Elementos de diseño

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
 
SECRETARIA ACADEMICA 
DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS 
FISICO MATEMATICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJETIVO GENERAL 
El alumno especificará tuberías y recipientes a presión, dadas las condiciones de operación y 
seleccionará las bombas dados los requerimientos del sistema de bombeo, todo ello basado en 
códigos y estándares. 
 
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA. 
El alumno diseñará tuberías y recipientes a presión, dadas las condiciones de operación; así como 
la selección de bombas, dados los requerimientos del sistema de bombeo, todo ello basado en 
códigos estándares. 
 
FUNDAMENTACION DE LA ASIGANTURA. 
En toda industria extractiva y de transformación, los elementos de diseño tales como: tuberías, 
bombas, recipientes a presión, son soportes fundamentales de toda planta química; por lo que es 
necesario que el ingeniero químico tenga los criterios necesarios para diseñar los equipos que 
cumplan con las especificaciones establecidas en códigos. 
La asignatura consta de tres temas: tuberías, bombas y recipientes a presión, que son los tres 
elementos importantes que componen las plantas químicas y cuyo diseño mecánico se establece 
en este curso. 
 
CONTENIDO SINTETICO. 
 Unidad I. Tuberías. 
 Unidad II. Bombas. 
 Unidad III. Recipientes a presión. 
 
PREFACIO: 
Para la solución de problemas donde implique un sistema de bombeo, es 
recomendable seguir una cierta secuencia lógica que bien puede ser desarrollada 
por el propio estudiante, sin embargo, los siguientes aspectos deberían ser 
tomados en cuenta: 
 
 
 
 
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1.- Interpretar el problema planteado: 
Se deben expresar con sus propias palabras- de manera breve y concisa- el 
problema planteado. 
Identificar los datos proporcionados, disponibles, ya sea de manera explícita o 
implícita. Si es necesario utilizar tablas o gráficos para obtener las propiedades 
necesarias de los fluidos implicados. 
Expresar los datos que deben ser determinados (calculados). Para esto se debe 
entender bien lo que se pregunta en el problema. 
2.- Plantear la solución del problema. 
Se deben definir y dibujar un esquema detallado del sistema o volumen de control 
que se utilizará en el análisis. 
Aplicar matemáticamente las leyes fundamentales necesarias para resolver el 
problema. 
Plantear las hipótesis simplificadoras adecuadas al problema planteado. Para 
esto se debe ser capaz de decidir correctamente si el flujo se puede considerar; 
estacionario o transitorio, compresible i incompresible; viscoso o no viscoso, etc. 
3.- Resolver las ecuaciones planteadas: 
Se debe considerar adecuadamente el conjunto de ecuaciones o fórmulas 
planteadas, antes de sustituir valore numéricos. 
Al hacer la sustitución de los valores numéricos se debe: 
Usar un sistema de unidades compatible. 
Usar un número de cifras significativas adecuado a la incertidumbre de datos. 
Revisar la consistencia dimensional de las ecuaciones. 
Dar la referencia del origen de valores para las propiedades físicas (presión, 
temperatura, velocidad, etc.) 
4.- Analizar los resultados. 
Se deben revisar los resultados encontrados en las operaciones realizadas y ver 
si son razonables tanto en valor numérico como en unidades, de no ser así, se 
debe revisar las suposiciones y ecuaciones planteadas y volver a realizar los 
cálculos 
 
 
 
 
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CONTENIDO 
 
 
 
 
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GLOSARIO DE TERMINOS PARA LA MATERIA DE ELEMENTOS DE DISEÑO. 
 
ABOLLADURA: depresión en la superficie del tubo. 
ANÁLISIS DE INTEGRIDAD: Es el análisis que se realiza para establecer criterios de severidad 
de defectos, requerimientos de inspección no destructiva y procedimientos de reparación que 
garanticen la seguridad del ducto durante la operación, la continuidad en la producción y mínimo 
impacto ambiental, todo lo anterior dentro de opciones económicamente viables. 
ANODO: Elemento emisor de corriente eléctrica, es el electrodo en el cual ocurre el fenómeno 
de oxidación. 
ANODO GALVANICO O DE SACRIFICIO: Es el metal con potencial de oxidación más 
electronegativo que el ducto por proteger y que se instala en la tubería con el fin de 
proporcionarle protección catódica requerida. 
ANOMALÍA SIGNIFICATIVA. Defecto que pone en riesgo estructural al ducto durante 
operación. 
BASES DE DISEÑO. Es toda la información requerida para el desarrollo adecuado del proyecto 
 
BASES DE USUARIO. Información proporcionada por la entidad interesada en la construcción, 
acerca de las necesidades y características que debe cumplir el sistema. 
 
CAMISAS MECÁNICAS. Dispositivos como grapas o abrazaderas de fábrica o hechizas 
atornilladas en la sección de la tubería. 
 
CÁTODO. Es el electrodo de una celda electroquímica, en la cual ocurren las reacciones 
electroquímicas de reducción, en un sistema de protección catódica es la estructura a proteger. 
 
CONEXIONES. Tees, bridas, reducciones, codos, etc. 
 
CONTRATISTA. Persona física o moral que celebra contratos de Obra Pública. 
 
CORROSIÓN. Es el proceso de naturaleza electroquímica, por medio del cual los metales 
refinados tienden a formar compuestos (óxidos, hidróxidos, etc.) termodinámicamente estables 
debido a la interacción con el medio. 
 
CORROSIÓN ATMOSFÉRICA. Es la corrosión por acción del medio ambiente y generalmente 
se presenta en las instalaciones aéreas. 
 
CORROSIÓN GENERALIZADA. Es una corrosión de tipo uniforme en toda la superficie de la 
instalación. 
CORROSIÓN LOCALIZADA. En este tipo de corrosión ni la superficie ni el medio son 
homogéneos, los productos insolubles generados por corrosión se precipitan formando 
películas en la superficie del metal. Dichas películas no son uniformemente perfectas. 
 
CLASIFICACIÓN POR SERVICIO Y SEGURIDAD (CSS). Categorización que se realiza al 
ducto considerando el número y proximidad de las construcciones en un área geográfica 
unitaria a lo largo de su eje longitudinal, y que toma en cuenta el servicio y la seguridad del 
sistema. 
 
 
 
 
 
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CTO. Coordinación Técnica Operativa 
 
DAÑO CALIENTE (QUEMADURA). Un daño caliente o quemadura es una pérdida de material 
debida a la penetración excesiva de un electrodo. Usualmente estas anomalías son producidas 
por el soldador, cuando por falta de una placa utilizada para verificar que el electrodo tenga 
suficiente corriente, lo hacen sobre la tubería. 
 
DAÑO MECÁNICO. Aquellos que rebasan los límites de aceptación en la pared del tubo y son 
designados como “fuera de Norma”. Como son, abolladuras, arrancaduras, etc. 
 
DEFECTO. Imperfección de magnitud suficiente para ser rechazada por los códigos. 
 
DERECHO DE VÍA. Franja de terreno de un ancho especificado protegida y libre de 
construcciones u otras alteraciones, donde se alojan los ductos al servicio de PEMEX con los 
señalamientos adecuados. 
 
DIABLO. Equipo con la libertad de movimiento que es insertado en el ducto para realizar 
funciones de limpieza e inspección del mismo. 
 
DIABLO DE LIMPIEZA. Equipo para limpieza, eliminar aire y para verificar dimensiones 
interiores de la tubería. 
 
 DIABLO GEÓMETRA. Equipo que se utiliza para verificar la existencia de abolladuras, 
dobleces y ovalamientos del ducto. 
 
DIABLO SIMULADOR (DUMMY). Equipo de peso y longitud equivalente a la del diablo 
instrumentado. Su propósito es verificar que el diablo instrumentado pasará a lo largo de todo 
el ducto. 
 
DUCTO. Sistema que se compone de diferentes partes como: válvulas, bridas, accesorios, 
espárragos, dispositivos de seguridad o alivio, partes y componentes que se integran para 
realizar transporte de hidrocarburos. 
 
DUCTO ENTERRADO. Es aquel ducto terrestre que está alojado generalmente por lo menos 
a 1.0 m. Bajo la superficie del terreno a partir del lomo superior en suelossecos o húmedos. 
 
DUCTO SUMERGIDO. Es aquel ducto terrestre que debido a su trayecto puede encontrarse 
enterrado o en el lecho de un cuerpo de agua (pantano, río, laguna, lago, etc.). 
 
ESFUERZO. Es la fuerza resultante en un cuerpo provocada por fuerzas externas, que un 
cuerpo soporta en su forma y tamaño. Indistintamente se le llama esfuerzo o esfuerzo unitario 
y se expresa en kg/cm2 o lb/pulg2. 
 
ESFUERZO DE FLUENCIA MÍNIMO ESPECIFICADO (SMYS). Es la resistencia a la fluencia 
mínima indicada por las especificaciones del fabricante de la tubería, en N/mm2 (Psi). 
 
 
 
 
 
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ESFUERZO MÍNIMO ESPECIFICADO A LA TENSIÓN. Es la resistencia mínima a la tensión, 
acorde con las normas ASTM y API bajo la cual se ha fabricado el material, en N/mm2 (Psi), 
Kg/cm2. 
 
ESFUERZO TANGENCIAL O CIRCUNFERENCIAL. Es el esfuerzo ocasionado por la presión 
de un fluido en la pared de la tubería actuando circunferencialmente en el plano perpendicular 
al eje longitudinal del tubo. 
 
EVALUACIÓN. Es la determinación de la integridad mecánica de una instalación existente. 
 
GRIETA O FISURA. Hendidura o abertura pequeña en la pared del tubo o en soldaduras 
longitudinales o circunferenciales. 
 IMPERFECCIONES. Son las que se encuentran dentro de los límites de aceptación o “dentro 
de Norma”. Pueden ser de fabricación (inclusiones no metálicas, etc.), así como también 
corrosiones interiores o exteriores, abolladuras, arrancaduras, etc. 
 
INCLUSIÓN DE ESCORIA. Es un sólido no metálico atrapado dentro de la soldadura o entre 
la soldadura y el metal base. 
 
INHIBIDOR DE CORROSIÓN. Compuesto químico orgánico o inorgánico que al colarse en la 
pared de la tubería forma una película entre ésta y el medio corrosivo, disminuyendo la 
velocidad de corrosión. 
 
