Para que los sistemas de tuberías sean seguros, eficaces y duraderos en sectores como el petróleo y el gas, el procesamiento químico, la generación de energía y el tratamiento de aguas, los accesorios metálicos para tuberías deben tener el tamaño adecuado.
Aunque aparentemente sencillos, los tamaños de los accesorios suelen confundirse debido a las dimensiones nominales, las diferencias en las normas y las variaciones en los horarios.
Conceptos básicos sobre tamaños de tuberías y accesorios
Comprensión accesorio de tubería de metal Los tamaños comienzan por reconocer que la mayoría de los sistemas de dimensionamiento son nominales, no literales.
Dimensiones nominales vs. dimensiones reales
Los tamaños de tuberías y accesorios generalmente se referencian mediante un tamaño nominal, que sirve como un identificador estandarizado en lugar de una medida precisa. Por ejemplo, el diámetro exterior de una tubería de «2 pulgadas» no es exactamente de 2 pulgadas. En cambio, la designación nominal permite la consistencia entre materiales, espesores de pared y presiones nominales.
Relación entre los tamaños de tuberías y accesorios
Los accesorios metálicos para tuberías se dimensionan según el tamaño nominal de la tubería, no según su diámetro real. Esto garantiza que accesorios como codos, tes y reductores se alineen correctamente independientemente del calibre de la tubería, siempre que el tamaño nominal sea el mismo.
Sistemas métrico e imperial
A nivel mundial se utilizan dos sistemas principales:
- NPS (tamaño nominal de la tubería):Sistema basado en pulgadas utilizado principalmente en América del Norte
- DN (Diámetro Nominal):Sistema basado en el sistema métrico utilizado internacionalmente
Aunque los valores NPS y DN suelen estar emparejados (p. ej., NPS 2 ≈ DN 50), no son conversiones directas sino equivalentes estandarizados.
Dimensiones clave utilizadas en accesorios de tuberías metálicas
Varios parámetros dimensionales definen cómo se conecta, se alinea y funciona un accesorio de tubería.
Diámetro nominal (NPS/DN)
El diámetro nominal es la designación de tamaño estandarizada que se utiliza tanto para tuberías como para accesorios. Garantiza la compatibilidad entre componentes, incluso cuando el espesor de la pared varía.
Diámetro exterior (OD)
El diámetro exterior es el diámetro exterior real medido de la tubería. Para un NPS determinado, el diámetro exterior (DE) permanece constante independientemente de la cédula, lo que lo convierte en una referencia crucial para el montaje, la fabricación y la alineación.
Diámetro interior (DI)
El diámetro interior se calcula como:
ID = OD − (2 × espesor de pared)
Como el espesor de la pared cambia según el cronograma, el diámetro interior varía, lo que afecta directamente la capacidad y la velocidad del flujo.
Espesor de la pared
La resistencia mecánica y la presión nominal de la tubería se determinan por el espesor de la pared. Los accesorios de la tubería deben ser iguales o superiores al espesor de la pared de la tubería para mantener su integridad estructural.
Dimensiones de centro a extremo y de cara a cara
Estas dimensiones definen la longitud física de los accesorios:
- De centro a extremo:Distancia desde la línea central del accesorio hasta la conexión final
- Cara a cara:Distancia entre dos caras de conexión (comúnmente para accesorios con bridas)
Espesores de pared y especificaciones de tuberías
El espesor de pared se indica mediante un número entero adimensional llamado cédula de tubería. Las presiones nominales más altas y las paredes más gruesas se correlacionan con números de cédula más altos.
Programas de tuberías comunes
| Cronograma | Aplicación típica |
| Escuela 10 | Sistemas de baja presión resistentes a la corrosión |
| Escuela 20 | Servicios industriales ligeros |
| Escuela 40 | Tuberías industriales de uso general |
| Escuela 80 | Aplicaciones de alta presión |
| Sch 160 | Presión y temperatura extremas |
Impacto en los accesorios
Mientras el diámetro exterior (DE) se mantenga constante, los accesorios deben fabricarse para que coincidan con el espesor de pared de la tubería. Los accesorios para soldadura a tope, en particular, deben tener espesores de pared compatibles para garantizar una soldadura y una distribución de tensiones adecuadas.
Explicación de las tablas de tamaños de tuberías estándar
Las tablas de tamaños de tuberías proporcionan la base dimensional para la selección de accesorios. Estas tablas relacionan los tamaños nominales con los espesores de pared, diámetros internos y diámetros exteriores reales.
Tabla 1: Conversión de NPS a DN (tamaños comunes)
| NPS (pulgadas) | Diámetro interior (mm) | Diámetro exterior (mm) |
| 1/2 | 15 | 21.34 |
| 1 | 25 | 33.40 |
| 2 | 50 | 60.33 |
| 4 | 100 | 114.30 |
| 6 | 150 | 168.28 |
| 8 | 200 | 219.08 |
| 12 | 300 | 323.85 |
| 24 | 600 | 609.60 |
Esta tabla resalta una realidad importante: los valores DN son números nominales redondeados, mientras que los diámetros exteriores siguen estándares imperiales o métricos precisos.
