Las Tuberías y los Tubos en la Industria

Cuando requerimos conducir algún tipo de fluido o realizar algún tipo de estructura es necesario hacer uso de tubos y tubería. La tubería puede clasificarse por diversos criterios como son el diámetro, material, cédula, composición química, proceso de manufactura empleado, tratamiento térmico, acabado, etc.

En este artículo se dará una visión general de los conceptos básicos que se involucran en este tema. Primero debemos entender que un tubo es algo diferente a una tubería. Las diferencias pueden verse en el siguiente cuadro comparativo:

TUBO TUBERÍA
Espesor de pared delgado Espesor de pared grueso
Venta en rollos Venta por Tramo
No se pueden roscar Se puede roscar
Se pueden unir mediante accesorios Se unen mediante bridas, procesos de soldadura y conexiones roscadas
Tienen paredes lisas Tienen paredes rugosas
Proceso de manufactura por medio de extrusión o laminación en frío Se fabrica por soldadura, moldeo o taladro
Espesor de pared estandarizado por BWG (Birminghan Wire Gauge)) El espesor de pared viene dado por el número de cédula

En América del Norte se usan los términos “Tubing” y “Pipe” para referirse a “Tubo” y “Tubería” respectivamente. Luego de ver la tabla anterior podemos ver las claras diferencias entre Tubo y Tubería. El tubo es generalmente usado con propósitos estructurales en donde las tolerancias con respecto al valor nominal del diámetro exterior son importantes. Esta es la razón por la cual el proceso de manufactura para la fabricación de tubos es más elaborada y costosa.

Si nosotros medimos el diámetro externo de un tubo esta medida será muy aproximada al valor nominal o ideal que se haya tomado como referencia.

La tubería es clasificada como un recipiente sujeto a presión dentro de sistemas de tuberías y comúnmente transportan gases o fluidos. Están especificadas por su diámetro nominal y cédula o también llamado espesor de pared. El diámetro nominal es una cantidad estandarizada por la American National Standards Institute (ANSI) y no debe confundirse con los muchos tipos de estándares para roscas tales como NPT y NPSC.

La manufactura del diámetro nominal va desde 1/8” a las 12” y está basado en un diámetro exterior nominal ya estandarizado cuya medida es diferente a la que se obtiene de medir el diámetro exterior de la tubería. En conclusión:

La tubería es considerada como un recipiente bajo presión que conduce fluidos o gases mientras que el tubo es usado con fines estructurales en su mayoría.

En la tubería el diámetro nominal no corresponde al obtenido por medio de la medición mientras que en el tubo la diferencia es tan pequeña que se considera una plena correspondencia entre el diámetro nominal y el real. Recordemos que el Diámetro nominal o NPS (Nominal Pipe Size) es un estándar definido por ANSI.

La tubería puede ser producida comúnmente de los siguientes materiales: Acero, Hierro Fundido, Cobre y PVC. Dentro de las asociaciones que han desarrollado estándares para la manufactura de la tubería a partir de Acero está la ASTM. Mencionamos a continuación algunas de las existentes:

  • A106: Esta especificación cubre tubería de acero al carbón para servicios en altas temperaturas.
  • A335: Esta especificación cubre tuberías con aleaciones de acero ferrítico sin costuras.
  • A333: Esta especificación cubre tuberías de acero sin costura y soldadas sin costura y de aleación de acero para uso a bajas temperaturas.
  • A312: Especificación estándar para tubería de acero inoxidable austenítico soldada de costura recta y soldadura en frío, diseñada para servicio corrosivo a alta temperatura y en general.

Los estándares ASTM definen el proceso de manufactura del material y además determina la composición química exacta de tuberías, conexiones y bridas, esto mediante porcentajes que representan las cantidades de carbón, magnesio, níquel, etc. Y que dan como resultado un estándar denominado “grado”, es decir, cada Grado representa una combinación de diferentes porcentajes de elementos químicos. Por ejemplo, una tubería de acero al carbón puede identificarse como Grado A o B, una tubería de acero inoxidable como Grado TP304 o TP321, una conexión de acero al carbón como Grado WPB etc.

A continuación, se muestra una tabla como ejemplo en dónde podemos ver las cantidades de requerimientos químicos según el grado a manufacturar.

Tubería acorde ASTM A312
Grado C Mn P S Si Cr Ni Mo
TP 304 0.08 2 0.045 0.03 1 18-20 8-11
TP 304L 0.035 2 0.045 0.03 1 18-20 8-13
TP 316L 0.035 2 0.045 0.03 1 16-18 10-14 2-3

Como podemos ver un mismo estándar se clasifica por Grados dando un gran tipo de aceros y aplicaciones disponibles. Adicional a esto el proceso de manufactura de tuberías puede dar como resultado dos tipos:

Tubería sin costura:

Es la más resistente pues su estructura es homogénea a lo largo de toda la tubería. Este tipo de tubería es producida en una gran cantidad de tamaños y cédulas. Sin embargo, su proceso de manufactura está restringido por diámetros grandes. La tubería sin costura es ampliamente usada para la manufactura de conexiones tales como codos, tees, bends etc. Los procesos con los cuáles se obtiene son mandrinado, extrusión, molino y forjado.

Tubería soldada o con costura:

Este tipo de tubería es hecha por medio de placas que se enrollan en una sección circular con ayuda de una máquina para luego soldar el espacio que queda entre la sección circular. Este tipo de tuberías son más baratos y menos resistentes que las de sin costura. Los diferentes métodos para obtener este tipo de tubería son los siguientes:

  • ERW- Electric Resistance Welding
  • EFW- Electric Fusion Welding
  • HFW- High-frequency welding
  • SAW- Submerged Arc Welding (Long seam & Spiral Seam)