INSTALACIÓN SUPERFICIAL. Porción de ducto no enterrado utilizado en troncales, válvulas 
de seccionamiento, trampas de envío y recibo que se emplean para desviar, reducir y regular 
la presión en el ducto, incluye válvulas, instrumentos de control y tubería. 
JUNTA DE AISLAMIENTO. Accesorio intercalado en el ducto, constituido de material aislante 
que sirve para seccionar eléctricamente el ducto por proteger. 
LIBRANZA. Autorización especial que se concede a un ducto para llevar a cabo la 
rehabilitación de sus sistemas de control, seguridad, la sustitución de tramos, etc. Ésta 
autorización implica movimientos operativos tales como desvíos de producción ó diferimiento 
de la misma 
 
LÍNEA NO RESTRINGIDA. Línea o tramo de tubería que no tiene una importante restricción 
axial y por tanto permite las deformaciones axiales. 
 
LÍNEA REGULAR. Tubería submarina localizada bajo la superficie del agua en el mar, que 
descansa o está enterrada en el fondo marino, y que une las curvas de expansión de las 
plataformas. 
 
LÍNEA RESTRINGIDA. Línea o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los extremos 
tiene restricción o limitación en permitir deformaciones axiales. 
 
LINGADA. Sección de tubería de longitud variable, formada por tramos soldados 
circunferencialmente a tope. 
 
 
 
 
 
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MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Acción u operación que consiste en reparar los daños que 
ponen en riesgo la integridad de un ducto, en el mejor tiempo posible para evitar que pueda 
llegar a una falla, o en el caso de presentación de falla, será para restablecer la operación del 
mismo. 
 
MANTENIMIENTO PREVENTIVO. Acción u operación que se aplica antes de que ocurran 
fallas, manteniendo en buenas condiciones y en servicio continuo a todos los elementos que 
integran un ducto terrestre, a fin de no interrumpir las operaciones de este; así como de 
corrección de anomalías detectadas en su etapa inicial producto de la inspección al sistema, 
mediante programas derivados de un plan de mantenimiento, procurando que sea en el menor 
tiempo y costo. 
 
MONOBLOC. Accesorio que se coloca en el tramo aéreo (zona atmosférica) comprendido entre 
el cuello de ganso y el ducto ascendente, sirve para aislar eléctricamente a la tubería submarina 
de la estructura y tubería de la plataforma, por lo que también se le conoce como junta de 
aislamiento. 
 
MUESCA. Pérdida de material en la pared del ducto producida por el golpe de un objeto agudo. 
 
OLEODUCTOS. Sistemas de transporte que tienen por objeto enviar petróleo crudo y asociado 
con otros hidrocarburos, entre una estación de recolección o una estación de almacenamiento 
y las terminales. 
PICADURA. Corrosión localizada confinada a un punto o a un área pequeña, la cual tiene forma 
de cavidad. 
 
PIERNA MUERTA. Componentes de un sistema de tubería que normalmente no tienen un flujo 
significante, como por ejemplo: ramales de desfogue, tuberías con válvulas de bloqueo 
normalmente cerradas, tuberías con un desfogue final, piernas de soporte inactivas 
presurizadas, tubería de derivación con válvula de control de estancamiento, tubería con bomba 
de reserva, bridas de nivel, cabezales de entrada y salida con válvulas de alivio, ventilación en 
puntos altos, puntos simples de drenaje, purgadores e instrumentos de conexión. 
 
POTENCIAL DE POLARIZACIÓN. Diferencia de potencial entre una tubería de acero 
enterrada y/o sumergida protegida catódicamente y un electrodo de referencia en contacto con 
el electrolito. 
 
PRESIÓN DE DISEÑO. Es la presión máxima permitida calculada, siendo ésta mayor que la 
presión máxima de operación. 
 
PRESIÓN DE OPERACIÓN MÁXIMA PERMISIBLE (PMO). Es la presión máxima a la que un 
ducto puede ser sometido durante su operación. 
 
PROTECCIÓN CATÓDICA. Es el procedimiento eléctrico para proteger los ductos enterrados 
y/o sumergidos contra la corrosión exterior, el cual consiste en establecer una diferencia de 
potencial convirtiendo la superficie metálica en cátodo mediante el paso de corriente directa 
proveniente del sistema seleccionado. 
 
 
 
 
 
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PRUEBAS DESTRUCTIVAS. Son aquellas en que las propiedades físicas de un material son 
alteradas y sufren cambio en la estructura. 
 
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS. Son aquellas en que las propiedades físicas de un material 
no se alteran ni sufren cambio en su estructura. 
 
RANURA. Abertura delgada y poco profunda producida por algún objeto filoso. 
 
RAYÓN O TALLÓN. Pérdida de material causado por el rozamiento con otro objeto o 
rozamiento continúo. 
REPARACIÓN DEFINITIVA. Es el reemplazo de la sección cilíndrica del tubo conteniendo la 
imperfección detectada, por otro de especificación y espesor de pared similar o superior al del 
tubo original y de una longitud no menor de diámetro y medio en tubería de superficie y de 
tres diámetros en tubería submarina. 
 
REPARACIÓN PERMANENTE. Es el reforzamiento de una sección de tubería conteniendo 
un defecto o daño, mediante la colocación de una envolvente metálica soldada 
longitudinalmente y donde la soldadura circunferencial de la envolvente puede ser opcional si 
en esa sección de la tubería no existe fuga. 
 
REPARACIÓN PROVISIONAL. Es la acción de colocar dispositivos como grapas de fábrica o 
hechizas atornilladas en la sección de tubería que contiene un daño o defecto y que debe ser 
reparada en forma definitiva o permanente lo más pronto posible. 
RESONANCIA. Incremento en la amplitud de desplazamiento de un ducto debido a una 
fuerza cuya frecuencia es igual o muy cercana a la frecuencia natural de vibración del 
sistema. 
SANIDAD DEL DUCTO. Área de un ducto cuyo material base y/o soldadura no contiene 
imperfecciones de tal forma que se puede aplicar soldadura, de una manera segura, sobre la 
superficie del ducto sin ponerlo fuera de servicio. 
 
SOPORTE. Elemento que soporta tanto cargas estáticas como dinámicas en la tubería y 
equipos a los cuales se encuentra asociado. 
 
TEMPERATURA DE DISEÑO. Es la temperatura esperada en el ducto, bajo las condiciones 
de operación máxima extraordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de 
operación. 
 
TEMPERATURA DE OPERACIÓN.Es la temperatura máxima del ducto en condiciones 
normales de operación. 
 
TRAMPA DE DIABLOS. Dispositivo utilizado para fines de envió o recibo de equipos de 
inspección o limpieza de la línea. 
 
TUBERÍA. Componente de diferentes materiales que se utilizan dentro de un sistema de 
ductos. 
 
 
 
 
 
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TUBO. Porción cilíndrica que se utiliza estructuralmente o como parte de un sistema de 
conducción. 
 
VÁLVULAS DE ALIVIO. Es un dispositivo relevador automático de presión, actuando por 
presión estática aplicada sobre la válvula. 
 
VÁLVULAS DE SECCIONAMIENTO. Dispositivo que se utiliza para seccionar tramos de 
tubería para reparación, mantenimiento o emergencia del ducto y que se encuentra espaciada 
de acuerdo a su localización. 
 
VELOCIDAD DE CORROSIÓN. Es la relación del desgaste del material metálico con 
respecto al tiempo, en mm/año. 
 
INTRODUCCION 
Los sistemas de tuberías son como las arterias y venas. Que llevan la sangre vital de la civilización 
moderna. En una ciudad moderna ellas (las tuberías) transportan agua desde las fuentes de 
suministro y las llevan hasta los puntos de distribución; conducen desperdicios desde los edificios 
residenciales y comerciales y otros servicios municipales hasta los servicios de tratamiento o los 
puntos de descarga. 
De forma similar las tuberías transportan petróleo crudo desde los pozos petroleros hasta los 
tanques de almacenamiento o hasta las refinerías para su procesamiento, las líneas de transporte 
y distribución de gas natural transportan el gas natural desde las fuentes de extracción y desde los 
tanques de almacenamiento hasta los puntos de utilización, tales como: plantas de fuerza; servicios 
industriales, comunidades residenciales y comerciales; en plantas químicas; plantas de papel; 
plantas productoras de comidas y otros procesos industriales establecidos. Los sistemas de 
tuberías son utilizadas para transporte de líquidos, químicos, mezclas, gases, vapores y sólidos de 
un punto a otro. 
Las redes de protección contra incendios (red vs. Incendios) en áreas residenciales, comerciales, 
industriales y otro tipo de edificios, transportan fluidos para extinción del fuego, tales como: agua, 
gases y químicos que suministran protección para salvaguardar la vida y propiedades. Los 
sistemas de tuberías en plantas termoeléctricas conducen vapor de alta presión y alta temperatura 
para generar electricidad; otros sistemas de tuberías en plantas de fuerza conducen agua de alta 
y baja presión, productos químicos, vapor de baja presión y condensado. Sofisticados sistemas de 
tubería son utilizados en los procesos y transportan sustancias peligrosas y toxicas. Los sistemas 
de tuberías de agua de lluvias y de efluentes transportan grandes cantidades de agua lejos de las 
ciudades, pueblos, industrias y establecimientos similares para preservar la vida, propiedades e 
instalaciones esenciales. 
En servicios de salud, los sistemas de tuberías son utilizados para el transporte de gases y fluidos 
para propósitos médicos. Las tuberías en los laboratorios transportan gases, químicos, vapores y 
otro tipo de fluidos que son críticos para la investigación y desarrollo. 
Recapitulando. 
 
