Cada conexión de cilindro de gas está a siete décimas de milímetro de la siguiente

El documento es la ISO 5145:2017, Botellas de gas – Salidas de válvulas para gases y mezclas de gases – Selección y dimensiones, cuarta edición, ISO/TC 58/SC 2, veintisiete páginas, confirmada como vigente en 2023. Su introducción dice exactamente para qué sirve: «El propósito principal de normalizar las salidas de válvula es impedir la interconexión de gases no compatibles». (traducción)

Esta página describe una norma. No es una instrucción de seguridad, no le dice a nadie qué hacer con un cilindro y no nombra ningún producto. Quien publicó la foto devolvió el cilindro, y no diremos nada más al respecto.

La rosca se elige según lo peligroso que sea el gas

La selección no parte de la presión ni del tamaño de tubería. Parte de un código. La ISO 14456 asigna a cualquier gas o mezcla de gases contenida en un cilindro un código de cuatro cifras, el FTSC, que lo clasifica por inflamabilidad, toxicidad, estado del gas —incluido si está comprimido y con qué nivel de presión, o licuado— y corrosividad. Ese código coloca el gas en uno de quince grupos de gases compatibles, y cada grupo recibe una salida de válvula.

Basta mirar la lista de referencias normativas para que la idea salte a la vista. Existen tres Normas Internacionales independientes cuyos títulos terminan con la misma cláusula:

Hay una norma para medir cuán corrosivo es un gas para los tejidos, y su propósito declarado es elegir una rosca. Eso resume bastante bien todo el sistema.

La norma es cuidadosa con lo que el código no es. Una nota establece que el único propósito del código numérico es agrupar los gases compatibles para poder seleccionar la salida correcta, y que no está concebido como código de identificación. Es una clave de clasificación, no una etiqueta. El etiquetado y el código de colores son salvaguardas aparte, y el campo de aplicación indica que este documento no los afecta.

Cinco de los quince grupos contienen exactamente un gas cada uno, con exclusión de mezclas y otros gases: grupo 2 dióxido de carbono, grupo 5 aire, grupo 10 oxígeno, grupo 11 óxido nitroso, grupo 14 acetileno. El grupo 15 está reservado para determinadas mezclas de gases.

El principio escalonado y la suma constante

El mecanismo se llama principio escalonado (step index). La salida de la válvula tiene un alojamiento doble, y el conector tiene una espiga de dos diámetros distintos diseñada para encajar en él. La clave está en una sola frase: «Las longitudes de los alojamientos y de las espigas son las mismas para cada conexión, pero los diámetros varían según el grupo de gases». (traducción)

La tabla 1 recoge los diámetros; la aritmética del párrafo siguiente es nuestra.

Dentro de cada tamaño, A sube en pasos de 0,7 mm y B baja en pasos de 0,7 mm, de modo que su suma nunca cambia. En el tamaño de 24 mm los pares son 11,2 con 16,8, luego 11,9 con 16,1, luego 12,6 con 15,4, luego 13,3 con 14,7 y por último 14 con 14, el par simétrico. El tamaño mayor hace lo mismo nueve veces.

En eso consiste toda la seguridad del sistema. Una espiga hecha para un grupo tiene el diámetro pequeño desplazado 0,7 mm y el diámetro grande desplazado 0,7 mm respecto de su vecina, en sentidos opuestos, así que no puede entrar en el alojamiento de la vecina aunque ambas tengan la misma longitud, el mismo diámetro nominal y la misma rosca. Veintiuna combinaciones a derechas y veintiuna a izquierdas suman cuarenta y dos.

Hay además una nota que suena al final de una discusión: las conexiones escalonadas de alojamiento doble interno no se utilizan por su tamaño excesivo. Alguien propuso poner el alojamiento en la otra pieza, y la respuesta fue que resultaría demasiado grande.

La rosca tiene la misma forma Whitworth que una rosca de tubería

Tres diámetros nominales, 24, 27 y 30 mm, y una sola forma de rosca para todos. La tabla 2 da las dimensiones básicas.

