Tabla de clasificación de presión de tuberías sin costura y cálculo de MAWP

1. Factores que afectan la clasificación de presión de las tuberías sin costura

La clasificación de presión de una tubería de acero sin costura depende del grado del material, el espesor de pared, el diámetro exterior, la temperatura de operación y el esfuerzo admisible utilizado para el diseño.

Por esta razón, la clasificación de presión siempre debe especificarse junto con el tamaño de la tubería, el espesor de pared o Schedule, el grado del material y la temperatura de operación.

2. Tabla de clasificación de presión de tuberías sin costura

2.1 Tabla de referencia de MAWP para tuberías sin costura (ASTM A106 Gr. B)

Los siguientes valores de MAWP son cálculos de referencia basados en el material indicado, la temperatura de diseño, la tolerancia del espesor de pared y la ecuación de diseño por presión de ASME B31.3.

2.2 Tabla de referencia de MAWP para tuberías sin costura (ASTM A312 TP316L)

Tolerancia de fabricación: Para este cálculo de referencia se asume una tolerancia negativa del 12,5 % en el espesor de pared. Por lo tanto, antes de considerar la sobreespesura por corrosión, el espesor disponible se toma como el 87,5 % del espesor nominal.

3. Cómo calcular la clasificación de presión de una tubería sin costura

Para una tubería recta sometida a presión interna, la ecuación de diseño por presión de ASME B31.3 puede reorganizarse 

para calcular la MAWP de referencia:

P = 2 × S × E × t / (D − 2 × Y × t)

Donde:

P = presión interna máxima admisible (MAWP)

S = esfuerzo admisible del material a la temperatura de diseño

E = factor de calidad; E = 1,0 para tuberías sin costura en este cálculo de referencia

t = espesor de pared efectivo mínimo

D = diámetro exterior de la tubería

Y = coeficiente especificado por ASME B31.3; Y = 0,4 para el cálculo de referencia siguiente

Para este cálculo de MAWP de referencia, el espesor de pared mínimo disponible se reduce teniendo en cuenta la tolerancia de fabricación y la sobreespesura por corrosión antes de utilizarlo como espesor de diseño a presión.

T = t_nominal × (1 − tolerancia de fabricación) − sobreespesura por corrosión

Por ejemplo, cuando se asume una tolerancia negativa del 12,5 % en el espesor de pared y no se aplica sobreespesura por corrosión:

t = 0,875 × t_nominal

Ejemplo: NPS 2 Schedule 80 ASTM A106 Grado B

Para una tubería sin costura NPS 2 Schedule 80:

P = (2 × 137,9 × 1,0 × 4,85) / (60,3 − 2 × 0,4 × 4,85) = 23,70 MPa

Este cálculo reproduce la MAWP de 23,70 MPa indicada en la tabla de referencia para una tubería ASTM A106 Grado B NPS 2 Schedule 80 a 20 °C.

4. Efecto del tamaño de la tubería y el espesor de pared

La capacidad de presión de una tubería sin costura está determinada por la relación matemática entre su diámetro exterior (D) y su espesor de pared mínimo (t).

Como se muestra en la ecuación anterior, cuando el material y la temperatura se mantienen constantes, la capacidad de presión sigue dos reglas fundamentales:

Aumentar el espesor de pared (Schedule más alto) aumenta matemáticamente la presión interna admisible.

Aumentar el diámetro exterior (NPS más alto) manteniendo el mismo espesor de pared reduce la presión admisible. La tensión circunferencial actúa sobre una superficie de mayor diámetro, por lo que se requiere una pared más gruesa para soportar la misma presión.

Si necesitas consultar las dimensiones y los pesos detallados de las tuberías Schedule 40, puedes ver nuestra [Tabla completa de dimensiones de tuberías sin costura Schedule 40].

5. Temperatura y esfuerzo admisible

En la ecuación de MAWP de ASME B31.3, S representa el esfuerzo admisible a la temperatura de diseño. El esfuerzo admisible depende del grado del material y de la temperatura, por lo que el cálculo de presión debe utilizar el valor especificado para el material y la temperatura de diseño correspondientes.

Los siguientes valores de referencia muestran cómo cambia el esfuerzo admisible para ASTM A106 Gr. B y ASTM A312 TP316L:

ASTM A312 TP316L 400 64,6

⚠️ Nota importante de diseño:

El esfuerzo admisible utilizado para el diseño a presión debe obtenerse estrictamente del código de diseño aplicable (por ejemplo, la Tabla A-1 de ASME B31.3) para el grado especificado y la temperatura de diseño correspondiente. No debe sustituirse el esfuerzo admisible establecido por el código por la resistencia a la fluencia o la resistencia a la tracción a temperatura ambiente.

6. Clasificación de presión de las tuberías de acero sin costura según el grado

Para una misma dimensión de tubería, espesor de pared, temperatura de diseño y método de cálculo, el grado del material modifica la MAWP a través de su esfuerzo admisible correspondiente.

La siguiente comparación utiliza la misma base de referencia que las tablas de clasificación de presión anteriores, tomando como referencia una tubería sin costura NPS 2 Schedule 80:

7. Preguntas frecuentes (FAQs)

Q1. ¿Cuál es la clasificación de presión de una tubería de acero sin costura?

No existe una clasificación de presión universal. La presión máxima de trabajo admisible (MAWP) debe calcularse individualmente en función de las dimensiones específicas de la tubería (diámetro exterior y espesor de pared), el grado del material y la temperatura de diseño.

Q2. ¿Cómo se calcula la clasificación de presión de una tubería sin costura?

Para tuberías de proceso, la MAWP suele calcularse mediante la fórmula de ASME B31.3. El cálculo utiliza las dimensiones reales de la tubería, el factor de calidad del material y el esfuerzo admisible especificado por el código.

Q3. ¿Una tubería sin costura más gruesa tiene una mayor clasificación de presión?

Sí. Aumentar el espesor de pared, por ejemplo, pasar de Schedule 40 a Schedule 80, aumenta directamente la MAWP de la tubería, siempre que el material y la temperatura se mantengan sin cambios.

Q4. ¿La temperatura afecta a la clasificación de presión de una tubería sin costura?

Sí. A medida que aumenta la temperatura de diseño, disminuye el esfuerzo admisible del material, lo que reduce significativamente la capacidad máxima de presión de la tubería.

Q5. ¿La clasificación de presión de una tubería sin costura se determina mediante el límite elástico?

No. La clasificación de presión se calcula utilizando el esfuerzo admisible especificado por el código para el grado de material y la temperatura correspondientes. No se debe sustituir el esfuerzo admisible por el límite elástico o la resistencia a la tracción del material a temperatura ambiente en la fórmula de diseño.

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