El Congreso les dio seis meses para normalizar la rosca

El documento es el Progress Report of the National Screw Thread Commission, aprobado el 19 de junio de 1920 y publicado el 4 de enero de 1921 como Miscellaneous Publications No. 42 del Bureau of Standards. Es una publicación del gobierno de Estados Unidos, así que es de dominio público, y hay un escaneo completo en el Internet Archive. Todo lo citado aquí procede de ese escaneo.

La comisión tenía nueve miembros. La presidía el director del Bureau of Standards. Dos procedían del Ejército, dos de la Armada y cuatro los nombraba el secretario de Comercio, dos de ellos a propuesta de la American Society of Mechanical Engineers y dos de la Society of Automotive Engineers. Antes de que se cumplieran los primeros seis meses resultó evidente que sería imposible completar de manera satisfactoria el trabajo previsto, y el Congreso modificó la ley para prorrogarla.

Por qué 1918

El apéndice 1 da la razón sin adornos. La necesidad había crecido con las máquinas herramienta, los automóviles, los implementos agrícolas, las máquinas de escribir y las de coser, y luego las dificultades encontradas en el programa de adquisición de municiones durante la reciente guerra demostraron la necesidad vital de roscas normalizadas. Las sociedades de ingeniería, el Bureau of Standards y los fabricantes presentaron peticiones al Congreso, y la ley llegó después.

El mismo apéndice empieza nombrando a sus predecesores: Joseph Whitworth en 1841 y William Sellers en 1864, quien difundió a través del Franklin Institute la rosca que se convirtió en la serie United States Standard. Ese es el texto que este sitio ya leyó, en sesenta grados eran más fáciles de calibrar. El informe de 1921 es su continuación, escrita por una comisión federal con un plazo y no por un fabricante con un calibre.

También se leyó el predecesor inglés que nombra: Whitworth tomó 55 grados como el promedio medido de lo que los talleres ingleses ya tallaban, con lo que son tres documentos fundacionales que eligen una geometría sondeando el oficio.

Lo que se terminó

El informe define una terminología y un conjunto de símbolos, fija una forma de rosca y establece series de rosca, entre ellas una serie nacional de rosca gruesa y una serie nacional de rosca fina, junto con roscas para tubos y acoplamientos de mangueras. Esos dos nombres aparecen en este documento en 1921. Esta página no los sigue hasta las revisiones Unified posteriores, que no hemos leído.

También establece cuatro clases distintas de ajuste de rosca, con subdivisiones, y es cuidadoso sobre cómo deben usarse. Los ejemplos dados en cada clase son solo ilustrativos, y no es intención de la comisión asignar arbitrariamente una clase general o tipo de trabajo a una clase de ajuste concreta. Cada fabricante y usuario es libre de elegir la clase que mejor se adapte a sus necesidades.

La clase que recibió nombre y ninguna cifra

La clase IV merece una pausa, porque apenas existe. Abarca piezas roscadas de un cuarto de pulgada de diámetro o más que se van a colocar o montar de forma permanente con llave. Es decir, espárragos. Como el material importa tanto en el comportamiento de una unión así, se dividió en dos subdivisiones que difieren en el valor de la diferencia, que el informe llama interferencia: la subdivisión A para secciones ligeras con esfuerzos moderados, como en motores de aviones y automóviles, y la subdivisión B para secciones pesadas con esfuerzos elevados, como en máquinas de vapor e hidráulica pesada.

La tolerancia de la tuerca va en positivo desde la medida básica, la del tornillo va en negativo desde el tornillo máximo, y el tornillo queda por encima de la medida básica en el valor de la interferencia. Todo está en su sitio. Luego viene el sexto párrafo de la cláusula, con su propio encabezado:

Una clase de ajuste, definida, nombrada, dividida en dos subdivisiones, con el sentido de cada tolerancia indicado, y luego entregada al lector sin ninguna cifra. Es una redacción de una honestidad poco común. Tampoco desapareció de las ediciones posteriores: en la revisión de 1928 ya tiene sus cifras, como clase 5, en un apéndice, todavía marcada como provisional.

Las tolerancias se dimensionaron según los machos que ya existían

Un encabezado de la cláusula de tolerancias lo dice todo por sí solo: Las tolerancias de las clases I y II permiten el uso de machos de roscar comerciales (traducción). Las tolerancias establecidas para el ajuste flojo y el ajuste medio permiten el uso de machos comerciales que hoy pueden obtenerse de varios fabricantes. Para el ajuste estrecho, donde se quiere el agujero cerca de la medida básica, el informe recomienda un macho seleccionado.