 
 
 
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Los sistemas de tuberías son una parte esencial e integral de nuestra moderna civilización como 
las arterias y las venas son importantes para el cuerpo humano. 
El diseño, construcción, operación y mantenimiento de varios sistemas de tuberías incluyen el 
entendimiento de los principios fundamentales, materiales, consideraciones de diseño genéricos y 
específicos, fabricación e instalación, exámenes, requerimientos de pruebas e inspecciones en 
suma a las regulaciones estatales y federales. 
Las tuberías incluyen: tubos, bridas, tornillos, juntas, válvulas y accesorios. También se incluyen 
colgantes y soportes y otros equipos necesarios para evitar la sobre presurización y sobre 
esfuerzos de los equipos presurizados, es evidente que el tubo solo es una parte o un elementos 
de una tubería. Por lo tanto, tubos cuando son unidos con los accesorios, válvulas y otros equipos 
mecánicos propiamente soportados son llamados tuberías. 
En el curso de ELEMENTOS DE DISEÑO se va tratar del diseño de un sistema de bombeo para 
una industria; ya que no existe una industria que no requiera de por lo menos una bomba y su 
tubería para satisfacer alguna necesidad de manejo de fluidos, inclusive en la mayoría de las casas 
se requiere de un sistema de bombeo para manejar agua, y así satisfacer la necesidad de este 
vital líquido. 
Todo sistema de bombeo en términos generales consta de tres partes que son: 
1. Tanques (normalmente son dos, uno del lado de la succión y otro del lado de la descarga 
de la bomba). 
2. Bomba. 
3. Tubería, válvulas y accesorios que conectan la bomba con los tanques. 
Con el fin de facilitar el diseño del sistema de bombeo, se verá por separado cada una de las partes 
que consta el sistema, para esto se requiere como antecedente que el alumno haya realizado un 
buen curso de la materias de: RESISTENCIA QUIMICA Y MECANICA DE LOS MATERIALES; 
FLUJO DE CALOR, FLUJO DE FLUIDOS, INGENIERIA DE VAPOR Y SERVICIOS, 
ELECTRICIDAD, BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA, y que tenga bases firmes en 
matemáticas, así como haber llevado un curso de dibujo industrial (como el que se da en las 
vocacionales de ingeniería). 
 Breve Historia. 
Cuando la civilización alcanzó un mayor desarrollo, esto inspiró un deseo de cambios diarios, 
algunas formas de tubos se inventaron para satisfacer estas nuevas necesidades, Así que, el uso 
de tubos antecede a la historia recordada. Tubos de barro que datan de hace 4000 años a. C. 
fueron encontrados en las ruinas de Babilonia y tubos de plomo para sistemas de distribución 
completos con válvulas de bronce pueden ser vistos en la antigua Pompeya tal como eran en el 
año 87 a. C. en que la pequeña ciudad Romana fue cubierta de ceniza vo1cánica. Tubos de madera 
hechos con troncos perforados o duelas, así como tubos de roca perforada han servido en muchas 
 
 
 
 
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partes del mundo por siglos. Sistemas de tubería que fueron utilizadas todavía al principio de los 
1900's Y continua teniendo aplicaciones muy limitadas. 
El uso del hierro fundido para conducción de agua evidentemente siguió a la invención de los 
cañones de hierro fundido, tales cañones fueron hechos en l313 en Gante, y hay evidencias de 
que el tubo de hierro fue fundido en 1455 en Alemania. En 1562 el tubo de hierro fundido fue 
colocado para suministrar agua a las fuentes de Rathans. Luis XIV (siglo XVII); con la intensión de 
copiar las fuentes de villas Italianas, instaló tubos de hierro fundido para traer agua alas fuentes 
del palacio de Versalles en Francia. Este sistema continúa en uso todavía. 
 
Como se hicieron muchas otras instalaciones de hierro fundido tanto en Europa como en 
Norteamérica, el uso común del hierro fundido para conducir agua empieza en la primera década 
del siglo XIX, porque su durabilidad en instalaciones subterráneas ha sido muy buena, y en la 
actualidad esta fundición continuará siendo especificada para nuevos sistemas de conducción de 
agua. 
El acero pudo haber sido utilizado para tubos y accesorios en los albores de la historia, pero 
probablemente debido a la corrosión, evidencias de su uso no han sido encontradas. Artefactos de 
acero, sin embargo nos muestran un conocimiento de tratamiento térmico, que se cree fueron 
enterrados por más de 50 siglos. 
El desarrollo y amplio uso de máquinas de vapor al comienzo y mediados del siglo XVII crea una 
necesidad de materiales capaces de soportar altas presiones y temperaturas, por eso el tubo de 
acero de pronto llega a incrementar su uso y muchos métodos de producción fueron desarrollados, 
tal como placas soldadas a traslape (lap-welding) realzada en forma cilíndrica (un procedimiento 
en uso actualmente). 
Después de la primera guerra mundial, coma la industria de fuerza y procesos demandó materialesque soportaran mayores presiones, tubos sin costura formados de lingotes sólidos llegaron a ser 
comunes. 
Aunque el tubo de acero incremento su aceptación en los siglos XVIII y XIX y l0 está siendo 
actualmente en grandes cantidades desde el principio del siglo XX, válvulas y accesorios continúan 
siendo fabricados de hierro fundido. Los métodos de unión de tuberías hasta estos tiempos son 
también de origen antiguo. Las conexiones de hierro fundido bridadas y atornilladas así como las 
roscadas han sido utilizadas por varios siglos. Conexiones bridadas para tubos de acero fueron 
ambos forjados en forma integral, o el tubo fue roscado y una brida roscada se unió a el. Uniones 
de tubo las cuales no fueron bridadas, fueron hechas por conexiones para altas presiones y 
temperaturas, y muchos métodos fueron ideados para el sello de las juntas, algunos de los cuales 
son usados actualmente. 
Aunque tubos y accesorios de confianza para trabajar con presión han sido fabricados por treinta 
años, pruebas ligeras y severas de métodos de unión de tubos de diferentes a bridas atornilladas 
fueron desconocidas hasta que en forma relativa se usó recientemente la soldadura para la unión 
de tubos. 
 
 
 
 
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El primer método portátil para soldar utilizó oxígeno y acetileno, el cual actualmente se le utiliza 
para el corte de tubos. Así que esto fue posible para obtener una razonable seguridad en la unión 
soldada. La propagación de la zona de alta temperatura y la atmosfera de la flama del gas causó 
problemas metalúrgicos. La construcción de sistemas modernos de construcción de tubos, la 
creación de aparatos de soldadura de arco y electrodos recubiertos que fueron desarrollados, 
permitieron uniones más seguras para la más exigente industria moderna. Algunos tipos de 
soldadura, por supuesto, fueron posibles bajo condiciones controladas de taller, dentro de los 
recientes años, sin embargo, métodos de soldadura para todo tipo de materiales han sido 
desarrollados para hacer posible la soldadura bajo cualquier condición de construcción, esto por 
supuesto, simplifica la construcción y problemas de montaje, por lo que se reduce el costo inicial 
de la planta cuando se construye. 
En la actualidad para el transporte de agua, otras sustancias liquidas y gaseosas se utilizan 
dispositivos principalmente de sección circular (tuberías), por su mayor resistencia estructural y por 
tener una área de sección transversal por unidad de superficie más grande que cualquier otra forma 
de conducto. 
Debe entenderse por tubo “UN CONDUCTO CERRADO DE SECCION TRANSVERSAL 
CIRCULAR Y DIAMETRO CONSTANTE” 
Los materiales con que se fabrican actualmente las tuberías son diversos y están especificados 
por la A. S. T. M. (American Society for Testing Materials), el material de fabricación y el tipo de 
fabricación dependen de las condiciones de operación y de un análisis económico; el mas 
comúnmente utilizado es el acero al carbón y aleaciones de acero, se cuenta también con los 
siguientes materiales: cobre; latón, plomo, plástico, vidrio, etc. 
Actualmente también existen tablas y diagramas que nos ayudan en la selección y aplicación de 
las tuberías, válvulas y accesorios. 
Tubo y tubing son ambos productos tubulares, pero los términos como son usados tienen un 
significado específico: 
DIFERENCIA ENTRE TUBO (pipe) Y TUBING ( tubes) 
La denominación de "tubo" (pipe) identifica a estos materiales por dos características 
fundamentales : 
1) Sus diámetros nominales en pulgadas NO coinciden con los exteriores hasta 12" 
inclusive. De 14" en adelante el diámetro nominal coincide con el diámetro exterior. 
2) Sus espesores son clasificados en series (Schedule) que se obtienen por una fórmula 
de aproximación empírica : 
Sch. =1000P/S 
 
P = presión interna en psi 
 
 
 
 
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S = Esfuerzo admisible del material en psi 
 
En cambio los "tubing" (tubes) se caracterizan por : 
3) Sus diámetros nominales COINCIDEN con los diámetros exteriores. 
4) Sus espesores se definen por un número de calibre o gage BWG (Birmingham WireGage). 
 
Para identificar un tubo, basta pedir, por ejemplo 2" Sch. 40 
significa un tubo de 2,375" de diámetro exterior y 0,154" de espesor. 
 
Para identificar un tubing, basta pedir, por ejemplo 2" BWG 12 significa un tubing de 2" de 
diámetro exterior y 0,109" de espesor. Como se ve, son dos productos totalmente diferentes, 
aunque puedan ser usados para servicios idénticos 
 
 
Aparte de las diferencias en denominación, dimensiones y materiales, los tubing y tubos se 
aplican para usos totalmente distintos. 
Cuando la conducción constituye en si misma un elemento estructural se deberán utilizar 
tubos, por su resistencia como tal. Del mismo modo, los diámetros de fabricación de los tubos 
son mucho más amplias que la de los tubing que rara vez pasan las 6", siendo su uso más 
difundido hasta 2". Por otra parte, los requerimientos de fabricación de los tubing son más 
exigentes que los de los tubos. 
Así, rara vez se usan tubos para un intercambiador de calor, donde el sellado se efectúa por 
mandrilado. El calibrado de los tubos y un menor espesor uniforme garantiza un mejor 
intercambio térmico sin que aumente rápidamente el ensuciamiento del equipo. 
 
Los tubos producidos de acuerdo con los tamaños dados en la tabla No. 1 y en los estándares de 
A.P.I. (American Petroleum Institute) son llamados TUBOS, y como se verá mas adelante, el 
diámetro exterior de cualquier diámetro nominal dado es el mismo para todas las Cedulas en un 
mismo diámetro nominal, por lo que el diámetro interior varia al variar la Cedula, ya que el espesor 
crece hacia adentro. 
Los demás tubos no producidos de acuerdo a un tamaño estándar son llamados TUBING. Los 
diámetros son designados por el diámetro exterior, cada tamaño ofrece una gran variedad de 
diámetros exteriores, y se especifican por calibre.( ver al final tabla). 
 
