Comprender el cronograma de tuberías y el grosor de la pared

La tabla de tuberías define el espesor de pared estandarizado de una tubería de acero para un tamaño de tubería nominal (NPS) específico. Para el mismo NPS, el diámetro exterior (OD) generalmente permanece fijo mientras que un programa más alto aumenta el espesor de la pared y reduce el diámetro interior (ID). Los horarios comunes incluyen el Programa 10, el Programa 40, el Programa 80 y el Programa 160.
Sin embargo, el cronograma de tuberías no debe tratarse como una clasificación de presión directa. La presión que una tubería puede soportar con seguridad depende de factores adicionales como el grado del material, la temperatura de diseño, el estrés permitido, la tolerancia a la corrosión, el estándar de fabricación y el código de diseño de tuberías aplicable.

Para la tubería de acero del carbono y de la aleación, los requisitos dimensionales se especifican comúnmente según toASME B36.10M. Las dimensiones de la tubería de acero inoxidable están cubiertas por ASME B36.19M, donde se utilizan designaciones de cronograma como 10S, 40S y 80S. ASME describe B36.10M como un estándar dimensional para tubos de acero forjado soldados y sin costura utilizados para aplicaciones de alta o baja temperatura y presión.

¿Qué es el pipe schedule?

El esquema de tuberías, a menudo escrito como Sch, es una designación estandarizada utilizada para identificar el grosor de la pared de una tubería en relación con su tamaño nominal de tubería.

Por ejemplo:

NPS 2 Sch 40

NPS 4 Sch 80

NPS 6 Sch 160

Estas designaciones indican al fabricante o proveedor la combinación requerida del tamaño nominal de la tubería y el espesor de pared estandarizado.

Un punto crítico es que la misma tabla de planificación no representa el mismo espesor de pared física para cada diámetro de tubería.

Por ejemplo, NPS 2 Schedule 40 tiene un espesor de pared nominal de aproximadamente 3,91mm, mientras que NPS 12 Schedule 40 tiene un espesor de pared nominal de aproximadamente 9,53mm.

Por lo tanto, el Anexo 40 es una designación de espesor de pared, no un valor de espesor fijo.

¿Cómo se relacionan el NPS, OD, ID y espesor de pared?

Cuatro dimensiones son particularmente importantes al seleccionar una tubería de acero:

Parámetro	Significado	Ejemplo para NPS 2
NPS	Tamaño Nominal de Tubería (Nominal Pipe Size)	2 in
OD	Diámetro Exterior (Outside Diameter)	2.375 in / 60.3 mm
Wall Thickness	Espesor de pared nominal	3.91 mm para Sch 40
ID	Diámetro interior aproximado	52.5 mm para Sch 40

Para un tamaño de tubería estándar, el OD se establece mediante el estándar dimensional. El aumento de la planificación normalmente aumenta el grosor de la pared hacia el interior de la tubería.

La relación aproximada es:

ID = OD − 2 × espesor de pared

Por lo tanto, para NPS 2:

Sch 40: pared más gruesa y menor ID

Sch 80: pared más gruesa y menor ID que Sch 40

Sch 160: pared significativamente más gruesa y menor ID

Esta relación es importante al calcular el área de flujo, la velocidad del fluido, la caída de presión y las conexiones del equipo.

¿Un horario de tubería más alto significa una clasificación de presión más alta?

No directamente

Un programa más alto generalmente proporciona una pared de tubería más gruesa, que puede mejorar la capacidad de contención de presión en condiciones por lo demás comparables. Sin embargo, la presión de trabajo permisible de una tubería no se puede determinar solo a partir del número de horario.

El diseño de presión también considera:

Material y grado del tubo

Estrés permisible
Temperatura de diseño
Diámetro exterior
Espesor de la pared
Asignación de corrosión o erosión
Eficiencia de soldadura donde sea aplicable
Tolerancia de fabricación
Código de diseño aplicable
Condiciones de servicio

Por esta razón, Sch 40 no representa una clasificación de presión universal, y Sch 80 no debe describirse automáticamente como “dos veces la clasificación de presión” de Sch 40.

El cronograma y la clasificación de presión están relacionados, pero no son términos intercambiables.

Tabla de planificación de tuberías y espesor de pared

La siguiente tabla proporciona dimensiones comunes de tubería de acero al carbono basadas en las convenciones dimensionales ASME B36.10M.

Nota: La tabla está pensada como una referencia dimensional. Siempre confirme la edición aplicable de la norma dimensional y la especificación específica del producto antes de realizar un pedido.

NPS	OD	Sch 10	Sch 40	Sch 80	Sch 160
1/2"	21.3 mm	2.11 mm	2.77 mm	3.73 mm	4.78 mm
3/4"	26.7 mm	2.11 mm	2.87 mm	3.91 mm	5.56 mm
1"	33.4 mm	2.77 mm	3.38 mm	4.55 mm	6.35 mm
1-1/2"	48.3 mm	2.77 mm	3.68 mm	5.08 mm	7.14 mm
2"	60.3 mm	2.77 mm	3.91 mm	5.54 mm	8.74 mm
3"	88.9 mm	3.05 mm	5.49 mm	7.62 mm	11.13 mm
4"	114.3 mm	3.05 mm	6.02 mm	8.56 mm	13.49 mm
6"	168.3 mm	3.40 mm	7.11 mm	10.97 mm	18.26 mm
8"	219.1 mm	3.76 mm	8.18 mm	12.70 mm	23.01 mm
10"	273.0 mm	4.19 mm	9.27 mm	12.70 mm	28.58 mm
12"	323.8 mm	4.57 mm	9.53 mm	12.70 mm	33.32 mm

Horario 10 vs Horario 40 vs Horario 80 vs Horario 160

Los horarios más comunes se pueden comparar de la siguiente manera:

Schedule (Cédula)	Espesor de pared relativo	Aplicación aproximada
Sch 10	Delgado	Servicios de baja presión, drenaje y algunas aplicaciones de proceso
Sch 40	Medio	Tuberías industriales generales y servicios públicos
Sch 80	Grueso	Servicios de mayor presión o mecánicamente exigentes
Sch 160	Muy grueso	Aplicaciones de alta presión y servicio pesado

Esta comparación es sólo una guía general. El programa apropiado debe seleccionarse de acuerdo con el diseño de ingeniería en lugar de simplemente elegir la tubería disponible más gruesa.

