¿Qué presión es la tubería de horario 40

Para sistemas de gas, agua, aire y fluidos industriales, la presión nominal de una tubería Schedule 40 es uno de los factores más importantes a la hora de seleccionar tuberías. Este artículo presenta las presiones que puede soportar una tubería Schedule 40, los factores que determinan su presión nominal y cómo varía la presión con el tamaño y las condiciones de operación.

¿Qué es una tubería Schedule 40?

Schedule 40 (SCH 40) se refiere a un espesor de pared estandarizado definido por ASME B36.10 (acero al carbono) y ASME B36.19 (acero inoxidable). No representa la presión directamente, pero el espesor de la pared juega un papel decisivo en la determinación de la capacidad de presión. Están disponibles en versiones sin costura y soldadas, siendo las tuberías sin costura las preferidas para aplicaciones de alta presión.

¿Cuál es la presión nominal de una tubería Schedule 40?

La presión nominal de una tubería Schedule 40 no es un valor fijo; depende de cuatro factores de ingeniería clave:

1. Tamaño de la tubería

El tamaño de la tubería es el factor más importante. Las tuberías de menor diámetro pueden soportar presiones más altas, mientras que las de mayor diámetro tienen presiones nominales más bajas. Por ejemplo:

Una tubería negra de 1/2 pulgada, cédula 40, puede soportar casi 3000 PSI de presión.

Una tubería negra de 8 pulgadas, cédula 40, puede soportar aproximadamente 700 PSI de presión.

Esta diferencia se debe a que la tasa de aumento del espesor de pared es mucho menor que la tasa de aumento del diámetro.

2. Espesor de pared (Diámetro nominal de la tubería)

Los valores de presión que se muestran a continuación se calculan según los códigos de diseño ASME y los valores típicos de tensión admisible para tuberías de acero al carbono ASTM a temperatura ambiente. La presión nominal se calcula normalmente mediante la fórmula de Barlow:

P = (2 × S × t) / (D − t)
Donde:

P = Presión de trabajo;

S = Tensión admisible de la tubería (Psi), por ejemplo, S = 12 000–20 000 psi para ASTM A53 Grado B;
t = Espesor de pared (pulg.);

D = Diámetro exterior (pulg.);

A medida que aumenta el espesor de pared t, la presión P aumenta linealmente;

Con un diámetro exterior D constante, una pared más gruesa ofrece mayor resistencia a la presión.

3. Grado del material

La presión nominal también depende del grado del acero al carbono y de la norma de fabricación.

Normas comunes:

ASTM A53 Grado A/B
ASTM A106 Grado B
ASTM A500 Grado B/C

Los grados de acero superiores generalmente ofrecen mayor resistencia a la presión.

4. Temperatura de funcionamiento

La temperatura afecta la resistencia a la tracción; las temperaturas más altas resultan en menor resistencia a la presión. Por ejemplo, a 204 °C (400 °F), la presión nominal puede disminuir entre un 20 % y un 40 %. Por lo tanto, los cálculos deben realizarse en función de las condiciones de temperatura reales.

Tabla de clasificación de presión de tuberías Schedule 40 (PSI por tamaño)

Calculado según los valores de tensión admisibles de ASME B31.3:

Clasificación de presión de tuberías de acero al carbono Schedule 40

Size (in)	Outside Diameter (in)	Wall Thickness (in)	Inside Diameter (in)	Schedule	Temperature (oF)
					100	200	300	400	500	600	650	700
					Allowable Stress (psi)
					20000	20000	20000	20000	18900	17300	17000	16500
1/2	0.840	0.109	0.622	40	4995	4995	4995	4995	4721	4321	4246	4121
3/4	1.050	0.113	0.824	40	4074	4074	4074	4074	3849	3524	3463	3361
1	1.315	0.133	1.049	40	3810	3810	3810	3810	3600	3295	3238	3143
1 1/4	1.660	0.14	1.38	40	3137	3137	3137	3137	2964	2714	2666	2588
1 1/2	1.900	0.145	1.61	40	2822	2822	2822	2822	2667	2441	2399	2328
2	2.375	0.154	2.067	40	2377	2377	2377	2377	2247	2056	2021	1961
2 1/2	2.875	0.203	2.469	40	2600	2600	2600	2600	2457	2249	2210	2145
3	3.500	0.216	3.068	40	2258	2258	2258	2258	2133	1953	1919	1862
3 1/2	4.000	0.226	3.548	40	2059	2059	2059	2059	1946	1781	1750	1699
4	4.500	0.237	4.026	40	1914	1914	1914	1914	1809	1656	1627	1579
5	5.563	0.258	5.047	40	1678	1678	1678	1678	1585	1451	1426	1384
6	6.625	0.28	6.065	40	1524	1524	1524	1524	1441	1319	1296	1258
8	8.625	0.322	7.981	40	1342	1342	1342	1342	1268	1161	1140	1107
10	10.75	0.365	10.02	40	1217	1217	1217	1217	1150	1053	1035	1004
12	12.75	0.406	11.938	40	1140	1140	1140	1140	1077	986	969	940
14	14.00	0.438	13.124	40	1120	1120	1120	1120	1058	968	952	924
16	16.00	0.5	15	40	1118	1118	1118	1118	1057	967	950	923
18	18.00	0.562	16.876	40	1117	1117	1117	1117	1056	966	950	922