Cuando nos referimos a un tubo estamos hablando de la unidad que puede ser un tramo de 6m 
pero cuando nos referimos a una tubería estamos hablando de una unión de más de un tubo y sus 
 
 
 
 
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respectivos accesorios para formar la mencionada tubería. De acuerdo a lo anterior debemos de 
aprender como especificar un tubo. 
Normativa existente para el diseño de tuberías industriales 
Fabricación de las tuberías 
Las tuberías se fabrican de tres diferentes maneras: 
 Tuberías sin costuras, este tipo de tubería se realiza a partir de un lingote cilíndrico, 
el cual se calienta antes del proceso de la extrusión. Esta tubería se caracteriza por ser 
una de las mejores para la contención de la presión. 
 Tuberías con costura longitudinal, este tipo de tubería se forma de una lámina de 
chapa, la cual para darle forma se tiene que doblar entre sí, de esta manera se logra el 
cierre del cilindro. Posteriormente, son procesadas por dos rodillos que le dan 
diferentes formas y texturas. 
 Tuberías con soldadura helicoidal, en este caso la soldadura no llega a ser recta, es 
decir, esta recorre la tubería, dando la forma de una tubería roscada o en espiral). 
 Las tuberías poseen distintitas aplicaciones y usos, los cuales son: 
Uso de las tuberías: 
 Uso doméstico 
 - Agua/ Desagües 
 - Gas 
 - Calefacción 
 
 Uso Industrial 
 - Energía 
 - Petroquímica 
Diseño de Tuberías 
Consideraciones generales y criterios de diseño 
El diseño de un sistema de tuberías consiste en el diseño de sus tuberías, brida y su 
tortillería, empaquetaduras, válvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor juntas de expansión. 
También incluye el diseño de los elementos de soporte, tales como zapatas, resortes y 
colgantes, pero no incluye el de estructuras para fijar los soportes, tales como fundaciones, 
armaduras o pórticos de acero. 
Aun en el caso en que los soportes sean diseñados por un ingeniero estructural, el 
diseñador mecánico de la tubería debe conocer el diseño de los mismos, por la interacción 
directa entre tuberías y soportes. 
 
Procedimientode diseño de tuberías 
La lista siguiente muestra los pasos que deben completarse en el diseño mecánico de 
cualquier sistema de tuberías: 
 
 
 
 
 18 
a) Establecimiento de las condiciones de diseño incluyendo presión, temperaturas y otras 
condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos sísmicos, choques de fluido, 
gradientes térmicos y número de ciclos de varias cargas. 
b) Determinación del diámetro de la tubería, el cual depende fundamentalmente de las 
condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presión del fluido. 
c) Selección de los materiales de la tubería con base en corrosión, fragilización y resistencia. 
d) Selección de las clases de “rango” de bridas y válvulas. 
e) Cálculo del espesor mínimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de 
diseño, de manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzos tangenciales 
producidos por la presión del fluido. 
f) Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de tuberías. 
g) Análisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la 
tubería por los distintos tipos de carga estén dentro de los valores admisibles, a objeto de 
comprobar que las cargas sobre los equipos no sobrepasen los valores límites, satisfaciendo 
así los criterios del código a emplear. 
Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es capaz de resistir las cargas 
sometidas (efectos de la gravedad) o las cargas ocasionales (sismos y vientos), se dispone de 
los siguientes recursos: 
a) Reubicación de soportes 
b) Modificación del tipo de soporte en puntos específicos 
c) Utilización de soportes flexibles 
d) Modificación parcial del recorrido de la línea en zonas específicas 
e) Utilización de lazos de expansión 
f) Presentado en frío 
El análisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los esfuerzos en la tubería, los 
esfuerzos en componentes locales del sistema y las fuerzas y momentos en los puntos 
terminales, estén dentro de límites aceptables, en todas las fases de operación normal y 
anormal, durante toda la vida de la planta. 
 
 
 Las principales normas que rigen todo lo concerniente a los sistemas de tuberías y su 
instalación constituyen las bases de muchas leyes relativas a la seguridad. La norma de mayor 
envergadura en esta aplicación es el Código ASME para calderas y recipientes a presión, el 
cual en sus secciones I, II, III, VIII, IX y XI define claramente los requerimientos mínimos que 
consolidad la óptima instalación de un sistema. 
 
 Enfatizando en el planteamiento de tuberías a presión, se encuentran diferentes 
secciones separadas para este código que enmarcan la implantación de estos sistemas: 
 
 
 Tuberías para Sistemas de Potencia........................... B31.1 
 Tuberías para Gases Combustibles............................. B31.2 
 Tuberías Plantas Químicas y Refinerías de Petróleo... B31.3 
 Tuberías para transporte de petróleo líquido................ B31.4 
 Tuberías para Refrigeración..........................................B31.5 
 Tuberías para transmisión y distribución de Gas…….. B31.8 
 Tuberías para Servicios en Edificios…………………... B31.9 
 
 
 
 
 19 
 
Indudablemente existen muchas otras organizaciones que se han dedicado a resaltar los 
requerimientos en la instalación de tuberías como tal. Entre ellas podemos mencionar El 
Instituto Americano de Petróleo (API), La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales 
(ASTM), La Asociación Nacional de Protección Contra Incendios (NFPA), El Instituto Nacional 
Americano de Normas (ANSI), etc. 
 
NORMAS: 
ASME - American Society of Mechanical Engineers (Código para diseño y ensayos de 
recipientes sometidos a presión) 
ASTM - American Society for Testing and Materials (Especificaciones para ensayos y métodos 
de prueba de materiales para cañerías, accesorios de cañerías, chapas para recipientes, etc.) 
API - American Petroleum Institute (Especificaciones para cañerías, accesorios y equipos 
utilizados en la industria del petróleo) 
ANSI - American National Std. Institute (Especificaciones para dimensiones de cañerías y 
accesorios. Valores de tensiones admisibles de trabajo para distintos materiales y procesos de 
fabricación en función de la temperatura de trabajo, etc.) 
 ISO - International Organization for Standarization (Organismo encargado de promover el 
desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las 
ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica. 
 AWS - American Welding Society (Especificaciones para diseño y ejecución de soldaduras) 
 AISI - American Iron and Steel Institute (Especificaciones para aceros inoxidables). 
SAE - Society of Automotive Engineers (Especificaciones de aceros al carbono y aleados). 
 DIN - Deutches Institut fur Normung E.V. (Normas alemanas) 
 
TUBERÍAS INDUSTRIALES 
 
 Es de gran importancia aclarar la diferencia que existe entre los términos “tubería” y 
“tubo”, pues comúnmente son confundidos. La Tuberías corresponde al conjunto conformado 
por el tubo, los accesorios, las válvulas, etc; encargados de transportar los gases o líquidos que 
así lo necesitan. Mientras que Tubo es aquel producto tubular con dimensiones ya definidas y 
de material de uso común. 
 
 Las tuberías con destinos industriales tienen una muy amplia aplicación, pues es por 
medio de ellas que se transportan todos los fluidos (gases, mezclas, líquidos, etc) para optimizar 
y no limitar los procesos industriales. 
 
 Existen tubos con costura y sin costura, la diferencia entre ellos radica en el modo de 
fabricación. Los primeros basan su manufactura en la soldadura, mientras los segundos no ( 
ver diagramas del proceso de fabricación ). 
 
Modo de Especificación: 
Denominación: Diámetro, Costura, Cédula. Material ; Longitud, Tolerancia. 
 Diámetro: Diámetro nominal de la tubería en pulgadas. 
 Costura: SMLS ( Tubería sin costura), Welded ( tubería con costura ). 
 No. De Cédula: Cédula de la tubería. 
 
 
 
 
 20 
 Material: Material de la tubería, Ejem. A-106-B. 
 Longitud: Longitud de la pieza. Ejem. Piezas de 6 m de largo. 
 Tolerancia: Tolerancia de longitud de la tubería. 
 
 
Procesos de Manufactura: En la industria existen varios tipos de acabados de tubos utilizados 
para la instalación de sistemas. Comúnmente, o en su mayoría, los tubos de acero que se 
fabrican son del tipo sin costura (sin soldadura lateral), los cuales se manufacturan por medio 
de perforación y forja, torneado y calibración del hueco. Los tubos con costura (producidos por 
soldadura) se fabrican por soldadura de arco sumergido, por soldadura por resistencia eléctrica 
y por soldadura eléctrica por fusión.(ver diagramas en el anexo). 
Para especificar un tubo debemos dar la mayor cantidad de datos técnicos o información técnica 
para que nuestro departamento de compras no tenga ninguna dificultad en que sus proveedores 
suministren lo que realmente estamos solicitando; un tubo para ser especificado se divide en tres 
partes y son: 
 MATERIAL Y NOMBRE 
 TAMAÑO 
 COMO SE REQUIERE 
Por ejemplo: 
Tubo de acero al carbón a- 53 de 2" de diam. Nom. Ced. 40 sin costura extremos soldables. 
MATERIAL Y NOMBRE. Tubo de acero al carbón A-53. 
TAMAÑO. 2” de diámetro nominal Cédula 40. 
COMO SE REQUIERE. Sin costura, extremos soldables. 
La primera parte o sea el material y nombre se considera que ya se vio en la materia de Resistencia 
Mecánica y Química de los Materiales, pero más delante se hará un recordatorio de los diferentes 
materiales de construcción que hay para los tubos. 
 
 
 
 
 21 
 
El tamaño del tubo nos lo da las necesidades de transporte que se requieren, ya que normalmente 
partimos de que se requieren manejar ya sea m3/Hr ó bien GPM (Galones Por Minuto) en el 
proceso. 
Para el cálculo del tamaño del tubo partimos de la fórmula general de flujo que es: 
Q = A*v 
Donde: 
Q = Flujo que se está manejando enlas unidades que obtengan dependiendo del sistema de 
unidades que se esté utilizando (GPM; m3/Hr etc.). 
A = Área transversal del tubo por donde va a circular el flujo deseado (Ft2, cm2, etc.), ver figura. 
v = Es la velocidad a la que va el fluido manejado, en las unidades que resulte del sistema que se 
esta manejando. (Ft/seg.; m/min.). 
Como la fórmula del área es: 
 
2785.0 DA  
Sustituyendo en la fórmula del gasto queda: 
VDQ  2785.0 
Despejando D queda la fórmula: 
 
 
 
 
 22 
V
Q
D


785.0
 
Como la mayoría de los datos se dan en GPM y la velocidad en Ft/seg., de la ecuación anterior 
llegamos a una que es: 
v
Q
D
*408.0
 
Donde: 
Q = GPM 
D = Pulg. 
v = Ft/seg. 
Con la fórmula anterior calculamos el diámetro interior; normalmente se emplea como referencia 
las caídas de presión económicas o las velocidades económicas, algunas firmas de ingeniería 
prefieren utilizar las caídas de presión económicas debido a que este es un método mas rápido ya 
que las presiones diferenciales disponibles pueden encontrarse en el diagrama de flujo de proceso. 
Los diámetros de las tuberías basadas en las limitaciones de velocidad se calculan en casos 
especiales en los que se deben tomar en cuenta la corrosión, la erosión o los depósitos sobre la 
pared de la tubería. 
El sistema que propone la CRANE CO. implica asumir tanto como las caídas de presión para 
diferentes flujos y el cálculo para basarse tanto en las velocidades más económicas como en una 
presión diferencial preestablecida de acuerdo con el proceso que se está estudiando. 
 
