El tamaño real de una tubería no coincide con su designación de tamaño nominal. Una tubería NPS de 2 pulgadas tiene un diámetro exterior de 2.375 pulgadas, no de 2.000 pulgadas. El número sirve como etiqueta para mantener un valor constante en todas las especificaciones, aunque el espesor de la pared del producto varíe.
El gerente de compras de una empresa de ingeniería de Mumbai se enfrentó a este desafío después de que Raj Patel aprendiera la lección. Su proyecto requería 50 tramos de tubería de acero inoxidable de 2 pulgadas para una línea de proceso químico. Realizó el pedido sin verificar las especificaciones. El envío llegó con tubos cuyas dimensiones exteriores medían 2.000 pulgadas. Estas dimensiones impedían su uso con las bridas de 2 pulgadas ya presentes en la planta. Su empresa perdió 800 dólares en costos de flete de devolución, además de dos semanas de tiempo de producción, debido a la incompatibilidad. Todo el problema se habría resuelto con una simple verificación de la tabla de dimensiones exteriores.
El artículo explica el tamaño nominal de la tubería como un concepto que muestra por qué este tamaño difiere de las dimensiones reales de la tubería, a la vez que describe cómo interpretar las marcas NPS en el trabajo de campo. El documento incluye una tabla completa de tamaños de tubería que muestra todas las dimensiones requeridas y los datos de conversión de NPS a DN, junto con instrucciones para medir tuberías cuando sus marcas están desgastadas o han desaparecido por completo.
Puntos Clave
- El tamaño nominal de la tubería (NPS, por sus siglas en inglés) es una etiqueta, no una medida: una tubería de 2 pulgadas de NPS mide 2.375 pulgadas en el exterior.
- Todas las tuberías con el mismo NPS comparten el mismo diámetro exterior (DE), independientemente de su calibre o espesor de pared.
- NPS es el estándar norteamericano; DN (diámetro nominal) es el equivalente métrico utilizado en Europa y China.
- Las tuberías y los tubos utilizan sistemas de dimensionamiento diferentes: las tuberías utilizan el sistema NPS, mientras que los tubos utilizan el diámetro exterior real, y mezclarlos provoca fallos de ajuste.
- Puedes identificar el NPS en el campo midiendo el diámetro exterior con un calibrador y comparándolo con valores estándar.
¿Qué es el tamaño nominal de una tubería?
El tamaño nominal de tubería (NPS) es un sistema de designación estandarizado para las dimensiones de tubería definidas por ASME B36.10M para tuberías de acero al carbono y aleado y ASME B36.19 para tuberías de acero inoxidable. El sistema se aplica a Norteamérica, Oriente Medio y muchos mercados asiáticos que siguen las normas ANSI/ASME. Para obtener una descripción general más amplia de los grados y especificaciones del acero inoxidable, consulte nuestra guía completa de acero inoxidable.
El término nominal significa que algo existe solo en su designación formal. El número NPS muestra una estimación aproximada del diámetro interno para diseños de tuberías antiguos, pero no coincide con las dimensiones de las tuberías actuales. El diámetro real, que los compradores deben comprender, muestra la diferencia entre el tamaño nominal de la tubería y la especificación del diámetro real. El diámetro interior de una tubería Schedule 40 NPS de 1/2 pulgada mide 0.622 pulgadas, mientras que su diámetro exterior mide 0.840 pulgadas. Ambas medidas son inferiores a 0.500 pulgadas.
El método actual de denominación de tuberías se originó a principios del siglo XX debido a que los fabricantes de tuberías de aquella época producían productos menos precisos. El sistema de tamaño de tubería utilizaba una medida aproximada del diámetro interior, que se convirtió en la denominación permanente de la tubería a pesar de las mejoras en los procesos de fabricación. Hoy en día, ingenieros y compradores deben utilizar el tamaño nominal de la tubería como sistema de referencia común, el cual no representa las dimensiones reales de la tubería.
El sistema de tamaños de tubería NPS abarca una amplia gama. La norma ASME B36.10M enumera dimensiones desde NPS 1/8 de pulgada (3.2 mm) hasta NPS 80 pulgadas (2,032 mm). El rango típico que la mayoría de las industrias mantiene en stock se extiende desde NPS 1/8 hasta NPS 24, mientras que los clientes deben realizar pedidos especiales para tamaños mayores.
Diámetro nominal de la tubería frente al diámetro real: El concepto clave
La primera regla para el dimensionamiento de tuberías establece que todos los diámetros nominales mantienen un diámetro exterior constante, el cual permanece invariable independientemente de los requisitos de la especificaciones de la tubería. El espesor de la pared de la tubería determinará tanto el diámetro interno como la presión nominal del sistema.
