Introducción

Usted es ingeniero de proyectos o director de compras y está consultando un diagrama de tuberías, instrumentos y control (P&ID) para un proyecto inminente. Tiene dos llamadas de tuberías diferentes: 4 pulgadas SCH 40 A53 para una tubería de acero al carbono y 4 pulgadas SCH 40S 304L para una tubería de acero inoxidable. Ahí empieza la confusión. ¿La “S” de la tubería de acero inoxidable indica que es especial o que tiene una pared más fina? ¿Puedo utilizarlos indistintamente en mis cálculos hidráulicos o estructurales? ¿Y qué pasa con los tamaños más grandes, como NPS 10” o 12”?

No es sólo una cuestión teórica. Juzgar erróneamente estas tuberías como disímiles - o juzgar erróneamente que todas las tuberías inoxidables son más delgadas - puede provocar decisiones de ingeniería desastrosas. Por ejemplo, una estimación errónea de la caída de presión, el peso para el soporte estructural y el coste del proyecto en análisis.

Esta es una pregunta multimillonaria, y la respuesta puede sorprender a muchos. Así que vayamos al grano: sí, según todas las tablas y gráficos, el grosor de sus paredes es exactamente el mismo para todos los tamaños comúnmente especificados. Esta guía le explicará exactamente por qué son iguales, le proporcionará los datos de las normas vigentes y, lo que es más importante, le explicará por qué es tan común el rumor de que “los tubos de acero inoxidable son más finos” y de dónde procede.

comparación de espesores de pared sch 40 vs sch 40s vs sch 10s.

Las normas detrás de las etiquetas

La confusión nace del hecho de que estos dos tipos de tuberías se definen en dos normas diferentes (pero relacionadas).

· ¿Qué es SCH 40?  El “Horario 40”para tuberías de acero al carbono y aleado tiene una resistencia al aro descrita en ASME B36.10M, “Welded and Seamless Wrought Steel Pipe”. Esta es la norma básica para materiales de tuberías típicos como ASTM A53, ASTM A106 y API 5L. Especifica el espesor de pared estándar para el tamaño nominal de tubería (NPS) dado.

· ¿Qué es SCH 40S?  La cobertura del título ”Schedule 40S” cumple la norma ASME B36.19M - “Tubos de acero inoxidable”. Esta norma se redactó especialmente para materiales de acero inoxidable como 304L y 316L.

· ¿Qué significa la “S”?  La “S” al final sólo indica que el programa forma parte de la serie de acero inoxidable (B36.19M). No significa “especial” ni “más delgado”. El objetivo principal de las normas B36.19M separadas era definir nuevas series económicas de pared delgada para el acero inoxidable que no están disponibles para el acero al carbono, como SCH 5S y SCH 10S. Son estas otras series “S” las que empiezan a confundir la cuestión.

Las pruebas fundamentales

La forma más segura de poner fin a la discusión es ir directamente a la fuente (las normas) y consultar los datos. La norma ASME B36.19M (acero inoxidable) se desarrolló para ser coherente con la norma B36.10M (carbono) para todos los programas disponibles.

La siguiente tabla compara el espesor nominal de pared para SCH 40 y SCH 40S en una gama de tamaños comunes.

Tamaño nominal de la tubería (NPS) Espesor de pared SCH 40 (ASME B36.10M) Espesor de pared SCH 40S (ASME B36.19M) ¿Coinciden?
4 pulgadas 6,02 mm (0,237 pulg.) 6,02 mm (0,237 pulg.) Sí
6 pulgadas 7,11 mm (0,280 pulg.) 7,11 mm (0,280 pulg.) Sí
8 pulgadas 8,18 mm (0,322 pulg.) 8,18 mm (0,322 pulg.) Sí
10 pulgadas 9,27 mm (0,365 pulg.) 9,27 mm (0,365 pulg.) Sí
12 pulgadas 10,31 mm (0,406 pulg.) 10,31 mm (0,406 pulg.) Sí

Observación y conclusión: La información de las normas ASME es clara e inequívoca.Desde NPS 1/8 pulgadas hasta NPS 12 pulgadas (inclusive), el espesor nominal de pared de SCH 40 y SCH 40S es exactamente el mismo.

Desmontando el mito

Si los datos son tan claros, ¿por qué existe este mito generalizado? Esta es la parte más valiosa de la guía, ya que el mito nace de una correcto principio de ingeniería que incorrectamente aplicada.

La confusión proviene de confundiendo SCH 40S con SCH 10S.

Esta es la lógica de la ingeniería en el mundo real:

1. Resistencia superior: La tensión (resistencia) admisible del acero inoxidable (por ejemplo, 304L) es significativamente mayor que la del acero al carbono normal (por ejemplo, A53 Grado B).

2. Ingeniería del valor: Al ser más resistente, un ingeniero podría utilizar un tubo de acero inoxidable de paredes mucho más finas al diseñar un sistema de media presión para alcanzar la misma presión nominal que un tubo de acero al carbono de paredes más gruesas, y seguir teniendo garantizada la seguridad....

3. La sustitución común (correcta): Una de las sustituciones más frecuentes en el sector para ahorrar costes es utilizar tuberías de acero inoxidable SCH 10S en lugar de tuberías de acero al carbono SCH 40. Esto permite obtener la resistencia a la corrosión y la presión nominal necesarias con mucho menos material, lo que se traduce en un ahorro tanto de peso como, a menudo, de costes totales.