 
La tabla que se da abajo, da las velocidades razonables basadas sobre la práctica; pueden ser 
usadas con ventaja en las líneas de vapor. Se pueden utilizar velocidades bajas en tubos pequeños 
y las velocidades altas en tubos mayores de 12” de diámetro. 
 
 
 
 
 23 
CONDICIONES DEL 
VAPOR 
PRESIONES EN 
Lb/pulg2. 
USO VELOCIDAD EN 
Ft/min. 
Vapor saturado 0 a 15 Calefacción 4,000 a 6,000 
Vapor saturado De 50 y mayores Misceláneos 6,000 a 10,000 
Vapor sobre 
calentado 
De 200 y mayores Cogeneración 7,000 a 20,000 
 
Como norma pueden asumirse los siguientes rangos de velocidad para diferentes clases de 
líquidos. 
TIPO DE FLUIDO FPS 
FLUIDO VISCOSO 2 - 4 
AGUA 6 - 14 
FLUIDOS MENOS 
VISCOSOS 
QUE EL AGUA 
10 - 16 
Con los datos anteriores y conocido el flujo que se quiere manejar, podemos calcular el diámetro 
interior del tubo. 
Dada la variedad de tamaños y materiales que se construyen los tubos, y debido a que el acero al 
carbón es el material más utilizado, es común referir las denominaciones a tuberías de acero 
utilizando las siglas I.P.S. ( Iron Pipe Size ). 
En el mercado se encuentran una gran variedad de tamaños de tubos, que se solicitan por diámetro 
nominal. 
El diámetro nominal es un tamaño de lista que no corresponde ni al diámetro exterior ni al diámetro 
interior del tubo, esto es hasta tamaños de 12” ya que de 14” (inclusive) en adelante el diámetro 
exterior corresponde exactamente al diámetro nominal del tubo (ver tabla y analizarla). 
8
1 ”, 41 ”, 83 ”, 21 ”, 43 ”, 1”, 411 ”, 211 ”, 2”, 212 ”, 3”, 213 ”, 4”, 5”, 6”, 8”, 10”, 12”, 
14”, 16”, 18”, 20”, 24”, 30”. 
Pueden solicitarse tamaños más grandes pero estos son sobre pedido. 
 
 
 
 
 24 
 
PROBLEMAS. 
1. Se van a bombear 240 GPM de agua a una velocidad de 11 FPS, diga que tamaño comercial 
de tubo seleccionaría. 
2. Se requieren manejar 85m3/hr de un líquido que va a una velocidad de 10.5 FPS, diga el tamaño 
comercial del tubo que seleccionaría. 
3. Se bombearán 27 lts/seg. de un líquido que tiene una gr. sp. De 0.95 y va a una velocidad de 
201.22 m/min., ¿qué tamaño comercial de tubo seleccionaría? 
4. Se van a manejar 80 ton/hr de un líquido que tiene una gr. sp. de 1.1 y va a una velocidad de 
9.7 FPS, diga que tamaño comercial de tubo recomendaría. 
5. A qué velocidad van 350 GPM en un tubo de 4” de diámetro nominal. 
6. ¿Qué gasto circula por una tubería de 6” de diámetro nominal, si la velocidad que se mide por 
medio de instrumentos da un dato de 7.8 FPS? 
 
 
 
 
 25 
Una serie de números de Cedula son usados por La A.S.A (American Standars Association) como 
un significado para expresar el espesor de las paredes. Este número de Cedula son una 
aproximación a los valores obtenidos por la aplicación de la formula siguiente: 
 
S
P
CEDULADENo 1000 
Donde: 
P = Es la presión interna del fluido dentro del tubo en psig 
S = Es el esfuerzo del material a la temperatura de trabajo en PSI 
Los valores para S dependerá del material de construcción del tubo, y estos valores pueden ser 
encontrados en las tablas de los fabricantes de tubos. Es muy importante que este valor del 
esfuerzo sea tomado de tablas a la temperatura de trabajo a la cual va a estar sujeta la tubería ya 
en operación. 
Cuando el Número de Cédula es calculado por la formula anterior y utilizando el diámetro comercial 
especificado todas las características del tubo pueden ser obtenidas de la tabla No.1(anexos). 
Analizando esta tabla se ve que para un mismo tamaño de tubo conforme se incrementa el Número 
de Cédula, el espesor se incrementa pero que el diámetro exterior permanece siempre constante 
para ese mismo tamaño de tubo, o sea que el espesor crece hacia adentro disminuyendo el 
diámetro interior. 
Por ejemplo para tubos de 81 ” y 14” de diámetro: 
 
DIAMETRO 
NOMINAL 
NUMERO 
DE CEDULA 
ESPESOR DIAMETRO 
NOMINAL 
NUMERO 
DE CEDULA 
ESPESOR 
8
1 ” 40 0.068 14 
 
10 0.250” 
80 0.095 20 0.312” 
 30 0.375” 
40 0.437” 
60 0.593” 
80 0.750” 
100 0.937” 
120 1.093” 
140 1.250” 
160 1.406” 
 
 
 
 
 26 
 
PROBLEMAS. 
1. ¿Qué número de cédula comercial recomendaría para un tubo que va a trabajar a 250 
psig, siendo el esfuerzo del material de 12,500 lb? /pulg2? 
2. ¿Cuál será el esfuerzo de material recomendaría para un tubo que va a trabajar a 300psig 
y tiene un número de cédula de 40? 
3. ¿A qué presión trabajaría un tubo con cédula 80 si su material tiene un esfuerzo de 10,000 
PSI? 
4. Se van a manejar 280 GPM de un líquido a una velocidad de 6.5 FPS, la presión en el 
líquido es de 275 psig y el esfuerzo del material es de 12,000 PSI. Diga que diámetro 
comercial y No. de cédula recomendaría 
5. En el almacén se tiene un tubo que al obtener sus medidas nos dio los siguientes datos: 
 diámetro exterior= 8.625” 
 Espesor de la pared= 0.227” 
 El material es de acero al carbón 
 S = 11,000 PSI 
Diga a que presión podemos trabajarlo y que gasto podría circular por la misma, si la 
velocidad la consideramos de 6.5 FPS 
6. Se van a manejar 170 ton/hr de un líquido que tiene una gr. sp. de 1.17 y va a una 
velocidad de 7.2 FPS, el material es acero al carbón y tiene un esfuerzo de 18,500 PSI, la 
presión del líquido es de 300 psig. Diga cuál sería el tamaño del tubo y el No. de cédula 
comercial. 
Como se ve en la fórmula del No. de Cedula, esta se determina utilizando solamente una variable 
del proceso que es la presión, pero en los procesos hay otras variables que deben ser tomadas en 
cuenta y una de ellas para especificar un tubo es la temperatura. 
Se cuanta con una fórmula para determinar un mínima espesor que requiere un tubo a las 
condiciones de operación, que integra en el cálculo además de la presión y la temperatura, es la 
naturaleza corrosiva de los fluidas que circulan por el interior, por lo que se integra a la fórmula de 
cálculo un sobre espesor por corrosión (c). 
Se entiende por Espesor Mínimo (tm) el mínimo espesor que se debe tener en el tubo de tal manera 
que este, soporte las condiciones del proceso de Presión y Temperatura además de la naturaleza 
corrosiva del fluido que se está manejando; al dar el sobre espesor, este incluye la disminución de 
espesor por erosión debido al movimiento del fluido dentro del tubo. 
El mínimo espesor de pared para cualquier tubo sometido a presión interna es una función 
de: El esfuerzo permisible para el material del tubo. 
 
 
 
 
 27 
 Presión de diseño. 
 Diámetro de diseño del tubo. 
 Intensidad de la corrosión y/o erosión. 
 
El espesor mínimo de la pared del tubo sometido a presión externa es una función de la 
longitud del tubo, pues ésta influye en la resistencia al colapso del tubo. 
 
Para tubos metálicos, el espesor de diseño para soportar la presión interna, debe calcularse 
por la ecuación que sigue, siempre que Do/t sea mayor que 4 (tubos Do/t menor que 4, se 
considera tubos de pared gruesa y se requieren consideración especial, pues hay que tomar 
en cuenta factores de diseño y de materiales, tales como teoría de las fallas, fatiga y 
esfuerzo térmico). 
 
 
 XtmT  y Cttm  
 
El espesor mínimo se calcula con la siguiente fórmula 
 
 
 
 
C
YPES
DoP
tm 


...2
.
 
 
Donde: 
 
T= Espesor nominal en [plg]. 
tm = Mínimo espesor de pared que satisface los requerimientos de presión, espesor adicional 
por corrosión mecánica y erosión [plg]. 
t= Espesor por presión de diseño interna solamente [plg]. 
C= Suma de las sobre medidas mecánicas más la sobre medida por corrosión y erosión [plg] 
P= Presión interna de diseño [psig] 
Do= Diámetro exterior del tubo [plg] 
S= Esfuerzo permisible del material del tubo, a la temperatura de diseño. Estos valores de 
esfuerzo deben tomarse del código ASME B31.3, Tabla A!, Apéndice A. 
E= Factor de soldadura longitudinal de la junta . 
X= Tolerancias de fabricación. 
Y= Coeficiente cuyos para materiales ferrosos dúctiles se da en la Tabla siguiente y para 
materiales dúctiles no ferrosos tiene un valor de 0.4 y es cero para en hierro fundido. 
 