Nuestra propia comprobación, porque conecta dos partes de este sitio. La altura del filete Whitworth es 0,640 327 P, así que con paso 2 el diámetro de paso debería ser el mayor menos 1,280 654 y el menor debería ser el mayor menos 2,561 308. Eso da 22,719 346 y 21,438 692 para el 24, y la misma resta coincide con el valor impreso en los tres tamaños, seis de seis. Es la misma fórmula que usan las normas de roscas de tubería, con paso de 2 mm.

En las tolerancias la cosa se vuelve tajante. El apartado 5 dice que las tolerancias se elegirán de las normas nacionales aplicables o del ejemplo dado, y luego excluye algo de forma explícita: «No deben utilizarse sistemas de tolerancias bilaterales, como los de la ISO 2768 (todas las partes)». (traducción)

No se da el motivo, pero es fácil de ver. Una tolerancia bilateral permite que una cota se aparte del nominal en cualquier sentido, y en un sistema cuya seguridad descansa por completo en que las piezas no encajen, una cota que puede desviarse en ambos sentidos es una cota que puede desviarse hacia la conexión siguiente. La tabla 1 marca los alojamientos H10 y las espigas d10, ambas unilaterales. Las desviaciones de la tabla 2 también son todas unilaterales: el diámetro de paso de la tuerca de unión va de cero hacia arriba y el de la válvula, desde por debajo del nominal hacia abajo. Están impresas como números sin más, sin que se repita la unidad en esa tabla, y las reproducimos tal como aparecen en lugar de decidir por la norma.

Dónde está el sellado

Quien encontró la abolladura notó que estaba cerca de la cara de sellado. La norma dice qué es esa cara.

Una conexión tiene tres partes: la salida de la válvula, el conector y la tuerca de unión, que la norma define como el medio por el cual se fija el conector y por el cual se asegura el sellado. La rosca tira; el cono sella. Es el mismo reparto de funciones que la norma de roscas de tubería cilíndricas establece para los accesorios, y es la razón por la que una marca cerca del cono es un problema distinto de una marca en la rosca.

Se admiten otros métodos de sellado, pero con una condición que deja ver lo que de verdad le importa al documento: siempre que se mantenga la no intercambiabilidad entre tipos de conector. Se puede cambiar cómo sella. No se puede cambiar con qué acopla.

Además, cada salida y cada conexión se marcan. El apartado 6 exige el número de la salida correspondiente, y la tabla 3 asigna uno a cada combinación, de modo que las versiones a izquierdas y a derechas del mismo par de diámetros reciben números distintos. En el tamaño de 24 mm, el par 11,2 y 16,8 es el número 1 a derechas y el número 6 a izquierdas; el par simétrico 14 y 14 es el 5 y el 10.

Nueve conexiones que nadie ha usado todavía

El apartado 7 empieza indicando que están asignadas treinta y tres de las cuarenta y dos conexiones disponibles. Nuestra propia resta: quedan nueve libres. La introducción explica por qué existen. Las disposiciones del documento «podrán invocarse en el futuro en los casos en que se desarrolle industrialmente un nuevo gas o mezcla de gases» (traducción).

A finales de los años 1970, un comité construyó un sistema de codificación con nueve huecos vacíos, partiendo de que la química no estaba terminada. Es una previsión poco común en una tabla de dimensiones.

La asignación en sí, qué grupo de gases recibe qué número, está en las tablas 4 y 5 y en los anexos, que quedan fuera de la vista previa gratuita. Esta página no dice qué conexión corresponde a qué gas, y nada de lo que aquí se dice debe usarse para identificar una.

La frase que la norma no tenía por qué incluir

La introducción termina con una admisión poco habitual en este tipo de documentos, que cambia la lectura de todo lo anterior.