Clasificación de presión de tuberías de acero inoxidable Schedule 40

Pipe Size (inches)	Pipe Schedule	Outside Diameter (in)	Wall Thickness (in)	Pressure Rating (psig)
				Temperature (oF)
				100	200	300	400	500	600	650	700	750
				Allowable Stress (psi)
				16700	16700	16700	15500	14400	13500	13200	12900	12600
1"	40	1.315	0.133	2205	2205	2205	2047	1902	1783	1743	1703	1664
1 1/2"	40	1.900	0.145	1629	1629	1629	1512	1404	1317	1287	1258	1229
2"	40	2.375	0.154	1371	1371	1371	1272	1182	1108	1083	1059	1034
3"	40	3.500	0.216	1301	1301	1301	1208	1122	1052	1028	1005	982
4"	40	4.500	0.237	1102	1102	1102	1023	950	891	871	851	831
5"	40	5.563	0.258	965	965	965	896	832	780	763	746	728
6"	40	6.625	0.280	877	877	877	814	756	709	693	677	661
8"	40	8.625	0.322	771	771	771	716	665	623	610	596	582
10"	40	10.750	0.365	699	699	699	649	603	565	553	540	528

*1 psi (lb/in²) = 6894,8 Pa (N/m²) = 6,895 × 10⁻² bar

Comparación de presión entre tuberías Schedule 40 y Schedule 80

Item	Schedule 40	Schedule 80
Wall Thickness	Medium	Thick
Pressure Capacity	Medium	High
Weight	Lighter	Heavier
Cost	Lower	Higher
Typical Applications	Water, oil, gas, construction	High-pressure, high-temperature systems

Las tuberías Schedule 40 son ideales para la mayoría de los sistemas de presión media, mientras que las tuberías Schedule 80 se prefieren cuando se requiere mayor presión o márgenes de seguridad.

Cómo seleccionar una tubería Schedule 40 según la presión

Al seleccionar una tubería Schedule 40, considere los siguientes factores:

Presión requerida por el sistema: Los gasoductos, los gasoductos de aire comprimido y los sistemas de extinción de incendios tienen diferentes requisitos de presión.

Factor de seguridad: Los diseños industriales suelen utilizar un factor de seguridad de 1,5 a 2,0.
Temperatura del fluido transportado: Las temperaturas más altas requieren presiones nominales más bajas.

Diámetro de la tubería: Los diámetros nominales (NPS) más pequeños pueden soportar presiones nominales (PSI) más altas.

Preguntas frecuentes sobre la presión de las tuberías Schedule 40 (FAQ)

P1: ¿Son adecuadas las tuberías Schedule 40 para aplicaciones de alta presión?

R: Las tuberías Schedule 40 son adecuadas para aplicaciones de presión media. Para sistemas de alta presión, se recomiendan tuberías Schedule 80 o de pared más gruesa.

P2: ¿Varía la presión nominal de las tuberías Schedule 40 según el tamaño?

R: Sí. Los diámetros de tubería más grandes generalmente tienen una presión admisible menor bajo las mismas condiciones de material y cédula.

P3: ¿Es la presión nominal de las tuberías Schedule 40 la misma para todos los materiales?

R: No. Las tuberías de acero al carbono, acero inoxidable y acero aleado tienen diferentes valores de tensión admisible, lo que afecta directamente la presión nominal.

Resumen

La presión nominal de las tuberías SCH40 varía según el tamaño de la tubería, el grado del material y la temperatura de operación. Por lo general, dependiendo del diámetro y la temperatura de la tubería, la presión de operación confiable de las tuberías SCH40 puede superar los 5000 psi. En aplicaciones prácticas, se deben considerar la temperatura de operación, las características del fluido y las normas de seguridad. Se recomienda realizar una verificación de presión según la norma ASME B31.3 y proporcionar un informe de medición de materiales durante la fase de diseño del proyecto.

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