El diámetro nominal de 4 pulgadas mantiene un diámetro exterior constante de 4.500 pulgadas en todas las variantes de tubería Schedule 5, Schedule 40, Schedule 80 y Schedule 160. El diámetro interior disminuye al aumentar el número de Schedule debido a que se utilizan diferentes espesores de pared. Las paredes más gruesas reducen el diámetro de la tubería, lo que permite una mayor capacidad de manejo de presión, aunque aumenta el peso por pie de tubería.
Tabla de tamaños de tuberías NPS: Dimensiones estándar
| NPS | OD (pulg) | OD (mm) | Sch 40 ID (pulg.) | Sch 80 ID (pulg.) | Peso Sch 40 (lb/pie) | Peso Sch 80 (lb/pie) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/8″ | 0.405 | 10.3 | 0.269 | 0.215 | 0.24 | 0.31 |
| 1/4″ | 0.540 | 13.7 | 0.364 | 0.302 | 0.42 | 0.54 |
| 3/8″ | 0.675 | 17.1 | 0.493 | 0.423 | 0.57 | 0.74 |
| 1/2″ | 0.840 | 21.3 | 0.622 | 0.546 | 0.85 | 1.09 |
| 3/4″ | 1.050 | 26.7 | 0.824 | 0.742 | 1.13 | 1.47 |
| 1 " | 1.315 | 33.4 | 1.049 | 0.957 | 1.68 | 2.17 |
| 1-1 / 2 " | 1.900 | 48.3 | 1.610 | 1.500 | 2.72 | 3.63 |
| 2 " | 2.375 | 60.3 | 2.067 | 1.939 | 3.65 | 5.03 |
| 3 " | 3.500 | 88.9 | 3.068 | 2.900 | 7.58 | 10.26 |
| 4 " | 4.500 | 114.3 | 4.026 | 3.826 | 10.79 | 14.99 |
| 6 " | 6.625 | 168.3 | 6.065 | 5.761 | 18.97 | 28.60 |
| 8 " | 8.625 | 219.1 | 7.981 | 7.625 | 28.55 | 43.43 |
| 10 " | 10.750 | 273.1 | 10.020 | 9.562 | 40.48 | 64.49 |
| 12 " | 12.750 | 323.9 | 11.938 | 11.374 | 53.52 | 88.71 |
La tabla de tamaños de tuberías demuestra que los números NPS no proporcionan información suficiente para estimar las dimensiones. Las mediciones del diámetro exterior muestran incrementos no proporcionales, lo que genera diferentes tamaños. NPS 3 muestra un aumento del diámetro del 47 % en comparación con NPS 2. NPS 12 muestra un aumento del diámetro del 18 % en comparación con NPS 10. Los estándares de fabricación del pasado, junto con las prácticas de estandarización de la industria, crearon este método de progresión específico, que no se ajusta a los principios de diseño de ingeniería.
La experiencia práctica revela confusión, ya que el sistema de medición NPS indica que los tamaños superiores a 12 utilizan la medida de diámetro exterior (DE), que equivale al valor NPS en pulgadas. El NPS 14 tiene un DE de 14.000 pulgadas, mientras que el NPS 20 tiene un DE de 20.000 pulgadas. El sistema NPS, para dimensiones inferiores a 12, genera medidas de tamaño reales diferentes que no guardan relación con las dimensiones NPS establecidas.
NPS vs DN vs IPS: Entendiendo los estándares de tamaño
Las normas de dimensionamiento de tuberías varían según la región y la aplicación. Los ingenieros que trabajan en proyectos internacionales deben saber cuándo especificar el sistema NPS, cuándo usar el DN y cómo se relacionan ambos sistemas.
NPS vs DN: Tabla de conversión métrica
| NPS (en) | DN (mm) | Diámetro exterior común (mm) |
|---|---|---|
| 1/2″ | DN 15 | 21.3 |
| 3/4″ | DN 20 | 26.7 |
| 1 " | DN 25 | 33.4 |
| 1-1 / 2 " | DN 40 | 48.3 |
| 2 " | DN 50 | 60.3 |
| 3 " | DN 80 | 88.9 |
| 4 " | DN 100 | 114.3 |
| 6 " | DN 150 | 168.3 |
| 8 " | DN 200 | 219.1 |
| 10 " | DN 250 | 273.1 |
| 12 " | DN 300 | 323.9 |
El sistema NPS sigue siendo el más utilizado en Norteamérica, Oriente Medio y la mayoría de los mercados asiáticos exportadores. Los proyectos nacionales de la Unión Europea y China, así como las especificaciones de la norma ISO, utilizan el DN (diámetro nominal) como estándar métrico. Si bien ambos sistemas no son idénticos (los valores DN son aproximaciones métricas redondeadas), sus dimensiones exteriores son lo suficientemente similares como para que las tuberías NPS y DN del mismo diámetro nominal se acoplen con accesorios compatibles.
