Especialistas del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología describen como “único” un equipo de medición realizado por el INTI, que se puso en funcionamiento en apenas dos semanas. Sirve para verificar el funcionamiento de roscas que se utilizan en pozos petroleros

Buenos Aires-(Nomyc)-Cuando Jorge Campbell, un ingeniero del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), visitó el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) la primavera pasada, su plan era hablar con científicos del NIST sobre rastreadores láser, escáneres láser y otros instrumentos utilizados para metrología dimensional a gran escala aunque también visitó varios laboratorios del NIST y le llamó la atención una máquina en especial que tiene un fin muy específico, está diseñado para medir una parte clave de un objeto llamado calibre de hilo, utilizado como estándar por la industria del petróleo y el gas para verificar la funcionalidad. de las conexiones roscadas para tuberías utilizadas en operaciones de perforación.

Este instrumento personalizado, ubicado en el sótano de uno de los edificios del campus de NIST en Gaithersburg, Maryland, llamó la atención de Campbell porque brinda a los investigadores mejores resultados en mucho menos tiempo del que podría obtener con la técnica óptica en la que confiaba en Argentina.

“Necesitaba una mayor precisión, pero también necesitaba algo más confiable, menos subjetivo, menos dependiente del operador” recuerda el investigador. 

Los medidores de roscas son tornillos y anillos roscados cuyas dimensiones están extremadamente bien caracterizadas y se utilizan para garantizar que los fabricantes cumplan con sus especificaciones para tornillos utilizados para todo, desde las tuercas y tornillos que puede comprar en una ferretería hasta piezas de precisión utilizadas en equipos médicos y también para las conexiones roscadas utilizadas en operaciones de perforación de petróleo y gas . 

Varias dimensiones son importantes para probar estos medidores y una que es difícil de medir es el “medio ángulo”, de manera literal, la mitad del ángulo entre la cresta o punto más externo y la raíz es decir, el punto más interno, de la rosca de un tornillo ya que si este ángulo es demasiado ancho o demasiado estrecho, no pasará las inspecciones.

“Los hilos son piezas de geometría muy compleja”, sostuvo el ingeniero mecánico del NIST Dennis Everett quien agrega que “hay muchos componentes críticos y uno de ellos es el medio ángulo del hilo”.

“Pero el problema con las mediciones típicas del medio ángulo” –continuó– es que “la forma más común de hacerlo no es terriblemente precisa”.

“La mayoría de los laboratorios miden el medio ángulo con un proyector de perfil al   iluminar el medidor y luego ampliar la sombra proyectada por el objeto, por lo que brinda al usuario una vista bidimensional amplificada de las entradas y salidas del hilo” explicó Everett  

La técnica puede generar mediciones con incertidumbres que por lo general son demasiado altas para los fabricantes de medidores que prestan servicios a la industria del petróleo y el gas ya que los estándares del American Petroleum Institute (API) especifican tolerancias tan bajas como 5 minutos de arco, menos de una décima de grado, por lo que se requieren pequeñas incertidumbres para determinar el cumplimiento. 

Hasta su visita al NIST, Campbell usaba un proyector de perfiles para medir medios ángulos pero “cuando se mide ópticamente un hilo, hay un lado que se sombrea sobre sí mismo” debido a la forma helicoidal retorcida del hilo, dijo Campbell para agregar que “por ese lado, nunca sabes lo que estás viendo y la técnica también es muy laboriosa, agotadora y poco confiable”.

En lugar de un proyector óptico, la máquina NIST que Campbell vio en su recorrido utiliza un lápiz que toca los lados, llamados “flancos” del calibre del hilo que se está midiendo y una placa de metal que se encuentra en un ángulo de 30 grados soporta el calibre del hilo mientras se escanea. 

La razón del ángulo de 30 grados de esta placa es que los medidores de rosca producidos por los fabricantes de medidores API tienen un medio ángulo nominal de 30 grados y la máquina NIST se usa casi de manera exclusiva para mediciones de calibre de hilo API.

La configuración NIST personalizada para medir ángulos medios y un medidor de hilo se asienta sobre una plataforma metálica en ángulo, mientras que una sonda toca la superficie del medidor.

Las incertidumbres que utilizan la máquina de medio ángulo NIST son solo más o menos 3 minutos de arco, aproximadamente 0.05 grados y el lápiz está equipado con un transductor que convierte el movimiento en una señal eléctrica que se puede medir para medir las posiciones del lápiz mientras recorre el hilo.

Después de visitar el NIST y ver el laboratorio de calibradores de hilos de Everett, Campbell regresó a su casa y construyó su propia máquina de medición de medio ángulo utilizando una configuración similar.

“Mientras estuvo aquí, tomó muchas fotos, tomó muchas notas, hizo muchas preguntas técnicas y luego, unas semanas más tarde, recibí un correo electrónico que decía ´¡Gracias, mira lo que construí!´”, sostuvo Everett.  

Campbell estima que se “ha reducido a la mitad sus incertidumbres sobre estas mediciones” y agrega que “creo que lo que hizo Jorge fue único».

Nomyc-26-11-19