Tipos de tubos para diseños de Ingeniería Química

El diseño de tuberías para plantas industriales y para transporte de fluidos o flujo de fluidos es una de las tareas de un ingeniero químico, siendo importante conocer los tipos de tuberías y tubos disponibles comercialmente, ya que durante el proceso de diseño se deberá seleccionar un tipo de tubo que podamos conseguir en el mercado y aplicarlo a nuestros proyectos.

Tuberías de acero en complejo industrial
Tuberías de acero. Imagen de seguas

En este artículo describiremos varios tipos estándar de ductos y tubos que son utilizados con mucha frecuencia durante el proceso de selección y diseño de sistemas de tuberías en ingeniería química. El conocimiento de este tipo de tubos y tuberías junto con los materiales de ingeniería, permitirán realizar una selección eficiente de los tubos a utilizar en un proyecto de ingeniería química.

Tabla de contenidos
  1. Introducción a los tipos de tubos o ductos
  2. Tipos de tubos disponibles comercialmente para diseños de ingeniería química
    1. Tuberías de acero
    2. Tamaño nominal de tubería de acero
    3. Cédula de las tuberías de acero
    4. Tubos de acero
    5. Tubos de cobre
    6. Tubos de hierro dúctil
    7. Tuberías y tubos de plástico
    8. Manguera hidráulica

Introducción a los tipos de tubos o ductos

Antes de realizar cualquier tipo de selección de tubos o diseño de tuberías o ductos, hay que tener en cuenta conceptos como:

  • Ducto: Se trata de un canal que es empleado para transportar sustancias líquidas o gaseosas. Generalmente, los ductos suelen ser tuberías.
  • Tubos: Son objetos cilíndricos huecos que poseen una forma alargada y que se encuentran abiertos por uno o ambos extremos. Por lo general, se utilizan para transportar fluidos gaseosos o líquidos.
  • Tubería: Se trata de un conducto que se encuentra formado por una cantidad determinada de tubos, que son utilizados para distribuir líquidos o gases.

Teniendo en cuenta estos conceptos básicos, describiremos los tipos de tubos disponibles comercialmente para diseño de tuberías o ductos. Durante el diseño, el ingeniero debe especificar los ductos y tuberías para una aplicación particular, este simple hecho es muy importante ya que va a repercutir en el costo, seguridad, duración y rendimiento del sistema en donde se emplearan las tuberías a diseñar. Para tomar decisiones en cuanto a las aplicaciones de los ductos y las tuberías, se debe recurrir a los códigos y estándares establecidos por organizaciones como:

  • AWWA (American Water Works Association)
  • AFSA (American Fire Sprinkler Association)
  • ASTM International (American Society for Testing and Material)
  • IAPMO (International Association of Plumbing and Mechanical Official)
  • ISO (International Organization of Standardization)
  • NFPA (National Fire Protection Association)
  • NSF International (National Sanitation Foundation)

Existen muchos más códigos y estándares, según el país en donde se encuentren, sin embargo, los anteriormente mencionados son comúnmente utilizados para recurrir a criterios de selección de tubos para diseño de tuberías y ductos.




Tipos de tubos disponibles comercialmente para diseños de ingeniería química

Podemos encontrar mucha bibliografía que presenta en sus anexos diferentes tipos de tubos disponibles comercialmente, lo que es muy útil durante los diseños de ingeniería química. Entre los tipos de tubos y tuberías más utilizados para diseños de ingeniería química, podemos encontrar los siguientes:

Tuberías de acero

Listado de diámetros y espesores de tubos y tuberías de acero con diferentes cédulas
Lista de diámetros nominales y grosor de pared de tuberías de acero en diferentes cédulas. Imagen de pinterest

Las líneas de transporte de fluido, por lo general, se encuentra hechas de acero ya que este tipo de tuberías suelen construirse para propósitos generales, suelen ser muy resistentes. Los tamaños estándar para este tipo de tuberías suelen denominarse por medio de su tamaño nominal y su número de cédula.

Tamaño nominal de tubería de acero

El tamaño nominal o diámetro nominal es el diámetro interno que tiene una tubería de acero. La indicación del tamaño nominal viene dado por la norma ISO 6708, utilizando como abreviatura las letras DN, seguidas por un número adimensional que representa el diámetro interno de la tubería, el cual es expresado en mm.

Cédula de las tuberías de acero

Los números de cédula de las tuberías de acero están estrechamente relacionados con la capacidad del acero de la tubería en soportar presión y esfuerzo. El rango de estos números de cédula va desde 10 a 160. Mientras más alto es el número de cédula, mayor espesor de pared tendrá la tubería.

