuelven las derivaciones de colectores de proceso, las tomas de instrumentos y las conexiones de venteo y drenaje sobre líneas de gran diámetro. Es su terreno natural, porque allí el espesor de la línea hace que la tee resulte cara y pesada.
En plantas de generación aparecen en líneas de vapor y de agua de alimentación, donde la temperatura obliga a forjados aleados. En gas y en offshore se emplean sobre colectores de gran diámetro, y en los tramos que admiten paso de raspadores se opta por el perfil del sweepolet.
En química fina y farmacia, la versión inoxidable se usa por razones de limpieza y compatibilidad de material. Y en plantas de tratamiento de aguas, los formatos roscados y de enchufe abundan en las tomas de instrumentación.
El primero, y con diferencia el más común, es pedir una pieza de clase 3000 creyendo que eso garantiza 3000 psi de servicio. La clase es una designación y la presión admisible depende del material y de la temperatura.
El segundo es olvidar el material. Una derivación de acero al carbono sobre un colector inoxidable provoca un par galvánico en la zona de la soldadura, y además queda fuera del código en cuanto a resistencia y temperatura.
El tercero es no indicar el schedule de la rama. El tamaño nominal sin espesor es una especificación incompleta, y el resultado suele detectarse tarde, cuando la pieza ya está en obra.
También se ve con frecuencia pedir derivación forjada donde la rama casi iguala al colector. En ese caso la tee reductora sigue siendo la solución correcta, y empeñarse en la pieza forjada encarece el conjunto sin ganancia técnica.
Por último, confundir la norma de material. Los forjados inoxidables se piden con ASTM A182, mientras que los accesorios de soldadura a tope como codos y tes se rigen por ASTM A403. No son intercambiables, aunque a veces aparezcan mezclados en una misma hoja de especificación.
MSS SP-97, titulada Accesorios forjados de salida de derivación integralmente reforzados, con extremos para soldadura de enchufe, roscados y para soldadura a tope. La norma fija dimensiones, materiales, ensayos, marcado y un requisito de resistencia mínima. El material inoxidable se especifica aparte con ASTM A182.
No. Son designaciones de clase en libras, no la presión real a ninguna temperatura. Como referencia, un accesorio de acero al carbono A105 de clase 3000 trabaja en torno a 3000 psi a 38 grados centígrados, unos 2400 psi a 204 grados y unos 1850 psi a 316 grados. Los aceros inoxidables tienen curvas de reducción distintas y deben tomarse de ASME B16.34 para la temperatura de diseño.
No. Al estar mecanizado a partir de una sola pieza forjada y llevar la geometría de refuerzo integrada en el cuerpo, MSS SP-97 exige que su resistencia sea al menos igual a la del tubo al que se conecta. Es lo que se conoce como compensación del cien por cien del área, y evita el cálculo y la soldadura de una placa adicional.
Cuando la derivación es aproximadamente la mitad del diámetro de la tubería principal o menor. Un weldolet resulta entonces más compacto, más barato y más sencillo de montar. Si la rama se acerca al tamaño del colector, como una salida de 8 pulgadas sobre una línea de 12 pulgadas, sigue siendo preferible la tee reductora.
ASTM A182 F316L, que mantiene la composición del tubo y permite soldar sin recocido posterior. La familia habitual de la norma incluye también F304, F304L y F316. Para línea de acero al carbono se emplea A105 y para servicio de baja temperatura, A350 LF2.
La tubería principal cubre de NPS 1/2 a NPS 48, y la salida de derivación va de NPS 1/8 a NPS 24. En la práctica, el weldolet se solicita con frecuencia entre 1/2 y 24 pulgadas, mientras que el threadolet y el sockolet se mueven en el rango pequeño, de 1/8 a 4 pulgadas.
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Suministramos conexiones de derivación inoxidables según MSS SP-97 en A182 F304L y F316L, de NPS 1/2 a NPS 48. Indíquenos tamaño de colector, tamaño de rama, schedule y material de la línea.