Y a continuación: «Este documento representa así una base para un acuerdo internacional en un futuro más o menos lejano». (traducción)

Así que el sistema internacional diseñado precisamente para que no se pueda conectar el gas equivocado es, según su propio texto, opcional allí donde un sistema nacional llegó primero. El documento deja claro que por eso importa la cautela: debido a la multiplicidad de conexiones en uso y a la existencia de muchas normas nacionales, nunca se insistirá lo suficiente en la preocupación por la compatibilidad.

También explica el planteamiento de partida. A finales de los años 1970, el comité había concluido que la única solución viable a largo plazo era crear un sistema de salidas de válvula que no fuera intercambiable con los sistemas existentes, con cuatro criterios: seguridad, sencillez, compacidad y estanqueidad. No compatible con lo que ya había. A propósito y de forma demostrable.

Qué conviene retener

• La rosca no es la identidad de la conexión. Tres diámetros nominales llevan cuarenta y dos conexiones distintas, y la forma de rosca es en todas la misma Whitworth de paso 2
• La identidad son dos diámetros cuya suma es constante. 28, 32 o 36 según el tamaño, escalonados en pasos de 0,7 mm; es nuestra propia lectura de la tabla 1
• El sellado está en el cono. La tuerca de unión fija el conector y mantiene el sellado; la norma lo dice en una frase
• Las conexiones están numeradas. El apartado 6 exige marcar la salida y la conexión con el número, y las versiones a izquierdas y a derechas del mismo par tienen números distintos
• El gas decide, y otras cuatro normas deciden sobre el gas. Inflamabilidad, toxicidad, estado y corrosividad, cada una con su propia Norma Internacional cuyo título dice que sirve para seleccionar una salida de válvula
• Aquí, internacional no significa universal. El propio documento dice que no es necesario cumplirlo allí donde exista una norma nacional anterior

Este artículo trata el paso 2: rosca. El orden completo es sustrato, rosca, cabeza, accionamiento, acabado y documentación. El artículo inglés Specifying a screw explica por qué alterarlo genera retrabajo.

Preguntas frecuentes

¿Qué determina la rosca de la salida de válvula de un cilindro de gas?

El gas. La ISO 14456 asigna un código de cuatro cifras, el FTSC, que describe inflamabilidad, toxicidad, estado del gas y corrosividad, y ese código asigna el gas a uno de quince grupos compatibles. A cada grupo se le asigna una conexión de salida de válvula. La ISO 5145 indica que el propósito principal de normalizar las salidas de válvula es impedir la interconexión de gases no compatibles.

¿Cuántas conexiones de salida de válvula define la ISO 5145?

Cuarenta y dos conexiones no intercambiables, veintiuna a derechas y veintiuna a izquierdas, sobre tres diámetros nominales de 24, 27 y 30 mm. El apartado 7 indica que treinta y tres de las cuarenta y dos están asignadas, lo que según nuestra propia resta deja nueve libres para gases que aún no se han desarrollado industrialmente.

¿Qué hace que las conexiones no sean intercambiables si comparten rosca?

Un par de diámetros de alojamiento. La salida de la válvula tiene un alojamiento doble y el conector una espiga de dos diámetros distintos; la norma indica que las longitudes son las mismas para cada conexión, mientras que los diámetros varían según el grupo de gases. Según nuestra propia lectura de la tabla 1, los dos diámetros suman siempre una constante para cada tamaño, 28, 32 o 36, y avanzan en incrementos de 0,7 mm.

¿Qué rosca se usa en una salida de válvula según la ISO 5145?

Una rosca Whitworth de paso 2 mm, en diámetros nominales de 24, 27 y 30 mm. Los diámetros de paso impresos son 22,72, 25,72 y 28,72, y los diámetros menores 21,44, 24,44 y 27,44. Según nuestra propia aritmética, siguen la altura de filete Whitworth de 0,640 327 P, la misma fórmula que usan las normas ISO de roscas de tubería.

¿Dónde sella una conexión de válvula de cilindro?

