Peso de la tubería de acero soldada: fórmula, tabla de referencia y dimensiones estándar
Aug 31, 2023
Por qué es importante el peso de los tubos de acero soldados
El peso de la tubería de acero soldada determina la carga de diseño sobre soportes y cimientos, la carga útil del transporte que lleva la tubería al sitio, el costo del flete y la capacidad de elevación necesaria durante la instalación. También ingresa directamente en la orden de compra, porque los tubos soldados se comercializan por masa mientras que se utilizan por longitud. Conocer la masa teórica por metro o por pie permite al comprador convertir rápidamente una lista de tuberías en un tonelaje y comparar un certificado de fábrica con la cantidad solicitada.
Fórmula de cálculo de peso
La masa de la tubería es el volumen de la pared anular multiplicado por la densidad del acero. Para el diámetro exterior nominal D y el espesor de pared t, ambos en milímetros, y una densidad de 7850 kg/m³ para acero al carbono, la fórmula métrica se reduce a:
Masa (kg/m)=0.02466 xtx (D - t)
Masa (lb/pie)=10.69 xtx (D - t), con D y t en pulgadas
Las dos constantes son el mismo cálculo expresado en unidades diferentes, ya que 1 kg/m equivale a 0,6720 lb/pie. Ejemplo resuelto para una tubería de 20 pulgadas de diámetro exterior con una pared de 0,5 pulgadas: 10,69 x 0,5 x (20 - 0.5)=104.2 lb/pie, que es 155,1 kg/m y corresponde a un diámetro exterior de 508 mm con una pared de 12,7 mm. Las tuberías de aleación y de acero inoxidable utilizan la misma fórmula con la densidad adecuada, por lo que una tubería de grado 304 de las mismas dimensiones es aproximadamente un 1 % más pesada por unidad de volumen que una tubería de acero al carbono.
Tabla de referencia: diámetro interior nominal, diámetro exterior y peso
La siguiente tabla enumera tuberías de acero soldadas de pared ordinaria y de pared engrosada, utilizando los diámetros exteriores habituales para las series de diámetro nominal.
| Diámetro nominal (mm) | Diámetro nominal (pulg.) | DE (mm) | Pared ordinaria (mm) | Masa ordinaria (kg/m) | Pared engrosada (mm) | Masa espesada (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 1/8 | 10.00 | 2.00 | 0.39 | 2.50 | 0.46 |
| 8 | 1/4 | 13.50 | 2.25 | 0.62 | 2.75 | 0.73 |
| 10 | 3/8 | 17.00 | 2.25 | 0.82 | 2.75 | 0.97 |
| 15 | 1/2 | 21.25 | 2.75 | 1.26 | 3.25 | 1.45 |
| 20 | 3/4 | 26.75 | 2.75 | 1.63 | 3.50 | 2.01 |
| 25 | 1 | 33.50 | 3.25 | 2.42 | 4.00 | 2.91 |
| 32 | 1 1/4 | 42.25 | 3.25 | 3.13 | 4.00 | 3.78 |
| 40 | 1 1/2 | 48.00 | 3.50 | 3.84 | 4.25 | 4.58 |
| 50 | 2 | 60.00 | 3.50 | 4.88 | 4.50 | 6.16 |
| 65 | 2 1/2 | 75.50 | 3.75 | 6.64 | 4.50 | 7.88 |
| 80 | 3 | 88.50 | 4.00 | 8.34 | 4.75 | 9.81 |
| 100 | 4 | 114.00 | 4.00 | 10.85 | 5.00 | 13.44 |
| 125 | 5 | 140.00 | 4.00 | 13.42 | 5.50 | 18.24 |
| 150 | 6 | 165.00 | 4.50 | 17.81 | 5.50 | 21.63 |
Cada cifra en las últimas cuatro columnas se deriva de la fórmula anterior. Como verificación cruzada,-una tubería de 165,00 mm de diámetro exterior con una pared de 4,50 mm da 0,02466 x 4,50 x 160.5=17.81 kg/m, y una tubería de 114,00 mm de diámetro exterior con una pared de 4,00 mm da 10,85 kg/m.
