Presión de Tubos Hidráulicos: Estándares, Grados y Límites

Conceptos básicos de los tubos hidráulicos

Los tubos hidráulicos son componentes utilizados para transportar fluidos a presión y suelen estar fabricados con tubos de acero sin costura o tubos de acero soldados de alta resistencia. Los tubos hidráulicos tienen una resistencia y resistencia a la presión significativamente mayores que las tuberías comunes de agua y gas, lo que les permite soportar presiones más altas manteniendo un rendimiento estable.

Estándares de presión de tubos hidráulicos

Los tubos hidráulicos suelen tener tres estándares de presión: presión de trabajo admisible, presión mínima de ruptura y presión máxima de ruptura.

1. Presión de trabajo admisible

Se refiere a la presión máxima que un tubo hidráulico de acero puede soportar en condiciones normales de uso.
Esta suele ser la especificación principal para la presión nominal de un tubo hidráulico.

2. Presión mínima de ruptura

Se refiere a la presión mínima a la que un tubo hidráulico puede romperse en condiciones de uso anormal.
Suele ser de 3 a 4 veces la presión de trabajo.

3. Presión máxima de ruptura

Se refiere a la presión a la que un tubo hidráulico de acero puede explotar si se excede su presión máxima admisible.
El diseño suele incluir un factor de seguridad (generalmente 4 veces mayor).

Presión nominal del tubo hidráulico

La presión nominal de un tubo hidráulico se refiere a la presión máxima de funcionamiento que puede soportar, también conocida como presión máxima de trabajo.
La presión nominal de un tubo hidráulico de acero se clasifica según factores como el diámetro nominal, el espesor de la pared y el material. En general, cuanto mayor sea la presión nominal, mayor será la presión de trabajo que puede soportar.

Tabla de presión nominal común para tubos hidráulicos:

Presión nominal (MPa)	Aplicaciones comunes
8 MPa	Circuitos de aceite generales, tuberías hidráulicas de baja presión
13.8 MPa	Uso común en tuberías de media presión para equipos industriales, maquinaria agrícola y otras aplicaciones.
20 MPa	Se puede utilizar en aplicaciones de alta presión, como maquinaria agrícola y maquinaria de ingeniería.
31.5 MPa	Sistemas hidráulicos de alta presión en industrias como la construcción, la minería y la metalurgia.
42 MPa	Tuberías principales de presión para sistemas hidráulicos de alta presión.
≥ 50 MPa	Sistemas hidráulicos especiales de ultraalta presión.

Presiones de tubos hidráulicos de diferentes materiales

El material de los tubos hidráulicos está estrechamente relacionado con su presión nominal de operación. En general, cuanto mayor sea el grosor de la pared del tubo, mayor será la calidad del material utilizado. Los materiales comunes para tubos hidráulicos incluyen acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable y tubos de acero sin costura.

Tabla de presión de tubos hidráulicos en diferentes materiales:

Tipo de material	Características	Rango de presión común
Acero al carbono (sin costura)	Alta resistencia, bajo costo, proceso maduro	8–32 MPa
Acero aleado de alta calidad	Excelente resistencia a la fatiga y tenacidad, apto para aplicaciones de alta presión	20–42 MPa
Acero inoxidable	Excelente resistencia a la corrosión, apto para entornos ácidos, alcalinos y marinos	10–40 MPa
Aleación de aluminio	Ligero, resistente a la corrosión, apto para sistemas hidráulicos de media y baja presión	≤ 16 MPa

Fórmula de cálculo de la presión de tubos hidráulicos

La presión de los tubos de acero hidráulicos está relacionada con factores como el espesor de la pared de la tubería, el diámetro interior y el material. La siguiente fórmula se utiliza habitualmente para el cálculo:

P = 2S × t/D

Donde P es la presión de trabajo admisible del tubo hidráulico, S es la resistencia a la tracción del material, t es el espesor de la pared del tubo hidráulico y D es su diámetro interior.

Factores que afectan el límite de presión de los tubos hidráulicos

El límite de presión de los tubos hidráulicos se ve afectado por diversos factores.

1. Especificaciones de la tubería

Los tubos hidráulicos de diferentes especificaciones tienen diferentes diámetros interior y exterior, lo que afecta a su capacidad de soportar presión. Cuanto mayor sea el diámetro, menor será la capacidad de soportar presión si el espesor de la pared es insuficiente.

2. Selección del material

Los materiales de los tubos hidráulicos deben tener la resistencia y tenacidad suficientes para soportar la presión requerida.
Por ejemplo, el acero al carbono y el acero aleado se utilizan a menudo en aplicaciones de alta presión.

3. Espesor de la pared

En general, unas paredes más gruesas aumentan la capacidad de soportar presión, pero también aumentan el peso y el coste.

4. Escenario de aplicación

El escenario de aplicación también afecta el límite de presión de los tubos hidráulicos.
Por ejemplo, los tubos hidráulicos de acero que operan en entornos de alta temperatura, alta presión o corrosivos requieren mayor capacidad de soporte de presión y resistencia a la corrosión.

5. Instalación y mantenimiento

Los métodos de soldadura, doblado y conexión inadecuados pueden provocar debilidades localizadas, lo que reduce la presión de seguridad.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuál es la diferencia entre la presión de trabajo y la presión de rotura de los tubos hidráulicos?

La presión de trabajo es la presión a la que el tubo hidráulico puede funcionar de forma estable durante un largo periodo de tiempo, mientras que la presión de rotura es la presión límite, normalmente de 3 a 4 veces la presión de trabajo.
La presión de trabajo debe ser la base del diseño y la selección.

2. ¿Se puede aumentar la presión de los tubos hidráulicos aumentando el espesor de pared?

Sí. Aumentar el espesor de pared mejora la capacidad de carga, pero también aumenta el peso y el coste.

3. ¿Existe una diferencia significativa en la capacidad de carga de los tubos hidráulicos de diferentes materiales?

La diferencia es significativa.
El acero al carbono es adecuado para condiciones generales de funcionamiento, el acero inoxidable ofrece una gran resistencia a la corrosión, pero es más caro, el acero aleado es adecuado para alta presión y cargas de impacto, y la aleación de aluminio es adecuada para sistemas hidráulicos ligeros y de media y baja presión.