Léalo junto a 1864. Sellers fijó el ángulo de la rosca en 60 grados porque 60 era más fácil de obtener que 55 y más cercano a la práctica estadounidense, y llevó un calibre a la reunión. 56 años después, una comisión federal fijó los intervalos de tolerancia para que los machos que ya estaban en los estantes produjeran piezas dentro de ellos. Ambos documentos eligen una geometría preguntando qué podían fabricar ya los talleres. Las cifras de un plano moderno heredan eso, lo sepa o no quien las especifica.

La regla del calibre PASA, escrita en 1920

El informe es también donde el principio de calibración se enuncia con claridad. Los límites de tolerancia establecidos representan, en realidad, las medidas de los calibres maestros PASA y NO PASA. Los errores de avance y de ángulo de la pieza pueden compensarse con una alteración adecuada del diámetro de paso. Si el calibre PASA entra en la pieza, la intercambiabilidad queda asegurada, y el perfil puede diferir del calibre en diámetro de paso, avance o ángulo. El calibre NO PASA comprueba solo el diámetro de paso y garantiza que el ajuste no quede demasiado flojo.

Dos reglas menores de la misma cláusula merecen conservarse. La tolerancia del diámetro de paso de un tornillo es la misma que la de la tuerca de la misma clase. Y la tolerancia del diámetro mayor de un tornillo es el doble de la tolerancia del diámetro de paso de su clase.

La cláusula sobre especificaciones, unas páginas antes, contiene la frase que un comprador reconocerá: las cualidades deben expresarse en términos definidos de patrones medibles conocidos, definidos por los límites de tolerancia más amplios compatibles con un funcionamiento satisfactorio, y toda especificación debe ser tan concisa que no pueda surgir ninguna disputa sobre los límites de aceptación. Es el mismo problema con el que este sitio se encuentra una y otra vez desde el otro extremo, en normas que nombran una condición sin ensayo arbitral para verificarla.

La delegación y el último párrafo

La sección VIII trata de lo que quedó sin hacer, y es la parte que se lee distinto un siglo después. En julio de 1919 la comisión envió una delegación a Europa para consultar con organismos de normalización británicos y franceses. El informe recoge el resultado en una sola cláusula: no se alcanzaron acuerdos definitivos sobre la normalización internacional de las roscas, aunque los ingenieros y fabricantes de ambos países estaban deseosos de cooperar.

La comisión seguía creyendo que podía hacerse, y su recomendación final antes de la firma del presidente dice cómo. Debería establecerse una norma internacional considerando los tamaños y normas predominantes en uso, y las posibilidades de proporcionar un medio para producir esta rosca internacional mediante el sistema de medida inglés o el sistema métrico. Firmado por el director del Bureau of Standards como presidente, Washington, 26 de junio de 1920.

La lista de trabajos pendientes de la misma sección también merece leerse como lista. Roscas que aún necesitaban normalizarse: roscas de tubos de latón, roscas de instrumentos, perfiles Acme, cuadrado y diente de sierra. Elementos relacionados que ayudarían a los fabricantes estadounidenses: machos, terrajas, medidas de barra para roscas talladas y para roscas laminadas por separado, las dimensiones de cabezas de pernos y tuercas, calibres de chapa y alambre, y medidas de broca para roscar. Dos de ellos son páginas de este sitio, cien años después: qué decide la medida de llave y qué mide realmente un número de calibre de chapa.

Qué puede sacar un lector de todo esto

• Una clase de ajuste es una decisión comercial tanto como geométrica. Dos de las cuatro se dimensionaron para que funcionaran los machos que ya estaban a la venta
• El calibre PASA absorbe los errores de avance y ángulo desde 1920. Una rosca que pasa el calibre PASA puede diferir del calibre en su perfil, y esa era la intención declarada, no un resquicio
• Una norma puede definir algo y admitir que no tiene cifras para ello. La clase IV se publicó así, con el vacío señalado en su propio encabezado
• La cuestión métrica estaba abierta, y la respuesta fue construir para ambos. La recomendación final de la comisión era una rosca que pudiera producirse en cualquiera de los dos sistemas, y esa recomendación es la parte que no ocurrió

El prefacio ofrece la frase de cierre. El Congreso prorrogó la comisión por dos años, reconociendo la imposibilidad de publicar un informe de esta naturaleza que en su primera edición esté totalmente libre de errores o incoherencias. Las críticas debían dirigirse a la comisión, en el Bureau of Standards. Un documento normativo que empieza diciendo que probablemente se equivoca en algún punto es un objeto más raro que un ajuste con llave.

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 fue la National Screw Thread Commission?