Comparación de pared ordinaria y pared engrosada
La tubería de pared común tiene la pared más liviana que cumple con el estándar para su tamaño y es la opción económica para agua, gas, drenaje y tareas mecánicas en general. Las tuberías de pared engrosada añaden aproximadamente entre un 20 % y un 35 % más de masa para el mismo diámetro, lo que permite obtener una mayor presión interna, más rigidez contra la flexión durante la manipulación y un margen adicional de corrosión cuando la tubería está enterrada o expuesta a suelos agresivos. La masa adicional también significa que la pared debe adaptarse al espacio entre los soportes, porque una tubería más pesada se desvía menos pero carga más sus soportes.
Dimensiones estándar, horarios y pedidos
Las dimensiones de los tubos de acero soldados las establecen estándares industriales reconocidos y no los productores individuales. API 5L rige las tuberías para transmisión de petróleo y gas, ASTM A53 cubre tuberías soldadas y sin costura para servicio de tuberías ordinarias, ASTM A500 cubre tuberías estructurales soldadas-formadas en frío, ASTM A252 cubre tuberías de pilotes soldadas y AWWA C200 cubre tuberías de agua de acero soldadas. En el aspecto dimensional, ASME B36.10M enumera los tamaños nominales de tubería y espesores de pared para toda la serie de cédulas, y EN 10255 y EN 10219 cubren tuberías roscadas y secciones huecas estructurales soldadas en el sistema europeo. Los tamaños comerciales comunes van desde NPS 1/2 hasta NPS 48, en una serie de horarios que incluye 10, 20, 40, 80 y 160.
Vale la pena corregir un malentendido frecuente. Un número de cédula es una designación adimensional que se utiliza para buscar el espesor de una pared, no un espesor de pared expresado en pulgadas: la tubería cédula 40 tiene una pared de 3,91 mm en NPS 1 1/2 pero 9,53 mm en NPS 4. El espesor de la pared, y por lo tanto la masa, se debe leer en la tabla de dimensiones para el tamaño nominal específico. Las tolerancias en espesor de pared, longitud y masa también siguen el estándar de pedido, por lo que la masa calculada es una cifra teórica, mientras que la masa entregada puede variar dentro de la tolerancia indicada en la orden de compra. Los certificados emitidos para EN 10204 3.1 permiten rastrear la masa entregada hasta el calor.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué mi peso calculado difiere del certificado de fábrica?
La fórmula da una masa teórica a partir de dimensiones nominales. El certificado informa la masa real, que refleja el espesor real de la pared dentro de la tolerancia, la longitud medida y la densidad real del acero, por lo que una diferencia de unos pocos por ciento es normal.
P: ¿La constante 10,69 y la constante 0,02466 son la misma fórmula?
Sí. Ambos provienen del área de la pared multiplicada por la densidad; 0,02466 se usa con milímetros para dar kilogramos por metro y 10,69 se usa con pulgadas para dar libras por pie. Al convertir un resultado al otro con 1 kg/m=0.6720 lb/ft se reproduce el mismo número.
P: ¿Cómo convierto un programa de tuberías en un tonelaje total?
Multiplica la masa por metro por la longitud ordenada en metros para obtener kilogramos, luego divide por 1000 para obtener toneladas. Para un pedido mixto, repita por tamaño y pared y sume los resultados, sumando cualquier margen de tolerancia acordado.
P: ¿Una pared más pesada siempre significa una tubería más fuerte?
Para presión interna y flexión, una pared más pesada aumenta la capacidad para el mismo diámetro exterior. También aumenta el peso, el costo y la carga sobre los soportes, por lo que la pared debe seleccionarse a partir de la presión de diseño, el margen de corrosión y el cálculo estructural en lugar de elegirse lo más grande posible.
P: ¿Qué densidad es la adecuada para tuberías de acero inoxidable?
Utilice 7930 kg/m³ para el grado 304 y aproximadamente 7980 kg/m³ para el grado 316, lo que da aproximadamente 0,0249 y 0,0250 en lugar de la constante de 0,02466 utilizada para el acero al carbono a 7850 kg/m³.
P: ¿Están garantizados los pesos teóricos en las tablas estándar?
No. Son valores de cálculo nominales. Los documentos de compra deben indicar la tolerancia aceptable en masa y longitud para que el tonelaje entregado pueda verificarse consistentemente con el certificado de la fábrica.