Todas las cédulas de un tamaño nominal dado tienen el mismo diámetro externo, mientras mayor es el número de cédula, el diámetro interno de la tubería será menor. A este sistema de números de cédula, también se le conoce como Iron Pipe Size (IPS). Las series de cédulas más utilizadas para tuberías de acero son la cédula 40 y la cédula 80.

Tubos de acero

Pila de tubos de acero en un galpón industrial
Tubos de acero. Imagen de virtualpro

Los tubos de acero estándar son utilizados frecuentemente en:

  • Sistemas de fluidos de potencia
  • Condensadores
  • Intercambiadores de calor
  • Sistemas industriales de transporte de fluidos
  • Sistemas de combustibles

Para seleccionar su tamaño, se utiliza el diámetro exterior y el espesor de la pared del tubo de acero.




Tubos de cobre

Tubos de cobre muy utilizados en diseños de ingenieria quimica
Tubos de cobre. Imagen de freepik

Los tubos de cobre son utilizados generalmente para transporte de agua potable, calefacción, intercambio térmico, y con algunas sustancias que pueden reaccionar con el acero y no con el cobre. Además, los tubos de cobre pueden ser fundidos nuevamente para su aprovechamiento, una vez desechados.

Generalmente, se utilizan 6 tipos de tubos de cobre. La selección de cada uno de estos tipos de tubos dependerá de la aplicación que se le dará al tubo, consideraciones de presión y consideraciones ambientales. A continuación, describiremos brevemente los usos dados a los diferentes tipos de tubos de cobre:

  • ACR: Se utilizan para refrigeración, gas natural, gas licuado de petróleo y para aires comprimidos.
  • DWV: Se usan en drenajes, para ventilación y sistemas de plomería.
  • K: Utilizados para servicios de agua, combustible, gas natural y aire comprimido.
  • L: Similar al tipo K, pero con un espesor menor.
  • M: Igual que los tipos K y L, pero con espesor mucho menor a estos.
  • OXY/MED: Utilizados para transporte de oxígeno o gases medicinales.

Tubos de hierro dúctil

Son utilizados con mucha frecuencia para líneas de transporte de agua, gas y drenajes. Poseen cierta resistencia a la ductilidad y son fáciles de manejar. Los diámetros reales, tanto exteriores como interiores, son más grandes que sus diámetros nominales.

Tuberías y tubos de plástico

Tuberías de plástico en una planta industrial
Tuberías de plástico. Imagen de freepik

Estas tuberías son frecuentemente utilizadas debido a la ventaja que aporta su ligereza de peso, resistencia a la corrosión, resistencia a sustancias químicas y facilidad de instalación. Están hechas de varios tipos de polímeros, como:

  • Polietileno
  • Polietileno trensado
  • Poliamida
  • Polipropileno
  • Cloruro de polivinilo
  • Cloruro de polivinilo clorado
  • Polivinilo fluorado
  • Nylon

Las tuberías y tubos plásticos se adecúan a los estándares de las tuberías metálicas. Incluso, si un tipo de tubería plástica no se adecúa a un estándar específico, se puede utilizar el diámetro interno estándar (SIDR) o la relación de dimensión estándar (SDR) para seleccionarlas. El primero, se basa en la relación del diámetro interno con el espesor de la pared, mientras que el segundo, permite clasificar a la tubería según la presión que pueda soportar.


Manguera hidráulica

Manguera hidráulica utilizada para transportar fluidos
Manguera hidráulica

Cuando se trabaja con sistemas de flujo de potencia y en aplicaciones industriales, donde el flujo presenta servicio cambiante, suelen utilizarse mangueras flexibles reforzadas. Estas se encuentran hechas de diferentes tipos de polímeros y elastómeros, el refuerzo está hecho de kevlar, alambre de acero y telas. Suelen utilizarse para:

  • Transferencia de químicos
  • Aire comprimido
  • Enfriadores
  • Calentadores
  • Transferencia de combustibles
  • Lubricantes
  • Fluidos de potencia
  • Entre otros usos

Estas mangueras se pueden encontrar en varios tamaños estándar, de acuerdo a su calificación de presión y su capacidad de flujo. Los tamaños incluyen diámetros interiores en pulgadas de: 3/16,¼, 5/16, ⅜, ½, ⅝, ¾, 1, 1 ¼, 1 ½, 2, 2 ½, 3, 3 ½, 4. Mientras que su clasificación de presión, varía desde 35 psig hasta más de 10000 psig.

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