Comprensión de la capacidad de presión de las tuberías sin costura Schedule 40

En los sistemas de tuberías industriales, el "Schedule 40" (a menudo denominado simplemente Sch 40 o STD) es un grado de espesor de pared de tubería muy común. Al combinarse con la tubería de acero sin costura, constituye el material principal en muchas aplicaciones críticas. Comprender las clasificaciones de presión de las tuberías de acero sin costura Schedule 40 es esencial para garantizar el funcionamiento seguro, fiable y eficiente de los sistemas.

¿Qué es "Schedule 40"?
El término "Schedule 40" (a menudo escrito SCH 40) se refiere a una clasificación estándar de espesor de pared para tuberías, definida según normas como ASME B36.10M (para tuberías de acero) o equivalentes. "Schedule" no es en sí mismo una clasificación de presión directa; indica el espesor nominal de pared (que, para un tamaño nominal de tubería dado, determina su capacidad para soportar la presión interna). Para cada tamaño nominal de tubería (NPS), el Schedule 40 define un diámetro exterior (DE) y un espesor de pared (PE) estándar, a partir de los cuales se puede derivar el diámetro interior (DI). Cuando se utiliza la fabricación sin costura (en lugar de soldada), la tubería tiende a tener una resistencia más uniforme y una mayor integridad bajo presión, ya que no existe una costura de soldadura que pueda ser un punto débil. Muchas referencias que analizan aplicaciones de alta presión prefieren las tuberías sin costura por estas razones.
Por lo tanto, la Cédula 40 es un estándar para el espesor de pared y las dimensiones; la capacidad de presión real depende del material, el tamaño, el espesor de pared según dicha cédula y las condiciones de operación (temperatura, medio, factor de seguridad, etc.).

Factores que afectan la clasificación de presión de las tuberías sin costura Sch 40
1. Material: Este es el factor decisivo. Los diferentes tipos de acero tienen diferentes resistencias a la tracción y límites elásticos.
A106 Gr. B (Acero al carbono): Se utiliza comúnmente para servicios de alta temperatura, como el transporte de vapor y petróleo/gas.
A53 Gr. B (Acero al carbono): Se utiliza comúnmente para el transporte general de fluidos a baja presión. A312 TP304/316 (Acero inoxidable): Resistente a la corrosión, utilizado en las industrias química y alimentaria.
Para tuberías Sch 40 del mismo tamaño, las presiones nominales del acero inoxidable 304 y del acero al carbono A106B son diferentes.

2. Temperatura de funcionamiento: La temperatura es el principal obstáculo para las presiones nominales. A medida que aumenta la temperatura del medio, disminuye la resistencia del metal. Por lo tanto, la presión admisible de la tubería a altas temperaturas será significativamente menor que la presión admisible a temperatura ambiente. Las tablas de presión-temperatura son una referencia esencial para los ingenieros a la hora de seleccionar tuberías.

3. Diámetro nominal (NPS): Como se mencionó anteriormente, para la misma clasificación Sch 40, las tuberías de diferentes diámetros tienen diferentes presiones nominales debido a los diferentes espesores de pared. Generalmente, las tuberías de menor diámetro tienen una mayor capacidad de presión por unidad de área.

Cómo determinar la presión nominal de las tuberías de acero
La presión nominal (o presión admisible/de trabajo) de una tubería Schedule 40 depende de varios factores:
Calidad del material: El acero al carbono, el acero inoxidable o el acero aleado difieren en su límite elástico, resistencia a la tracción y tensión admisible, lo que afecta la presión máxima de seguridad.
Tamaño nominal de la tubería (NPS) / Diámetro exterior (DE): Para una cédula dada, las tuberías de mayor diámetro tienen una relación pared-diámetro más delgada y, por lo tanto, una menor resistencia a la presión bajo la misma presión interna.
Espesor de pared: Según la especificación Schedule 40 para ese NPS; pared más gruesa → mayor capacidad de presión.
Temperatura de funcionamiento y propiedades del fluido: Una temperatura más alta o un medio corrosivo/erosivo reduce la presión de trabajo admisible. Por ejemplo, muchas tablas de presión nominal son válidas a temperatura ambiente (o 73 °F / ~23 °C); las temperaturas elevadas requieren una reducción de la presión nominal.
Factores de seguridad y cumplimiento de códigos/normas: El diseño en condiciones reales a menudo aplica factores de seguridad; normas como las impuestas por ASME o las especificaciones del proyecto pueden reducir la presión nominal para garantizar la seguridad. Por lo tanto, aunque la Cédula 40 proporciona una referencia (tamaño + espesor de pared), los ingenieros deben consultar las especificaciones del material, las tablas de normas o realizar cálculos (por ejemplo, la Tabla y Guía de Clasificación de Presión de Tuberías de Cédula 40) cuando se conocen las condiciones exactas de presión y temperatura.

Clasificaciones de Presión Típicas para Tuberías sin Costura de Cédula 40

A continuación, se presentan valores representativos de clasificación de presión para tuberías de acero de Cédula 40 (o sin costura) en condiciones ambientales típicas. Dado que las clasificaciones reales varían según el grado del material, estos valores sirven como guía general; siempre verifique con el fabricante o las tablas de normas antes del diseño/instalación.

Nominal Pipe Size (NPS)	Outside Diameter (OD)	Wall Thickness (SCH 40)	Typical Working Pressure (approx.)*
1/4 in (0.25”)	0.54 in (13.7 mm)	per Schedule 40	very high — some sources report ~7,985 psi (theoretical max)
1/2 in (0.5”)	0.84 in (21.3 mm)	0.109 in (≈ 2.77 mm)	Working pressure often in range ~600–1300 psi depending on source
3/4 in (0.75”)	1.05 in (26.7 mm)	0.113 in (≈ 2.87 mm)	~480–1080 psi depending on source and safety factor
1 in	1.315 in (33.4 mm)	0.133 in (≈ 3.38 mm)	~450–1010 psi
1¼ in	1.66 in (42.2 mm)	0.140 in	~370–840 psi
1½ in	1.90 in (48.3 mm)	0.145 in	~330–760 psi
2 in	2.375 in (60.3 mm)	0.154 in (≈ 3.91 mm)	~280–650 psi
4 in	4.5 in (114.3 mm)	0.237 in (≈ 6.02 mm)	~220–660 psi