Un órgano de nueve personas creado por una ley del Congreso aprobada el 18 de julio de 1918 para determinar y establecer normas de roscas para el Ejército, la Armada y el público. Lo presidía el director del Bureau of Standards, con dos miembros del Ejército, dos de la Armada y cuatro nombrados por el secretario de Comercio a propuesta de la American Society of Mechanical Engineers y la Society of Automotive Engineers.

¿Cuánto debía durar la comisión?

Seis meses. La sección 6 de la ley de 1918 dice que la comisión cesará y terminará al cabo de seis meses desde la fecha de su nombramiento. Antes de que venciera ese plazo resultó evidente que el trabajo no podría completarse satisfactoriamente, y el Congreso modificó la ley para prorrogarla. El prefacio del informe de 1921 registra una prórroga adicional de dos años.

¿Por qué se creó en 1918?

El informe dice que la necesidad había crecido con las máquinas herramienta, los automóviles, los implementos agrícolas, las máquinas de escribir y las de coser, y que las dificultades encontradas en el programa de adquisición de municiones durante la reciente guerra demostraron la necesidad vital de roscas normalizadas. Las sociedades de ingeniería, el Bureau of Standards y los fabricantes presentaron peticiones al Congreso, y la ley llegó después.

¿Qué era un ajuste con llave de clase IV?

Una clase de ajuste de rosca para piezas de un cuarto de pulgada de diámetro o más que se colocan o montan de forma permanente con llave, con una diferencia negativa que el informe llama interferencia. Tenía dos subdivisiones: A para secciones ligeras con esfuerzos moderados, como en motores de aviones y automóviles, y B para secciones pesadas con esfuerzos elevados, como en máquinas de vapor e hidráulica pesada. El informe afirma que la comisión no disponía de información o datos suficientes para incluir valores de tolerancias y diferencias para los ajustes con llave, así que la clase se publicó sin cifras.

¿Por qué se eligieron así las tolerancias de rosca de 1920?

En las clases I y II, para que funcionaran las herramientas existentes. El informe tiene un encabezado según el cual las tolerancias de las clases I y II permiten el uso de machos comerciales que hoy pueden obtenerse de varios fabricantes. Para la clase III, ajuste estrecho, donde se quiere un agujero cercano a la medida básica, recomienda en cambio un macho seleccionado.

¿Intentó la comisión acordar una rosca internacional?

Envió una delegación a Europa en julio de 1919 para consultar con organismos de normalización británicos y franceses, y el informe afirma que no se alcanzaron acuerdos definitivos sobre la normalización internacional de las roscas. Su recomendación final fue que cualquier norma internacional pudiera producirse con el sistema de medida inglés o con el métrico.

¿Qué comprueba realmente el calibre PASA?

Según el razonamiento de este informe, el ajuste en su conjunto. Afirma que los límites de tolerancia representan las medidas de los calibres maestros PASA y NO PASA, que los errores de avance y de ángulo de la pieza pueden compensarse con una alteración adecuada del diámetro de paso, y que si el calibre PASA entra en la pieza, la intercambiabilidad queda asegurada aunque el perfil difiera del calibre en diámetro de paso, avance o ángulo. El calibre NO PASA comprueba solo el diámetro de paso.

Referencias

• Progress Report of the National Screw Thread Commission, authorized by Congress 18 July 1918, as approved 19 June 1920; issued 4 January 1921 as Miscellaneous Publications of the Bureau of Standards No. 42. Full scan and text on the Internet Archive
• Sellers, 1864, leído en la revista del Instituto Franklin, el texto que este informe nombra como su predecesor estadounidense

El informe es una publicación del gobierno de Estados Unidos y es de dominio público. Se leyó a partir del texto escaneado del ejemplar del Internet Archive con el identificador progressreportof42nati, que no tiene restricciones de acceso. Las citas se transcriben tal como se imprimieron, incluida la errata de la sección 6 de la ley. En esta página no se cita ningún valor de las tablas de tolerancias. Las páginas de tablas de este escaneo están muy deterioradas por el reconocimiento óptico de caracteres, mientras que el texto corrido está limpio; por eso solo se usó el texto corrido, y las reglas de tolerancia se describen por su sentido y estructura y no por cifras. Existen ediciones posteriores del informe, de 1925, 1929 y 1933, y no se leyó ninguna; nada de lo aquí escrito describe lo que cambiaron. El acuerdo Unified de roscas de 1948 queda totalmente fuera de esta página. Los nombres serie nacional de rosca gruesa y serie nacional de rosca fina aparecen en este documento de 1921, y esta página no los sigue hasta las revisiones Unified posteriores, para lo cual habría que leerlas. El plazo de seis meses se presenta como lo que decía la ley; el informe no atribuye a ese plazo ninguna cualidad de su propio contenido, y esta página tampoco.