Las dimensiones y el espesor de las tuberías son algunos de los elementos más importantes que deben considerarse durante el diseño de una planta industrial. El cálculo del pipe schedule, es decir, de los parámetros que permiten determinar el espesor del tubo, es fundamental para garantizar que la pared de la conducción sea capaz de soportar la presión de operación y la temperatura del fluido que circula en su interior.
Este parámetro puede definirse, por tanto, como uno de los factores clave para garantizar la seguridad de toda la línea de piping y para evitar posibles fugas o roturas que podrían causar daños a la planta industrial y a las personas que trabajan en ella. Por este motivo, el pipe schedule suele estar integrado en los principales comandos de los software de piping, que incluyen funcionalidades específicas para la definición simplificada de las listas de materiales con sus correspondientes referencias normativas (ASME, etc.).
Los profesionales involucrados en el diseño de una planta industrial deben analizar en detalle los requisitos proporcionados por el cliente y seleccionar cuidadosamente los materiales más adecuados para soportar las condiciones de presión y temperatura propias de este tipo de instalaciones. La correcta elección de los materiales influye directamente en el éxito del proyecto, garantizando la seguridad y la fiabilidad de cada componente.
Veamos a continuación el significado técnico del pipe schedule, cómo se calcula y cuáles son los números de schedule estándar utilizados para definir el espesor de las paredes de las tuberías.
Qué es y cómo se calcula el Pipe Schedule
El pipe schedule, también conocido como schedule de tuberías, hace referencia a un sistema de clasificación estándar utilizado para definir las dimensiones de las tuberías, en particular el espesor de la pared necesario para soportar la presión del fluido. La tubería debe ser lo suficientemente resistente para cumplir con la función prevista en la fase de diseño, según el tipo de planta industrial que se desea construir.
Los parámetros de cada tramo de las líneas de piping se calculan mediante una combinación de valores relacionados con el diámetro del tubo y el espesor de su pared, con el objetivo de determinar el número de schedule más adecuado. El pipe schedule (abreviado como SCH) se calcula para obtener una relación uniforme igual a 1000 veces la expresión p/S (SCH=1000*p/S) donde p indica la presión interna y S la tensión máxima admisible del material seleccionado.
Para calcular el schedule de tuberías se utiliza la fórmula de Barlow, que se expresa como: t=pD/2S + c, donde “t” es el espesor de la pared, “c” es el sobreespesor por corrosión, “D” es el diámetro interno del tubo. Combinando los datos, se obtiene p=2(t-c)S/D y apartir de esta expresión es posible calcular el número de pipe schedule en función del espesor de la tubería: SCH=2000*(t-c)/D.
Software para calcular el Pipe Schedule
Los modernos software de piping 3D incluyen funcionalidades capaces de generar las distintas listas de materiales necesarias para la construcción de una planta industrial. Además, incorporan comandos que permiten definir en detalle las especificaciones de línea, que pueden variar en función de las condiciones de proceso (fluido, temperatura y presión) y a partir de las cuales se determinan los materiales que se utilizarán para la construcción de las diferentes líneas o clases de línea.
Entre las mejores soluciones para la modelación tridimensional de tuberías se encuentran los software de piping 3D de ESAIN, que permiten, además, definir una branch table, es decir, una tabla de derivaciones donde, para cada diámetro, se indican los distintos componentes de ramificación (como manguitos o tees) necesarios para la realización de posibles derivaciones. A esto se suma la posibilidad de definir rápidamente otros parámetros técnicos necesarios para la construcción de las líneas, como la longitud comercial máxima prevista y los procedimientos de soldadura específicos requeridos.
Los software de ESAIN incluyen funcionalidades específicas para la definición de la tabla de espesores de tuberías (pipe schedule), que contiene los valores de espesor y el número de schedule de los componentes seleccionados. Asimismo, es posible consultar un archivo de clases de espesores, que permite asignar un espesor y una denominación a cada diámetro nominal.
Normativas y tablas para el diámetro y el espesor de las tuberías
La ASME (American Society of Mechanical Engineers) y la ANSI (American National Standards Institute) son las principales organizaciones que establecen las directrices estándar para el diseño, la construcción y el mantenimiento de las plantas industriales. Estas normas proporcionan también información sobre la presión interna admisible de las tuberías. En cambio, la normativa italiana UNI hace referencia a la presión nominal.
El espesor del tubo se define, por tanto, utilizando el estándar ASME aplicable. Aunque puede expresarse en milímetros o pulgadas, los parámetros ASME se utilizan habitualmente como método de identificación durante la compra de los materiales. Existen además normas específicas para el diseño de líneas de piping en determinados tipos de plantas industriales. Un ejemplo son las instalaciones del sector petrolero, donde los estándares más comunes son ASME B36.10 (acero al carbono soldado y sin soldadura) y ASME B36.19 (acero inoxidable).
Presiones nominales certificadas y tablas de equivalencia
El pipe schedule de una tubería puede representarse mediante letras que indican el espesor de la pared:
- STD indica un espesor estándar,
- XS (Extra Strong) indica un espesor mayor,
- XXS (Double Extra Strong) indica un espesor aún más elevado.
Los números asociados (5, 10, 20, 30, 40, etc.) representan espesores progresivamente mayores.
De acuerdo con las normas ASME, pueden identificarse diferentes tipos de presiones nominales certificadas, que pueden variar en función del material seleccionado, la temperatura de operación y otros factores específicos de la planta industrial:
- 5S: caracterizado por un espesor reducido, generalmente utilizado en aplicaciones de baja presión,
- 10S: las presiones nominales certificadas suelen ser bajas y dependen del material empleado,
- 40S: uno de los schedules más utilizados, con presiones nominales certificadas más elevadas que los anteriores,
- 80S: diseñado para aplicaciones con altos valores de presión y temperatura,
- 160S: un schedule pesado, utilizado en aplicaciones de muy alta presión.
En la siguiente sección encontrarás una tabla de equivalencia entre pipe schedule, diámetros nominales y espesores de tuberías, que podrás descargar haciendo clic en el botón inferior.