 
 
 
 28 
Para valores de c, se debe considerar lo siguiente: si es acero al carbón es 1/8” y para 
aleaciones de acero es de 1/16” 
 
Valores de “Y” para Materiales Ferrosos : 
Temperatura, ºF 
900 y menor 950 1000 1050 1100 1150 
Aceros Ferríticos 0.4 0.5 0.7 0.7 0.7 0.7 
Aceros Austeníticos 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.7 
Otros Metales 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 
Dúctiles 
Hierro Colado 0.0 -- -- -- -- -- 
 
En el cálculo de la presión interna de trabajo “P" puede ser necesario incluir presiones adicionales 
a la presión normal de la línea debido al Golpe de Ariete y a posibles fluctuaciones que se tengan 
el proceso. 
La fórmula del Espesor Mínimo nos permite verificar el espesor obtenido mediante las tablas de 
tubos, según el cálculo del No. de Cedula, de acuerdo al siguiente procedimiento: 
1) Se determina el diámetro nominal del tubo. 
2) Se calcula el No. de Cedula. 
3) Se obtiene de tablas el espesor del tubo, utilizando el diámetro nominal especificado y el 
No. de Cedula comercial. 
4) Se calcula el Espesor Mínimo con la formula anterior. 
5) Se compara el espesar obtenido (t) mediante tablas, con el espesor mínimo calculado (tm). 
6) Si tm es mayor que t, hay que seleccionar un No. de Cedula mayor para el tubo que satisfaga 
al tm del tubo. 
Con todo lo anterior se puede definir una especie de procedimiento de relevante importancia 
para la realización de un satisfactorio y seguro diseño de tuberías. La siguiente lista muestra 
los pasos que deben completarse en el diseño mecánico de cualquier sistema de tubería: 
 
 Establecimiento de las condiciones de diseño, incluyendo: 
 Presión 
 Temperatura 
 Velocidad del Viento 
 Choques del Fluido 
 Gradientes térmicos 
 Cargas cíclicas y números de ciclos. 
 
 
 
 
 
 
 29 
 
 Selección de los materiales de las tuberías de acuerdo a la corrosión y resistencia. 
 Selección de las clases de Bridas y Válvulas. 
 Cálculo del espesor mínimo de pared para la temperatura y presión de diseño (ASME 
B31.3). 
 Establecimiento de una configuración aceptable entre los puntos terminales de la tubería. 
 Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de tuberías. 
 Análisis de esfuerzo por flexibilidad satisfaciendo los criterios del código ASME B31.3, 
así como los requerimientos adicionales cubiertos en las normas propias de la empresa. 
 Ejecución de análisis especiales de esfuerzos por cargas sísmicas, de viento, gradiente 
térmico o fatiga, si fuesen requeridos. 
 
Además de tomar en cuenta todas las consideraciones anteriores, es fundamental crear 
criterios de decisión muy sólidos al momento de poder diseñar el trazado y configuración 
definitiva del sistema. Para ello es importante prever un buen diseño de acceso, el cual se 
refiere a los requerimientos mínimos necesarios para facilitar las tareas de operación y 
mantenimiento. 
 
 Entre los parámetros a tomar en cuenta están: 
 
 Alturas Libres: 
 Mínimo 300 mm para tubos sobre durmientes. 
 Mínimo 2200 mm para paso de personas. 
 Mínimo 2500 mm para áreas donde operan equipos móviles de carga. 
 Mínimo 3700 mm donde se requiera pasó de vehículos automotores. 
 
 Espacio entre líneas: 
 La distancia mínima que separa los bordes exteriores delas paredes de los tubos 
en tramos rectos sin bridas, debe ser mayor de 75 mm. 
La distancia mínima que se guardará para espacios entre líneas donde una o 
ambas tengan bridas no coincidentes tendrá una holgura de 25 mm entre el borde de 
la brida de mayor diámetro y la pared del tubo adyacente. 
 
PROBLEMAS. 
1. Se van a manejar 200 GPM de un líquido a una velocidad de 10.5 FPS y una presión de 
150 psig. Que diámetro nominal y No. cédula comercial recomendaría para la tubería, si el 
tubo es de acero al carbono con un esfuerzo de 10,500 PSI. Verifique por espesor mínimo, 
considerando y=0.4 
2. Se van a conducir mediante una tubería de 120m3/hr de un fluido que tiene una gr. sp. de 
0.95 y una velocidad de 11 FPS, con una presión de 250 psig. El material del tubo es de 
acero al carbón y tiene un esfuerzo de 15,000 PSI. Especifique el No. de cédula y el diámetro 
nominal del tubo, verificando por espesor mínimo. Considere y=0.4 
 
 
 
 
 30 
3. Se van a transportar 85,000 lb. /hr de un vapor de agua a 360psig y una temperatura de 
600°F mediante una tubería de acero al carbón cuyo esfuerzo permisible de trabajo es de 
12,500 PSI. Determine el diámetro nominal del tubo, así como el número de cedula 
comercial, sabiendo que el volumen especifico del vapor es de 1.2384 ft3/lb. La velocidad 
del vapor es de 6,000 FPM. Verifique por tm considerando y=0.4. 
4. Se van a manejar 85 Ton/hr de un líquido que tiene una Gr. Sp. De 1.2 y lleva una 
velocidad de 11.5 fps, la presión del fluido es de 15.5 Kg. /cm2, la tubería es de ac. al c. 
con un esfuerzo de 12,000 PSI, Y = 0.4. 
Las tuberías se construyen de diferentes materiales de construcción, los más comunes son: 
a)Tubería de acero al carbón. 
b)Tuberías de aleaciones de acero. 
c)Tuberías de hierro. 
d)Tuberías de plástico. 
e)Tubería de cobre. 
 
MATERIALES DE FABRICACION DE TUBERÍAS 
 
MATERIAL DESIGNACIÓN GRADO APLICACIÓN 
Acero A-105 - Altas Temperaturas 
Al A-181 I y II Uso General 
Carbono A-350 LF1,LF2, LF3 y LF5 Bajas Temperaturas 
Acero A-182 
 
F1 y F2 
Altas Temperaturas y 
moderada corrosión 
Aleado A-335 P2,P11,P21 Altas temperaturas 
Acero 
Inoxidable 
A-182 F5ab,F6a-
2,F9,F11,F12,F22,F304, 
F304L,F310,F316,F316L, 
F321 
Altas temperaturas y 
servicios severos de 
corrosión 
 
Los tubos de acero al carbón se han clasificado en tres rangos muy importantes y estos son: 
a).-Tubería de línea (Line Pipe) 
b).-Tubería tipo broca (Drill Pipe) 
c).-Tubería envolvente (Casing Pipe) 
 
 
 
 
 31 
La tubería de línea está clasificada en tres grupos principales que son: 
 A-53. (negra o galvanizada, con costura 0 sin costura) 
 A-120. (negra o galvanizada, con costura 0 sin costura) 
 A-106. (negra sin costura) 
La A-53, es el tubo más comúnmente usado para servicios generales, es fabricado bajo las normas 
de la A.S.T.M., puede ser obtenido ya sea negro o galvanizado, se fabrica con costura (butt-welded 
o lap-welded) o sin costura. Los grados que se tienen enel mercado son los "A" y "B". Se utiliza 
para bajas presiones, servicios generales, temperaturas medias, puede ser doblado, requiere 
análisis químicos (se debe de controlar el fósforo), requiere de pruebas de tensión y requiere 
prueba hidrostática. 
La A-120, cubre el tubo negro o galvanizado en los tamaños de 12” de diámetro y menores se le 
utiliza para usos ordinarios en el manejo de vapor, agua, gas y aire, no debe ser usado en medias 
y altas temperaturas, no debe ser doblado, la especificación no requiere de pruebas físicas aparte 
de la prueba hidrostática y no requiere de análisis químicos, se le encuentra en el mercado con 
costura (Iap-welded o butt-welded) ó sin costura. 
La A-106, es un tubo de acero al carbón para servicios de altas temperaturas y altas presiones, 
cubre los dos grados "A" y "B" se le obtiene solo sin costura, el material que se utiliza en su 
fabricación es el acero de hogar abierto, se obtiene en un amplio rango de tamaños y en todas las 
cedulas. El acero de homo eléctrico para la especificación A-106 no se tiene en existencia y puede 
ser obtenido solo por sobre pedido. 
Para la tubería A-106 debe exigirse certificado de control de calidad. 
Existen en el mercado otras especificaciones para tubos de acero al carbón y son: 
A-134, en tamaños de 16" de diámetro y mayores, el tubo soldado por fusión eléctrica puede ser 
ya sea la costura en forma de espiral o recta. La especificación A.S.T.M., A-134, sugiere que el 
tubo sea rolado de placa A.S.T.M., A-285, A-283 ó A-245; sin embargo otras calidades de placa 
soldable pueden ser empleadas. La resistencia de la soldadura y el revestimiento, deben estar de 
acuerdo con los procedimientos de calificación de procedimientos de la American Welding Society 
y deberán ser igual a la mínima resistencia a la fatiga de tensión (PSI) de la placa. 
ESPECIFICACION GRADO A GRADO B GRADO C GRADO D 
A-285 45,000 50,000 55,000 -------- 
A-283 45,000 50,000 55,000 60,000 
A-245 48,000 50,000 55,000 ------- 
A- 135, es un tubo para propósitos generales, no excediendo de 30" de diámetro, son fabricados 
por el método de soldadura de resistencia eléctrica, además de las pruebas usuales de tensión 
hechas sobre una gran variedad de bases, ambas terminaciones de cada tramo deberán ser 
de acuerdo con los requerimientos lisos requeridos. 
 
 
 
 
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A-135, provee dos grados "A" y "B", pera solamente el grado "A" se recomienda para rebordearse 
y doblarse. Los extremos pueden ser lisos, biselados o roscados. 
A-139, también son disponibles para servicios ordinarios, son soldados por el método de fusión 
eléctrica en tamaños mayores de 4" de diámetro con espesores arriba de 5/8", la costura puede 
ser recta o en espiral. Los grados de acero disponibles "A" y "B" son grados laminados, sus 
propiedades técnicas pueden diferir de los grados de la placa estándar. 
Estos tipos de tubos tienen las siguientes propiedades: soportan grandes cargas, fricciones altas, 
cambios de dirección y ser doblados. 
Se adquieren bajo las especificaciones API-5A en los grados D y E, también se le conoce como 
tubería de perforación. El punto de ruptura para el grado D es de 95,000 PSI y el de grado E es de 
100,000 PSI. Para cada uno de los diámetros del tubo hay un solo espesor como se ve en la 
siguiente tabla: 
 
DIAMETRO 
EXTERIOR ESPESOR 
8
72 0.362” 
2
13 0.368” 
2
14 0.397” 
5” 0.362” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Se utilizan coma protección en las perforaciones petroleras, se adquieren bajo las especificaciones 
API-STD-5A y API-STD-5AX, tienen las siguientes características: soportan grandes cargas, altas 
fricciones, cambios de dirección, ser doblados. Dentro de esta especificación también se cuenta 
con el tubo SHORT THREAD AND COPLE (STC), dentro de esta especificación (STC) se tienen 
los grados H-40 y J-55. 
Otro tipo de tubo es el LONG THREAD AND COPLE (L TC), la cual tiene los siguientes grados: El 
J-55, N-80 Y el P-110. 
El API publicó la especificación API 5 L, cubriendo acero de hogar abierto y acero forjado, para 
usos de transporte de gas, agua o aceite. 
El tubo puede ser con costura o sin costura y son fabricados en los grados "A", "B" y "C". 
 
