Tabla de clasificación de presión para tuberías de acero Schedule 20

¿Cuánta presión puede soportar una tubería de acero Schedule 20?

No existe un valor único en PSI para todas las tuberías de acero Schedule 20. La capacidad de presión depende del tamaño de la tubería, el diámetro exterior, el espesor de pared, el grado del acero, la temperatura de operación, el margen de corrosión y el código de diseño aplicable. Para tuberías de acero al carbono y aleado, Schedule 20 es una designación dimensional, no una clase de presión independiente. Según la norma ASME B36.10M, las dimensiones de Schedule 20 varían con el tamaño nominal de la tubería. Por ejemplo, una tubería Schedule 20 NPS 8 tiene un espesor de pared de 0.250 pulgadas, mientras que una NPS 14 tiene un espesor de pared de 0.312 pulgadas.

Esta guía proporciona una tabla de referencia práctica para la clasificación de presión de tuberías de acero Schedule 20, explica el cálculo de la presión y muestra por qué las clasificaciones de presión que se encuentran en línea pueden diferir.

Tabla de clasificación de presión para tuberías de acero Schedule 20

La siguiente tabla utiliza las dimensiones de Schedule 20 para tuberías de acero al carbono y aleado, según la norma ASME B36.10M. La columna de presión se presenta como una referencia ilustrativa de tensión circunferencial, utilizando una tensión admisible supuesta de 20 000 psi y la relación de Barlow simplificada:
P = 2St / D

No representa una presión de trabajo admisible universal según la norma ASME.

NPS	DN	OD (in.)	Wall Thickness (in.)	Reference Pressure* (psi)
8	200	8.625	0.25	1,159
10	250	10.75	0.25	930
12	300	12.75	0.25	784
14	350	14	0.312	891
16	400	16	0.312	780
18	450	18	0.312	693
20	500	20	0.375	750
22	550	22	0.375	682
24	600	24	0.375	625
26	650	26	0.5	769
28	700	28	0.5	714
30	750	30	0.5	667
32	800	32	0.5	625
34	850	34	0.5	588
36	900	36	0.5	556

Referencia ilustrativa únicamente, calculada con S = 20 000 psi, espesor nominal de pared y diámetro exterior. La presión de trabajo admisible real debe determinarse utilizando la especificación del material aplicable, el código de diseño, la temperatura, los requisitos de soldadura, el margen de corrosión y otras condiciones del proyecto.

Las dimensiones subyacentes de la cédula 20 son consistentes con las tablas de dimensiones publicadas por ASME B36.10M.

Una tubería de mayor diámetro no implica automáticamente una mayor capacidad de presión.

La capacidad de presión está fuertemente influenciada por la relación entre el espesor de pared y el diámetro de la tubería. Por ejemplo, la cédula 20 NPS 8 tiene un espesor de pared de 0,250 pulgadas, mientras que la NPS 24 tiene un espesor de pared de 0,375 pulgadas. Aunque la tubería de mayor diámetro tiene una pared más gruesa, su diámetro aumenta de forma mucho más significativa.

Por ello, el tamaño de la tubería, el espesor de pared y el grado del material deben considerarse conjuntamente al evaluar el servicio a presión.

¿Cuál es la capacidad de presión de la tubería de acero cédula 20?

La tubería de acero cédula 20 no tiene una capacidad de presión fija.
El término cédula 20 identifica una serie de espesores de pared. Esto no significa que todas las tuberías Schedule 20 tengan la misma capacidad de presión.
La capacidad de presión real depende de:
Tamaño nominal de la tubería
Diámetro exterior
Espesor de pared
Grado de acero
Tensión admisible
Temperatura de operación
Margen de corrosión
Método de fabricación
Eficiencia de la soldadura, cuando corresponda
Código de diseño de tuberías aplicable
El acero ASTM A53 Grado B tiene un límite elástico mínimo de 35 000 psi y una resistencia a la tracción mínima de 60 000 psi. El acero ASTM A106 Grado B tiene los mismos valores mínimos de límite elástico y resistencia a la tracción. Sin embargo, el límite elástico no es lo mismo que la tensión de diseño admisible. Por lo tanto, sería incorrecto usar 35 000 psi directamente como la tensión de presión admisible. Esta distinción es uno de los puntos más importantes al interpretar una tabla de presión Schedule 20.

Cómo calcular la presión nominal de una tubería de acero Schedule 20

Un método simplificado para estimar la presión interna es la fórmula de Barlow:
P = 2St / D
Donde:
P = presión interna
S = tensión admisible del material de la tubería
t = espesor nominal de la pared
D = diámetro exterior
Las tres variables de presión deben usar unidades compatibles.

Para la presión en psi:
S debe estar en psi
t debe estar en pulgadas
D debe estar en pulgadas
Ejemplo: Tubería de acero Schedule 20 NPS 8
Supongamos:
NPS = 8
OD = 8.625 pulg.
Espesor de pared = 0.250 pulg.
Tensión admisible supuesta = 20,000 psi
Entonces:
P = 2 × 20,000 × 0.250 / 8.625
P ≈ 1,159 psi
Este es un cálculo ilustrativo, no una presión de trabajo admisible certificada. El cálculo demuestra por qué simplemente buscar "Schedule 20 PSI" es insuficiente. Si se modifican la tensión del material, la temperatura, el espesor de la pared o el margen de corrosión, la presión resultante también cambia.