En un cono, no en la rosca. La ISO 5145 indica que la estanqueidad se consigue sellando el extremo del conector apoyado sobre la parte cónica de la conexión de salida de la válvula, y que este sellado lo mantiene la tuerca de unión. Se admiten otros métodos de sellado siempre que se mantenga la no intercambiabilidad entre tipos de conector.

¿Por qué la ISO 5145 prohíbe las tolerancias bilaterales?

Dice sin rodeos que no deben utilizarse sistemas de tolerancias bilaterales, como los de la ISO 2768, sin dar el motivo. La tabla 1 designa los alojamientos H10 y las espigas d10, y las desviaciones de la tabla 2 son todas unilaterales. En un sistema cuya seguridad descansa en que las piezas no encajen, una cota libre de moverse en ambos sentidos es una cota libre de acercarse a la conexión siguiente.

¿Están marcadas las conexiones?

Sí. El apartado 6 exige que las salidas y las conexiones se marquen con el número de la salida correspondiente, y la tabla 3 asigna un número a cada combinación de diámetros, con números distintos para las versiones a izquierdas y a derechas del mismo par.

¿Es obligatoria la ISO 5145?

Según su propio texto, no allí donde una norma nacional llegó primero. La introducción indica que, dado que ningún país parecía dispuesto a renunciar a sus normas nacionales, se acordó que no es necesario cumplir el documento allí donde exista una norma nacional anterior, y se describe a sí misma como una base para un acuerdo internacional en un futuro más o menos lejano.

¿Qué gases tienen una conexión solo para ellos?

Cinco de los quince grupos contienen cada uno un único gas nombrado, con exclusión de mezclas y otros gases: grupo 2 dióxido de carbono, grupo 5 aire, grupo 10 oxígeno, grupo 11 óxido nitroso y grupo 14 acetileno. El grupo 15 está reservado para determinadas mezclas de gases.

Referencias

• ISO 5145:2017, Gas cylinders — Cylinder valve outlets for gases and gas mixtures — Selection and dimensioning. Introducción, apartados 1 a 6, tablas 1 a 3, figuras 1 y 2
• r/metalworking, donde este mes se publicó la foto de una rosca de válvula de cilindro abollada

El texto utilizado es la vista previa pública de iTeh de la ISO 5145:2017, que llega hasta la página 6 de un documento de 27 páginas. Contiene la introducción, los apartados 1 a 6 completos, las tablas 1 a 3 y las figuras 1 y 2. El apartado 7 más allá de su primera frase, las tablas 4 y 5 y los anexos A, B y C no están en la vista previa, por lo que esta página no dice qué conexión se asigna a qué grupo de gases y nada de lo que aquí se dice debe usarse para identificar una conexión. La norma está en su cuarta edición, veintisiete páginas, ISO/TC 58/SC 2, etapa 90.93, revisada y confirmada por última vez en 2023. Lo siguiente es aritmética nuestra, no una afirmación de la norma: que A y B avanzan en incrementos de 0,7 mm mientras su suma se mantiene constante, la comprobación Whitworth de los diámetros de paso y menor frente a 0,640 327 P, y el recuento de nueve conexiones sin asignar. Cada cifra se verificó contra una imagen renderizada de la página impresa. Las desviaciones de tolerancia de la tabla 2 están impresas sin que se repita la unidad en esa tabla, y las reproducimos tal como aparecen en lugar de decidir qué unidad se pretende. No se cita nada de la ISO 14456, la ISO 10156, la ISO 10298, la ISO 13338, la ISO 286 ni la ISO 2768 más allá de sus títulos y de las frases de la ISO 5145 que las mencionan; ninguna de ellas se leyó. Las citas de la norma son traducciones. Esta página describe una norma. No es una instrucción de seguridad, no da ninguna orientación sobre el manejo de gases comprimidos o cilindros y no identifica ningún producto, proveedor de gas ni cilindro. La publicación del foro se cita como origen de la pregunta; leímos la publicación y no sus respuestas, así que aquí no aparece nada de las respuestas.