 
 
 
 
 
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Para aplicaciones muy especiales se usan aleaciones de acero, lo que nos da una mejor resistencia 
a los servicios severos y así tenemos que las tuberías de acero al Carbono-Molibdeno se pueden 
adquirir en los tipos A-204 con costura y A-335 sin costura, se utilizan para temperaturas no 
mayores de 470°C. 
La tubería de acero al Cromo-Molibdeno se emplea para temperaturas hasta de 590°C, el material 
para una tubería deberá seleccionarse después de una revisión de las condiciones técnicas y 
económicas; por ejemplo, cuando se combina la alta temperatura y la acción corrosiva, es 
conveniente usar una aleación de 5% molibdeno (A-335 grado 5), para temperaturas de hasta 
510°C se usa 0.5% cromo y 0.5% molibdeno (A-235 grado P-2). 
Un importante crecimiento en la industria del tubo son los aceros inoxidables del tipo austenistico, 
una rama del grupo de los inoxidables, su gran resistencia, su capacidad para resistir altas 
temperaturas, su alta resistencia a la corrosión, los hacen invaluables para muchas sistemas, 
químicos, petroleros y de potencia (vapor). 
Una especial consideración debe tenerse en cuenta en los aceros 18/8 cuando son soldados y 
usados para resistir corrosión a temperaturas de 800 a 1500°F. A estos rangos de temperatura 
críticos se forman carburos de cromo a través de los límites del grano que trae como consecuencia 
una reducción en la resistencia a la corrosión. Esto sin embargo, puede ser minimizado por la 
adición al acero de pequeñas cantidades de elementos estabilizadores, tales como culombio o 
titanio, o por otros métodos que se verán mas adelante en el curso. 
 
 
 
 
 
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La especificación A-333 es una publicación que está teniendo una creciente aceptación, ya que 
establece un estándar de los mínimos requerimientos para tubos sujetos a servicios de bajas 
temperaturas extremas. 
 Aceros para Servicios a Temperaturas Criogénicas Se emplean aleaciones que a muy baja 
temperatura no pierden su ductilidad y, por tanto, no quedan expuestas a fracturas repentinas por 
fragilidad. Los aceros más utilizados, en estos casos, son los siguientes: 
 Materiales utilizados para servicios criogénicos 
NORMAS ASTM TEMPERATURA APROX. EN ºC 
(hasta aproximadamente los) 
A-53 0 
A-106 -20 
A-333-1 -45 
A-333-3 -100 (con 3.5 % Ni) 
a-333-8 -200 (con 9.0 % Ni) 
A continuación, se indican algunos materiales utilizados para servicios a temperaturas 
extremas: Se requiere la utilización de aceros aleados de elevada resistencia mecánica, 
resistente tanto a los efectos de Creep como de oxidación. 
Los aceros comúnmente utilizados para estos servicios, son los siguientes: 
 - ASTM A335: Aleación con Cr-Ni-Mo, en diferentes porcentajes. Estos aceros logran 
soportar temperaturas de hasta 500 ºC según su Grado. 
 - ASTM A312: Es una aleación Cr-Ni, que soporta temperaturas de trabajo cercanas a los 
600 ºC. 
 (Creep: Deformación plástica que sufre un material debido a la acción continua de una carga, aplicada durante periodos muy 
largos de tiempo) 
 
Tubing para servicios térmicos: 
 Estas conducciones (tuberías) son fabricadas tanto con aceros al carbono como con aceros 
aleados, generalmente mediante procesos de fabricación del tipo sin costura. 
 
 Su utilización abarca una amplia variedad de usos entre los que se incluyen los tubos para 
calderas, sobrecalentadores, precalentadores y otros elementos utilizados habitualmente en 
instalaciones y equipos para la generación de vapor y en equipos intercambiadores de calor. 
 
 Las condiciones de trabajo donde se los utiliza pueden ser muy amplias, según el tipo de 
instalación y procesos de que se trate, y van desde los denominados pequeños equipos que 
trabajan a 15 Kg/cm2 de presión y 300 ºC, hasta sobrepasar,en generadores de importancia, 
los 150 kg/cm2 y 600 ºC de temperatura. 
 
 
 
 
 
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En la siguiente tabla se indican los materiales normalmente utilizados para estos usos, como 
así también los principales campos de aplicación de los mismos: 
 
Materiales para tubing en usos térmicos 
Materiales según normas 
ASTM 
Aplicaciones principales 
A-192; A-209; A-210; A-213 Calderas y Sobrecalentadores 
A-179; A-199 Intercambiadores de Calor y Condensadores 
A-161; A-200 Hornos de Calentamiento de Petróleo y otros Alambiques 
A-334 Servicios a Bajas Temperaturas 
 
Se emplean para conducir diferentes fluidos y se adaptan muy bien para su empleo bajo tierra o 
agua. Suelen ir revestidas por dentro y por fuera de algún material, como alquitrán, asfalto o 
cemento, cuando las condiciones a las que funcionan las exponen a una corrosión. Las tuberías 
se encuentran en el mercado con diversos espesores de pared y en forma de campana y espiga o 
bridadas, Se fabrican en dos formas: las fundidas en foso de colada y las centrifugadas. 
Su utilización está generalizada en instalaciones subterráneas para la conducción de agua potable, 
de pozo y pluviales, en instalaciones sanitarias, desagües industriales y otras que, instalándose 
enterradas, presentan entre otras ventajas, una muy buena resistencia a la corrosión. Estas 
tuberías no resultan aptas para quedar expuestas a esfuerzos de dilatación, contracciones o 
vibraciones. Las normas ANSI B31.1 limitan su uso a presiones máximas no mayores a los 17 
Kg./cm2 y o para temperaturas de trabajo superiores a los 200 ºC. 
 En México, se fabrican tubos de fundición bajo el método de fabricación “por centrifugado”, con 
dimensiones, pesos y características encuadradas en lo estipulado a las NOM´ s , las que define 
por clase. 
El duriron es un hierro con elevada proporción de silicio y contiene aproximadamente 14.5% de 
silicio y 0.85% de carbono, resiste la mayoría de los agentes químicos, como el ácido sulfúrico, el 
nítrico y el acético, a cualquier concentración y temperatura. 
 
 
 
 
 
 37 
Se encuentran en el mercado en unas 17 aleaciones de aluminio y diferentes revenidos, variando 
la resistencia de cada una en el intervalo de temperaturas de trabajo (hasta 260°C como máximo). 
Estos se obtienen en una gran variedad de diámetros y de espesor de pared: 
Los tubos para servicios especiales sin costura se fabrican en "D.E" y en “D.I.”, que varían de 1/32 
a 16 pulg. Y un espesor de pared que va del calibre o galga 36 B&S. (0.005) para el tubo delgado 
a 0000 del calibre B&G. (0.75") para el diámetro de 16”. 
Los tubos de cobre para servicios especiales con agua son más costosos porque se fabrican con 
tolerancias de solo la mitad de las admitidas para los tubos ordinarios de cobre, con el fin de permitir 
el uso de accesorios estampados y soldados. El diámetro nominal es de 1/8 menor que el diámetro 
exterior. Las presiones de trabajo varían con el espesor de pared, el diámetro, la aleación de que 
se trate y el tratamiento térmico. 
Fabricado en temple duro con longitudes de 6.10 metros con diámetros nominales de 3/8, cubre 
las necesidades corrientes y normales es una instalación de abastecimiento de agua de edificios. 
Soporta con gran margen de seguridad las presiones usuales. 
 
De pared un poco más gruesa que la anterior, fabricado en temple duro con longitudes estándar 
de 6.60 m. y un temple suave, en rollos de 15 metros. 
 
 
 
 
 38 
Se utiliza para condiciones más severas (agua caliente o vapor y tendido de tuberías en el 
subsuelo, gas refrigeración, etc.). 
 
De pared más gruesa que el anterior para uso industrial (altas presiones de vapor o agua), también 
con conexiones soldadas. 
Las soldaduras para la tubería de cobre se fabrican en forma de cordón de 3 mm de espesor en 
carretes de 450 gr. 
 La No. 50: Que tiene 50% estaño y 50% plomo con una temperatura de fusión de 183°C. 
 La No. 95: Que contiene 95% de estaño y 5% de antimonio con temperaturas de fusión de 
230°C. 
 
Las aleaciones para soldadura de aporte con antorcha o soplete de oxi-gas, cuyo proceso es 
conocido de manera general como “brazing”, se clasifican en dos grandes grupos: soldaduras 
cobre-fósforo de bajo contenido de plata, y las soldaduras con alto contenido de plata 
(popularmente conocidas simplemente como “plata”) base cobre. Las primeras son usadas 
fundamentalmente en las industrias de la refrigeración y el aire acondicionado para soldar 
tuberías de cobre, mientras que las segundas tienen un uso industrial más amplio; que van 
desde la soldadura de tuberías de acero ordinario o inoxidables, rellenado de elementos de 
máquina para reparaciones, soldadura de metales disimilares y soldadura de insertos de 
carburo de tungsteno en portaherramientas de acero alta velocidad. 
 
 
 
 
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La tubería de agua (en latín: fistula aquaria) era el conducto utilizado en la red de 
abastecimiento de agua potable en las ciudades en la época romana. Generalmente era 
de plomo y raramente de terracota. 
Solía llevar agua de los embalses, que o eran cisternas o llegadas de los acueductos hasta 
los edificios públicos, tales como termas, fuentes, y a veces a las casas de personas ricas o 
construcciones militares, como la fortaleza legionaria romana de Chester (Britania) de mitad 
del siglo III. 
Fabricación: 
El plomo, un abundante subproducto del antiguo proceso de la fundición de plata, se produjo 
en el Imperio romano con una producción máxima estimada de 80.000 toneladas métricas por 
año, una escala verdaderamente industrial. El metal se utilizaba junto con otros materiales en 
la vasta red de abastecimiento de agua de los romanos para la fabricación de tuberías de 
agua, en particular para la fontanería urbana. Vitruvio y Frontino cuentan el método de 
fabricación de las tuberías de plomo.3 El plomo se vertía en láminas de una longitud uniforme 
de 3 m, formando placas rectangulares enrollada de forma ovoide, que eran dobladas para 
formar un cilindro y se soldaban en la unión con un cordón de soldadura longitudinal. Las 
tuberías de plomo podían variar en tamaño desde aproximadamente 1,3 cm hasta 57 cm de 
diámetro. En una tubería principal solía ser de 30 cm , dependiendo de la tasa requerida de 
flujo de agua. Podían alcanzar hasta tres metros de longitud (10 pies según Vitrubio4 Las 
tuberías terminales eran más finas y medían menos de 10 cm de diámetro.5 
El plomo necesario se extraía en gran cantidad como subproducto de las minas de galena, 
sobre todo en la Bética y en Britania. 
El tamaño nominal del tubo es el diámetro interior efectivo, para los tamaños de 3/8" a 2", 
cuando es necesario Que la tubería tenga resistencia y rigidez pueden emplearse tubos de 
acero revestidos de plomo. 
 
