Cómo calcular el espesor mínimo de la tubería de una pared

Escrito por tamara wilhite | Traducido por john font
Cómo calcular el espesor mínimo de la tubería de una pared

El espesor mínimo de la pared se utiliza para calcular la capacidad de la pared del tubo.

Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

El espesor mínimo de la pared da el espesor mínimo absoluto de una tubería o estructura para cargar su contenido. Entre más delgadas sean las paredes, más delgadas serán las tuberías o estructuras, las cuales serán más livianas y más baratas de fabricar. Las tuberías más delgadas también permiten el flujo más fluido para el mismo tamaño de la tubería. El espesor mínimo de la pared en el diseño se basa en la presión del contenido del recipiente o del tubo, la tensión admisible del material y el diámetro exterior de la tubería.

Nivel de dificultad:
Moderadamente fácil

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Instrucciones

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    Determina la presión máxima que resistirá el tubo. Ésta será la presión de agua o fluido que debe contener. Esto se conoce a partir de los parámetros de diseño de la tubería o buque. Utiliza la presión máxima en libras por pulgada cuadrada (psi). Por ejemplo, una tubería tendrá que ser capaz de soportar 2.000 psi de presión de agua.

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    Determina la tensión admisible del material de la pared. El esfuerzo admisible puede ser la resistencia a la tracción o tensión de flujo del material. La tensión permisible para un material puede ser encontrado en la norma B31.3 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. De acuerdo con "Chemical Engineering Design" (traducido como "Diseño de la Ingeniería Química") por Gavin P. Sinnott Towler y RK, la tensión admisible a 100 grados Fahrenheit (37,8 grados C) para tubos de acero de carbono es de 12,9 KSI. KSI es igual a 1.000 libras por pulgada cuadrada. Esto hace que la tensión admisible sea de 12.900 psi (88,942.92 kPa).

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    Si ya tienes un tubo para trabajar, utiliza un calibrador para medirlo.

    Visage/Stockbyte/Getty Images

    Selecciona el diámetro exterior en pulgadas (2,54 cm) para la tubería. Para este ejemplo, se ha seleccionado un diámetro exterior de 10 pulgadas (25,4 cm).

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    Multiplica el diámetro exterior en pulgadas (2,54 cm) por la presión en psi por 1/2. En el ejemplo, éste será 10 pulgadas (25,4 cm) x 2.000 psi (13,789.6 kPa) x 1/2 o 10.000.

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    Divide el resultado del Paso 4 por la capacidad admisible. El resultado es el espesor mínimo de la pared suponiendo condiciones ideales. En este caso, será 10.000 dividido por 12.900 para un grosor mínimo permitido de 0,7752 pulgadas (1,969008 cms).

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    Multiplica el espesor mínimo de pared suponiendo condiciones ideales por un factor de seguridad, si se va a utilizar un factor de seguridad o la tolerancia del fabricante. Por ejemplo, la tolerancia de un fabricante se da a menudo como 12,5 por ciento o 15,0 por ciento, debido a variaciones en la intensidad de la tubería. Una tolerancia de 15 por ciento se convierte en 115 por ciento del espesor mínimo de la pared, o un multiplicador de 1,15. Un espesor mínimo 0,7752 pulgadas (1,969008 cm) multiplicado por una tolerancia de 15 por ciento o 115 se convierte en 0,7752 (1,969008 cm) x 1,15. Esto equivale a 0,89147 pulgadas (2,2643338 cm) o casi 0,9 pulgadas (2,286 cm) de espesor mínimo de pared del tubo. Si un factor de seguridad de dos fue necesario, el espesor mínimo de 0.7752 x 2 daría un espesor mínimo de pared de 1,5504 pulgadas (3,938016 cm).

Consejos y advertencias

  • De acuerdo con "Maximizing Machinery Uptime" por Fred K. Geitner y Heinz P. Bloch, el espesor mínimo de un tubo "no deberá ser inferior a t (mínimo) = t + c, donde c es la suma de todas las partes mecánicas más la corrosión y la erosión permisible, y t es el espesor de diseño de presión".
  • "Piping and Pipeline Engineering" de George A. Antaki dice que "el esfuerzo admisible para las tuberías es de 72 por ciento de Sy (límite elástico)".
  • El espesor mínimo de la pared para tubos también se puede basar en las normas ASME B31.4 "y B31.8 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. Si el espesor mínimo de pared basado en estándares ASME es mayor que el espesor mínimo de pared calculado, puedes estar legalmente obligado a utilizar el espesor mínimo determinado en la norma ASME.

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