4. El nacimiento del mito: La verdad es que, con el tiempo, la memoria de esta sustitución común - ”He utilizado un tubo más delgado ‘S’ para reemplazar SCH 40″ se confunde.Ingeniero y comprador recordando incorrectamente que utilizaron “SCH 40S” en lugar de la specified “SCH 10S” que en realidad especificaron.

Veamos la tabla de toma de decisiones en el mundo real:

Escenario de ingeniería (NPS 12″) Acero al carbono SCH 40 (A53) Acero inoxidable SCH 10S (304L) Acero inoxidable SCH 40S (304L)
Espesor de pared 10,31 mm (0,406 pulg.) 6,35 mm (0,250 pulg.) 10,31 mm (0,406 pulg.)
Peso y coste relativos Línea de base Mucho más ligero y barato (que el 40S) El más pesado y caro
Aplicación común Sistema estándar de media/alta presión. Sustitución rentable para carbono SCH 40 donde se necesita resistencia a la corrosión. Sistema de acero inoxidable de alta presión, alta corrosión o estructural pesado.

Esta tabla muestra claramente el origen de la confusión. El “tubo inoxidable más fino” que los ingenieros recuerdan correctamente como una alternativa que ahorra costes es casi siempre SCH 10S, no SCH 40S.

Conclusión

Resumamos los hechos en una guía práctica de toma de decisiones para todos los ingenieros, diseñadores y responsables de compras.

Es un hecho: Según ASME B36.10M y B36.19M, el espesor nominal de pared de SCH 40 tubería y SCH 40S tubería son idéntico para todos los tamaños desde NPS 1/8″ hasta NPS 12″.

Marco de decisiones de ingeniería:

· Para sistemas de acero al carbono: Si su proyecto especifica acero al carbono (p. ej., A53, A106), su indicación estándar es SCH 40.

· Para sistemas inoxidables de alta presión: Si su proyecto especifica acero inoxidable (por ejemplo, 304L) y los cálculos de diseño requiere el espesor de pared completo de Schedule 40 (por ejemplo, 0,365″ para tuberías de 10 pulgadas) debido a cargas estructurales o de alta presión, debe especificar SCH 40S. En este caso no aceptar erróneamente el SCH 10S más delgado, ya que no cumplirá los requisitos de su diseño.

· Para sistemas inoxidables de diseño económico: Si su proyecto requiere acero inoxidable por su resistencia a la corrosión pero se trata de una aplicación estándar o de media presión, no pasar por defecto a SCH 40S. Debe realizar el cálculo de la presión. Es casi seguro que encontrará que el más delgado, más ligero y menos costoso. SCH 10S es más que suficiente para sus necesidades. Esta es una de las oportunidades de ahorro más comunes y eficaces en el diseño de tuberías.

El último consejo, y el más importante, es nunca supongas; verifica siempre. En caso de duda, no confíe en la memoria. Utilice las tablas oficiales de las normas ASME B36.10M y B36.19M para confirmar los espesores de pared y asegurarse de que su diseño es seguro, conforme y rentable.

FAQ

· P1: ¿Qué ocurre con los tamaños superiores a 12 pulgadas (NPS 12)? He oído que SCH 40 y SCH 40S son diferente en tamaños más grandes.

A1: Esta es una pregunta excelente y muy avanzada, y tienes razón. Esta es otra de las principales fuentes de confusión en el sector. Para los tamaños NPS 14″ y mayores, las dimensiones para SCH 40 y SCH 40S divergen. Por ejemplo, en NPS 14″, SCH 40 (B36.10M) tiene una pared de 0,438″, mientras que SCH 40S (B36.19M) tiene una pared de 0,375″. Sin embargo, la gran mayoría de las tuberías de proceso se encuentran dentro del rango NPS 12″ e inferior, y en todo ese rango, siguen siendo idénticos. Esta discrepancia en los tamaños más grandes es precisamente la razón por la que los ingenieros deben siempre verificar el espesor de pared para su tamaño específico con la norma ASME correcta (B36.10M para carbono, B36.19M para inoxidable).

· P2: Si el grosor de la pared es idéntico, ¿significa eso que una tubería de acero al carbono SCH 40 y una tubería de acero inoxidable SCH 40S tienen la misma presión nominal?

A2: No, en absoluto. Se trata de una diferencia técnica importante. Sus dimensiones físicas (grosor de la pared, diámetro) son iguales, pero la resistencia de sus materiales (tensión admisible) es completamente diferente. El acero inoxidable (304L, por ejemplo) es mucho más resistente y tiene una tensión admisible MUCHO mayor que el acero al carbono normal (A53 grafe B, por ejemplo). Por tanto, un tubo de acero inoxidable SCH 40S tendrá una presión nominal mucho mayor que un tubo de acero al carbono SCH 40 del mismo tamaño.

· P3: Si SCH 40 y SCH 40S son idénticos hasta 12″, ¿por qué existe la designación “S”?

A3: La designación “S” se creó para agrupar todas las cédulas de acero inoxidable bajo una misma norma, ASME B36.19M. El principal objetivo de esta nueva norma era añadir los nuevos perfiles económicos de pared delgada que no están disponibles para el acero al carbono (como SCH 5S, SCH 10S). Para ser coherentes con esta nueva norma específica para acero inoxidable, también se añadió el sufijo “S” a las cédulas que compartía con la norma de acero al carbono (SCH 40S y SCH 80S), aunque tengan las mismas dimensiones (hasta NPS 12″).