 
 
 
 40 
Hay en el mercado gran número de materiales con el que se fabrican tubos comunes y para 
servicios especiales. No existe ninguna normalización especial en cuanto al tamaño por lo que si 
se requiere de más detalles deben consultarse los catálogos de los fabricantes. 
Con cemento Portland y asbesto se fabrican tubos sin costura y por lo general con los extremos 
lisos. El tubo de este material es resistente a la corrosión y encuentra aplicaciones especiales en 
la conducción de fluidos relativamente corrosivos. 
 
Estos materiales resisten prácticamente a todos los ácidos (incluso el fluorhídrico), los álcalis y las 
soluciones salinas así como los compuestos orgánicos, salvo los de un carácter muy oxidante. 
Combinan una resistencia razonable con un peso ligero y son muy resistentes a los choques 
térmicos, su coeficiente de dilatación es de un cuarto a un quinto el correspondiente al acero. 
 
Los tubos de gres y sus accesorios resisten la acción de la mayoría de los ácidos, álcalis u otros 
agentes corrosivos, siendo la principal excepción al ácido fluorhídrico, se fabrican en el mayor 
número de tamaños y medidas con junta de enchufe.41 
 
Los tubos de gres para albañal, se emplean para conducir aguas negras, desperdicios industriales 
y aguas de lluvias, se usa la junta espiga y campana con una empaquetadura de estopa y cemento 
u otros materiales. 
 
 
Se puede decir que dos son los materiales más comunes para fabricar tuberías de plástico y estas 
son: Los termoplásticos y los termoestables. 
Los termoplásticos se suavizan con el calor para, posteriormente recuperar su resistencia y otras 
propiedades al enfriarse, esto quiere decir que la maquinaria para extrusión puede calentar un 
material como el cloruro de polivinilo, forzarlo a pasar a través de un dado anular, enfriarlo y de 
esta manera producir una tubería la cual funcionara bien a temperatura ambiente o aun con agua 
caliente. 
Las sustancias termoestables sufren cambios deseables y permanentes cuando se calientan. Las 
tuberías construidas de estos materiales consisten de una pared compuesta (ver figura No. 1). Las 
resinas epoxi cas los poliésteres y las resinas fenólicas son los principales materiales 
termoestables, reforzados con fibra de vidrio o papel de asbesto, algunos plásticos reforzados son 
considerados apropiados aún para servicios con vapor exhausto a 300°F. 
 
 
 
 
 42 
Como regla general la tubería de plástico es resistente a la corrosión, tiene una superficie tersa por 
ambos lados y es fácil de unir. Su gran inconveniencia es la baja resistencia que tiene al calor y al 
fuego, así como su baja resistencia mecánica. 
En los últimos años los termoplásticos han tenido un enorme avance en servicios para drenaje, 
desechos y Líneas de venteo donde compiten con el hierro fundido. El Acrilonitrilo-butadien-
estireno (ABS) y el cloruro de polivinilo (PVC) son los líderes en este ramo. Las tuberías para agua 
es otro gran mercado para los termoplásticos. El PVC predomina pero el poliestireno (PE) es de 
algún valor. El PVC clorinado es el mejor para agua caliente hasta temperaturas de 200°F. El ABS 
puede manejar petróleo y gas. 
El hule plástico de estírenos, el polipropileno, el polibutadieno (PS) y el acetato de butirato de 
celulosa (CAB) son otros materiales empleados en tuberías. 
 
 
 
 
TUBOS DE VIDRIO. 
Se le utiliza mucho en las plantas pilotos, en la investigación y en los laboratorios. 
El punto de tensión es la máxima temperatura a la que puede ser calentado el vidrio, sin 
introducir en él tensiones residuales permanentes. Sería el límite máximo de temperatura de 
uso; esto considerando que, a ese nivel de temperatura, se protege convenientemente al 
 
 
 
 
 43 
vidrio de los choques térmicos. 
El punto de recocido es la temperatura a la cual las tensiones internas pueden ser 
rápidamente eliminadas. Los artículos de vidrio son recocidos a temperaturas vecinas a las de 
este punto. 
El punto de ablandamiento es la temperatura a la que el vidrio comienza a deformarse bajo su 
propio peso en forma notoria. 
El punto de trabajo es la temperatura a la cual el vidrio es suficientemente blando, como para 
ser moldeado por la mayoria de los procedimientos corrientes. 
Todo vidrio calentado a una temperatura superior a su punto de tensión y luego enfriado 
rápidamente, adquiere tensiones que afectan la resistencia, y por lo tanto, su futuro 
rendimiento. Se puede reducir la incorporación de tensiones perjudiciales mediante un 
enfriamiento lento y uniforme. El choque térmico o cambio brusco de temperatura, 
principalmente del calor al frio, si es demasiado severo puede producir la rotura del artículo. 
No es posible establecer límites precisos, pues para cada caso existe una gran cantidad de 
variables: velocidad del cambio, espesor de pared y forma del artículo, distribución de la 
temperatura, etc. 
Como un ejemplo de la alta resistencia de este vidrio, puede realizarse el siguiente ensayo: 
un tubo de 4 mm Ø ext. y 2,5 mm de pared, calentado a 250 °C y luego sumergido en agua 
fría, no debe romperse. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 44 
 
 
 
 
ACCESORIOS PARA TUBERIAS 
¿Qué es un accesorio para tuberías? 
Es el conjunto de piezas moldeadas o mecanizadas que unidas a los tubos mediante un 
procedimiento determinado forman las líneas estructurales de tuberías de una planta de 
procesos. 
Características principales de los accesorios. 
 Diámetros. 
 Resistencia. 
 Aleación. 
 Espesor. 
 
Tipos de accesorios más utilizados. 
 
Todos los métodos unión o accesorios dependen del material de construcción y espesor de la 
pared, por ejemplo: 
 
 
 
 
 45 
Soldadura. 
 Conexiones permanentes. 
 Líneas de alta presión y temperatura. 
 Dificultad para realizar cambios. 
 
Brida. 
 Unir tuberías de diámetros mayores de 50-65 mm. (2”- 2.5”). 
 Para cerrar una tubería. 
 Forma rápida de desarmar tuberías. 
 
 
Accesorios roscados. 
 Tubería de pared gruesa. 
 No son fuertes. 
 Normalizados hasta tuberías de 12 pulg. 
 Se emplean muy raramente para tuberías mayores a 3 pulgs. 
 
 
 
 
 46 
 
 
Cierre mecánico y prensa-estopa. 
Es un dispositivo mecánico que une una parte móvil con una fija, cerrando herméticamente la 
unión permitiendo la libertad de movimiento con el objetivo de disminuir las fugas. 
Prensa-estopa: cámara estacionaria que rodea al eje o tubería. 
 
 
 
 
 
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Válvulas. 
Es un accesorio que se utiliza para regular y controlar el fluido de una tubería. Este proceso 
puede ser desde cero, hasta de flujo y pasa por todas las posiciones intermedias entre otros 
dos extremos. 
 
 
 
 
 
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Factores para la selección de una válvula. 
 Materiales de construcción. 
 Capacidades de presión y temperatura de diseño. 
 Materiales de empaquetadura y juntas. 
 Costo y disponibilidad. 
 Tipos de válvulas. 
 Función de la válvula. 
o Cierre 
o Estrangulación 
o Retención 
 
 Tipo de servicio. 
 Válvula de cierre o bloqueo. 
 De compuerta. 
 Resistencia mínima al flujo. 
 Totalmente abierta o cerrada. 
 Accionamiento poco frecuente. 
 
 
 
 
 
 
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Válvula Macho. 
 Resistencia mínima al flujo. 
 Cierre hermético. 
 Totalmente abierta o cerrada. 
 Alto contenido de sólidos. 
 
 
 
De mariposa. 
 Cierre y estrangulación de gases y líquidos. 
 Evitan acumulación de sólidos. 
 Baja caída de presión. 
 
 
 
 
 
 50 
 
 
 
 
De Bola. 
 No hay obstrucción al flujo. 
 Líquidos viscosos y pastas aguadas. 
 Totalmente cerrada o abierta. 
 No manejan Fluidos que polimerizan o sedimentan. 
 Servicios de materiales viscosos que producen depósitos. 
 
 
 
 
 
 51 
 
 
 
Válvulas de estrangulación: 
 De globo. 
o Uso poco frecuente. 
o Caída de presión considerable. 
 
 
 
 
 
 52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 53 
 
Válvula en “Y”. 
Menor caída de presión que en la de globo convencional. 
 
Válvula de ángulo. 
 El flujo de fluido hace un giro de 90º. 
 
 
 
 
Válvulas de diafragma. 
 El diafragma aísla el líquido que se maneja del mecanismo de operación. 
 Bajas presiones y pastas aguadas. 
 
 
 
 
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Válvula de aguja. 
 Macho cónico similar a una aguja. 
 Sistemas hidráulicos. 
 No para altas presiones. 
 
 
 
Válvulas de retención. 
 Impiden la inversión de flujo en una tubería, también se les conoce como de no retroceso 
o válvula check. 
Horizontales de retención. 
o Caídas de presión más o menos grandes. 
o Cambios de dirección. 
o Se utilizan en válvulas de globo o ángulo. 
 
 
 
 
 
 55 
 
 
 
 
 
De bisagra. 
 Resistencia mínima al flujo. 
 Servicio a baja velocidad y cambios de dirección poco frecuente. 
 Se utilizan en combinación con válvulas de compuerta. 
 
Válvulas de Purga. 
 Servicio de vapor a alta presión (calderas). 
 
 
 
 
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Válvula de desahogo (alivio). 
 Aumento en relación con la presión de apertura. 
 
Válvula de Seguridad. 
 Para servicio de vapor de agua, gases y vapores. 
 
 
 
 
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Válvulas especiales. 
 De pie. 
 Se utilizan n la línea de succión de una bomba evitando la contaminación del