¿Qué factores afectan la presión de trabajo de las tuberías Schedule 20?

1. Diámetro de la tubería
Para un espesor de pared y una tensión admisible dados, un diámetro mayor generalmente produce una menor capacidad de presión.
Esto se deduce directamente del denominador de la fórmula de Barlow:
P = 2St / D
A medida que D aumenta, la presión calculada disminuye.

2. Espesor de pared
El espesor de pared tiene un efecto directo sobre la capacidad de presión.
Una pared más gruesa proporciona mayor resistencia a la tensión circunferencial interna.
Por ejemplo, aumentar el espesor de pared de 0.250 pulgadas a 0.375 pulgadas aumenta la capacidad de presión calculada cuando el diámetro y la tensión admisible permanecen sin cambios.
Por esta razón, las tuberías Schedule 40 generalmente tienen una mayor capacidad de presión que las Schedule 20 para tamaños y materiales de tubería comparables.

3. Grado del acero
El grado del acero determina las propiedades mecánicas utilizadas en el diseño.
Por ejemplo, la norma ASTM A53 Grado B tiene un límite elástico mínimo de 35 000 psi y una resistencia a la tracción de 60 000 psi. La norma ASTM A106 Grado B también especifica un límite elástico mínimo de 35 000 psi y una resistencia a la tracción de 60 000 psi. Sin embargo, estos valores no deben simplemente insertarse en un cálculo de presión de trabajo como la tensión admisible.

4. Temperatura de operación

La resistencia del acero y la tensión de diseño admisible pueden variar con la temperatura. Un cálculo de presión realizado a temperatura ambiente puede no ser aplicable a una línea de proceso de alta temperatura. Para aplicaciones con vapor, aceite caliente, gas de proceso u otras aplicaciones a temperaturas elevadas, utilice el código de diseño y las tablas de materiales correspondientes.

5. Margen de corrosión
La corrosión es otro factor que a menudo se pasa por alto en las calculadoras de presión en línea. Si la corrosión reduce el espesor efectivo de la pared, la capacidad de presión restante también disminuye. Por ejemplo, una pared nominal de 0,250 pulgadas no necesariamente proporciona 0,250 pulgadas de espesor estructural efectivo durante toda la vida útil.

6. Tolerancia de fabricación
El espesor nominal de la pared no siempre coincide con el espesor mínimo medido. Por ejemplo, para la norma ASTM A106, el espesor mínimo especificado en cualquier punto se basa en una tolerancia negativa permitida con respecto al espesor nominal. En un diseño de presión real, esta diferencia no debe ignorarse.

Presión nominal de tubería de acero Schedule 20 vs. Presión de rotura

La presión de trabajo y la presión de rotura no son lo mismo.

La presión de trabajo es la presión a la que un sistema está diseñado para operar de forma segura bajo condiciones específicas.

La presión de rotura se refiere a una presión mucho mayor asociada con la falla estructural.
Nunca se debe seleccionar una tubería tomando una presión de rotura publicada y tratándola como la presión de trabajo admisible. Un diseño adecuado considera:
Presión de diseño
Temperatura de diseño
Propiedades del material
Espesor de pared
Requisitos de seguridad
Margen de corrosión
Código aplicable
Clasificaciones de los componentes
Esta distinción es especialmente importante para los compradores que comparan valores de presión de diferentes tablas en línea.

Clasificación de presión de Schedule 20 vs. Schedule 40

Las clasificaciones de Schedule 20 y Schedule 40 no deben compararse únicamente por sus números de Schedule.
Para el mismo tamaño nominal y material, Schedule 40 generalmente tiene una pared más gruesa que Schedule 20 y, por lo tanto, una mayor capacidad de presión.

Sin embargo, la tubería Schedule 40 no es automáticamente adecuada para todas las aplicaciones de alta presión. La selección final depende del material, la temperatura, el código y la presión de diseño.

Esto crea un vínculo interno natural con su artículo sobre la clasificación de presión de la tubería Schedule 40.

¿Es adecuada la tubería de acero Schedule 20 para aplicaciones de alta presión?

La tubería de acero Schedule 20 se puede utilizar en sistemas que contienen presión, pero no debe seleccionarse simplemente porque esté etiquetada como "tubería de acero".
Su idoneidad depende de la presión de diseño requerida y de todas las condiciones de diseño aplicables.
Se puede considerar la tubería Schedule 20 cuando:
La presión de diseño es relativamente baja.
El diámetro de la tubería requerido es grande.
La reducción de peso es importante.
El código de diseño aplicable permite el espesor de pared seleccionado.
El grado del material cumple con los requisitos del proyecto.
Para aplicaciones de alta presión, los ingenieros pueden seleccionar una pared más gruesa, como Schedule 40, Schedule 80 u otro espesor de pared especificado.
La elección correcta siempre debe comenzar con la presión de diseño, no con el número de Schedule.