Tabla 2: Dimensiones típicas del Schedule 40 frente al Schedule 80 (ejemplo)
| Servicio Nacional de Salud | Cronograma | Espesor de la pared (mm) | Diámetro interior aproximado (mm) |
| 2 | 40 | 3.91 | 52.5 |
| 2 | 80 | 5.54 | 49.3 |
| 6 | 40 | 7.11 | 154.1 |
| 6 | 80 | 10.97 | 146.3 |
Estas diferencias ilustran cómo el diámetro interno disminuye significativamente con programas más gruesos, aunque el diámetro exterior permanece constante.
Accesorios para tuberías metálicas: Tipos y consideraciones de tamaño
Codos (45°, 90° y 180°)
Los codos son uno de los accesorios más populares porque modifican la dirección del flujo. Las consideraciones de tamaño incluyen el tamaño nominal, el cédula y el radio.
El radio central de los codos de radio largo es 1,5 veces el tamaño de la tubería. El radio de los codos de radio corto es equivalente al tamaño nominal de la tubería. Los codos de radio largo reducen la caída de presión y la turbulencia, lo que los hace ideales para sistemas de flujo crítico.
Los codos deben coincidir con el diámetro exterior y el programa de la tubería para garantizar la alineación de la soldadura y la suavidad interna.
Tees y cruces
Las tes dividen o combinan las vías de flujo. Las tes iguales tienen el mismo tamaño nominal en todas las salidas, mientras que las tes reductoras tienen un ramal de menor tamaño.
La reducción de tamaño de las tes requiere una atención especial. El diámetro exterior de la derivación debe coincidir con el diámetro exterior de la tubería correspondiente, y las transiciones de espesor de pared deben cumplir con las normas para evitar la concentración de tensiones.
Los accesorios cruzados son menos comunes debido al desequilibrio del flujo y problemas de tensión, pero siguen principios de dimensionamiento similares.
Reductores
Los reductores se utilizan para unir tuberías de diversos tamaños. Los reductores concéntricos suelen emplearse en líneas verticales y mantienen una línea central común. Para evitar bolsas de aire, se prefieren los reductores excéntricos en líneas horizontales y mantienen un lado plano.
Los reductores se dimensionan enumerando primero el tamaño del extremo grande, seguido del tamaño del extremo pequeño, junto con el cronograma.
Acoplamientos, uniones y tapas
Los acoplamientos unen dos tuberías del mismo tamaño, mientras que los acoplamientos reductores unen tuberías de diferentes tamaños. Las tapas cierran los extremos de las tuberías. La selección del tamaño depende del tamaño nominal de la tubería y del tipo de conexión; las variantes roscadas y de encastre tienen diferentes requisitos dimensionales.
Tipos de conexión y sus implicaciones de tamaño
Accesorios roscados
Los accesorios roscados se basan en formas de rosca estandarizadas, como NPT, BSPP y BSPT. El tamaño de la tubería, no el diámetro exterior de la rosca, se denomina tamaño nominal. La identificación errónea de los estándares de rosca es una causa común de fugas y fallos de montaje.
Accesorios de soldadura a tope
Los accesorios para soldadura a tope se dimensionan según el diámetro exterior y el calibre de la tubería. El ángulo de bisel del extremo, la cara de la raíz y la alineación del orificio son parámetros dimensionales críticos definidos por las normas.
Accesorios de soldadura por enchufe
En los accesorios de soldadura por encastre, donde se inserta la tubería, se utiliza un casquillo empotrado. La calidad de la soldadura depende de la holgura y la profundidad de inserción adecuadas. Normalmente, estos accesorios se utilizan en sistemas con mayor presión y diámetros más pequeños.
Conexiones con bridas
El tamaño nominal de la tubería y la clase de presión determinan el tamaño de las bridas. La disposición de los orificios para pernos, las dimensiones de la cara realzada y el espesor varían según la presión nominal. El orificio de la brida debe estar alineado con el diámetro interior de la tubería para garantizar un flujo uniforme.
Estándares globales de tamaño de accesorios de tubería
Distintas regiones utilizan distintos estándares dimensionales, pero todas apuntan a la intercambiabilidad.
Las normas ASME predominan en Norteamérica y en numerosos proyectos internacionales. Las normas ISO proporcionan equivalentes métricos utilizados globalmente. Si bien las normas JIS se utilizan ampliamente en Japón, las normas DIN son más comunes en Europa.
Si bien la compatibilidad OD permite mezclar componentes en muchos casos, las series de espesores de pared y las tolerancias difieren. Los ingenieros deben verificar siempre la compatibilidad dimensional en lugar de basarse únicamente en las marcas de tamaño nominal.
Aplicaciones industriales y rangos de tamaño típicos
| Aplicación industrial | Rango de tamaño típico | Horario común/clasificación | Características clave del material |
| Petróleo y gas | 2″–48″ | Sch 40 / 80 / 160 | Acero al carbono de alta resistencia, acero aleado para alta presión. |
| Procesamiento químico | 1″–24″ | Escuela 10/40 | Acero inoxidable resistente a la corrosión y aleaciones especiales. |
| Centrales eléctricas | 2″–36″ | Talla 40 / 80 / XXS | Aceros aleados de alta temperatura y materiales resistentes a la fluencia |
| Tratamiento de agua | ½″–48″ | Escuela 10/40 | Amplia selección de materiales para la corrosión y la rentabilidad. |