Por ejemplo, el uso del Programa 80 en lugar del Programa 40 puede aumentar el peso y el costo de la tubería al tiempo que reduce el área de flujo interno. Si el Anexo 40 ya satisface los requisitos de diseño del proyecto, usar el Anexo 80 puede proporcionar poco beneficio práctico.

¿Por qué el espesor de la pared aumenta con el diámetro de la tubería?

La presión interna produce tensión circunferencial, o aro, en la pared de una tubería.

Una relación de pared delgada simplificada se puede expresar usando la fórmula de Barlow:

P ≈ 2St/D

Donde:

P = presión interna

S = estrés permisible

T = espesor de la pared

D = diámetro de la tubería

Esta relación simplificada ilustra por qué una tubería de mayor diámetro requiere generalmente un mayor espesor de pared para lograr una contención de presión comparable bajo condiciones de material y diseño similares.

Sin embargo, la fórmula de Barlow debe considerarse como una relación de ingeniería simplificada en lugar de un sustituto del código de diseño de tuberías aplicable.

El diseño real de la tubería puede implicar requisitos adicionales de temperatura, tensión longitudinal, tolerancia a la corrosión, tolerancia de fabricación, eficiencia de soldadura y otras condiciones de servicio
Ns.

¿Cuál es la diferencia entre Schedule y STD, XS y XXS?

Antes de que los programas numéricos se utilizaran ampliamente, el espesor de la pared de la tubería de acero se especificaba comúnmente utilizando clasificaciones de peso como:

STD-Peso estándar

XS- Extra Fuerte

XXS-Doble Extra Fuerte

Estas designaciones todavía se usan ampliamente en la industria de tuberías.

Algunas designaciones de horario y peso se superponen para rangos NPS particulares, pero no se debe suponer que sean intercambiables para cada tamaño.

Por ejemplo, Schedule 40 corresponde al peso estándar para muchos tamaños de tubería más pequeños e intermedios, mientras que las diferencias aparecen en tamaños más grandes.

Del mismo modo, Schedule 80 corresponde a Extra Strong para muchos tamaños más pequeños, pero la relación cambia para tuberías más grandes.

Por lo tanto, para la adquisición, es mejor especificar el NPS junto con el horario exacto o el espesor nominal de la pared en lugar de confiar solo en la terminología STD o XS.

Para tamaños de NPS de 1/8 a 10, el Anexo 40 corresponde al Peso Estándar en las tablas dimensionales de uso común.

Para tamaños más grandes, las dos designaciones pueden diferir.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa el Anexo 40 en una tubería de acero?

El Programa 40 es una designación estandarizada de espesor de pared. Su espesor de pared real depende del tamaño nominal de la tubería. Por ejemplo, NPS 2 Sch 40 tiene un espesor de pared nominal de 3,91mm, mientras que NPS 12 Sch 40 tiene un espesor de pared nominal de 9,53mm.

¿Es el Schedule 80 más fuerte que el Schedule 40?
Generalmente, la Lista 80 tiene una pared más gruesa que la Lista 40 para el mismo NPS, lo que puede proporcionar una mayor capacidad de contención de presión en condiciones comparables. Sin embargo, la capacidad de presión depende de los requisitos del material, la temperatura y el código de diseño, por lo que la Lista 80 no debe tratarse simplemente como si tuviera una clasificación de presión fija.

¿El programa de tuberías determina la clasificación de presión?
No. La tabla de planificación de tuberías especifica el grosor de la pared. La clasificación de presión debe determinarse utilizando el material de la tubería, la temperatura de diseño, la tensión permitida, las dimensiones y el código de ingeniería aplicable.

¿Cuál es la diferencia entre NPS y pipe schedule?
NPS identifica el tamaño nominal de la tubería, mientras que Schedule identifica la designación de espesor de pared estandarizada para ese tamaño.

¿Un horario más alto reduce el diámetro interior?
Sí. Para el mismo NPS y diámetro exterior, el aumento del espesor de la pared reduce el diámetro interior.

¿Cuál es la diferencia entre Sch 40 y Sch 80?
Para el mismo NPS, el Sch 80 normalmente tiene una pared más gruesa que el Sch 40. Por lo tanto, tiene un ID más pequeño y un peso unitario más alto.

¿Es Schedule 40 lo mismo que STD?

Se corresponden con muchos tamaños de tubería comunes, pero no universalmente en todos los tamaños de NPS. Siempre verifique la tabla dimensional real para el tamaño requerido.

Conclusión

El programa de tuberías es una forma estandarizada de especificar el espesor de la pared de la tubería de acero en combinación con el tamaño nominal de la tubería. Para un NPS dado, el diámetro exterior generalmente permanece fijo mientras que aumentar la planificación aumenta el grosor de la pared y reduce el diámetro interior.