El diámetro exterior (DE) de una tubería DN 50 mide 60.3 mm, lo que corresponde perfectamente a la norma NPS 2. El diámetro exterior (DE) de una tubería DN 100 mide 114.3 mm, lo que corresponde a la norma NPS 4. Los ingenieros que trabajen con normas mixtas siempre deben verificar el DE real en lugar de asumir la equivalencia.
NPS frente a IPS
IPS significa Iron Pipe Size (tamaño de tubería de hierro). En la mayoría de los contextos industriales, NPS e IPS son intercambiables para tuberías de acero. Sin embargo, IPS también aparece en contextos de plomería, donde se refiere al estándar de rosca (NPT — National Pipe Taper) en lugar de a la dimensión de la tubería en sí.
La distinción clave: NPS se refiere a la dimensión del cuerpo de la tubería. NPT se refiere al tipo de rosca. Una tubería puede ser NPS 2 con rosca NPT. Confundir ambas puede provocar errores al realizar pedidos, especialmente al comprar accesorios o válvulas roscadas.
Para compras internacionales, especifique siempre tanto la norma dimensional como la norma de rosca. «NPS 2, Schedule 40, roscas NPT» no deja lugar a dudas. «Tubo de 2 pulgadas» no.
Cómo medir e identificar los NPS en el campo.
No todas las tuberías tienen marcas claras. Los equipos de campo suelen encontrar tuberías con plantillas descoloridas, etiquetas pintadas o sin ninguna marca. Aquí le mostramos cómo determinar el NPS con herramientas básicas.
Paso 1: Mida el diámetro exterior
Utilice un calibrador digital o una cinta métrica para diámetros exteriores de tuberías. Mida al menos dos puntos separados 90 grados para comprobar si hay falta de redondez. Compare su medición con los valores de diámetro exterior estándar:
- 0.840 pulgadas = NPS 1/2
- 1.050 pulgadas = NPS 3/4
- 1.315 pulgadas = NPS 1
- 1.900 pulgadas = NPS 1-1/2
- 2.375 pulgadas = NPS 2
- 3.500 pulgadas = NPS 3
- 4.500 pulgadas = NPS 4
- 6.625 pulgadas = NPS 6
Si su medición se encuentra dentro del 1% de un valor estándar, habrá identificado el tamaño nominal de la tubería. Las tolerancias de fabricación permiten pequeñas desviaciones, por lo que una lectura de 2.360 pulgadas en un calibrador casi con seguridad significa NPS 2.
Paso 2: Medir el espesor de la pared
Utilice un medidor digital de espesor de pared o un probador ultrasónico. Compare su lectura con los valores estándar de la norma para identificar el número de la norma. Una tubería con un diámetro exterior de 2.375 pulgadas y un espesor de pared de 0.154 pulgadas es NPS 2, cédula 40. La misma tubería con un diámetro exterior de 0.218 pulgadas y un espesor de pared de 0,218 pulgadas es NPS 2, cédula 80.
Paso 3: Lea la plantilla (si está presente).
Las marcas estándar para tuberías siguen un formato establecido. Una plantilla típica dice: NPS 4 SCH 40 ASTM A53 GR B SIN COSTURASDe izquierda a derecha, esto indica el tamaño nominal de la tubería, el cédula, la especificación del material, el grado y el método de fabricación. Si la marca incluye “SMLS”, significa sin costura. “ERW” significa soldadura por resistencia eléctrica. Obtenga más información sobre los métodos de fabricación en nuestra Comparación entre tuberías sin costura y tuberías soldadas.
Carlos Méndez, supervisor de campo en una parada de mantenimiento de refinería en Texas, encontró este proceso esencial durante una reparación de emergencia a medianoche. Una sección corroída de la línea de proceso necesitaba ser reemplazada, pero las marcas originales de la tubería se habían desgastado después de 15 años de servicio. Carlos midió el diámetro exterior (DE) en 4.498 pulgadas y la pared en 0.237 pulgadas. Comparó los valores con la tabla de DE de tubería y confirmó el tamaño nominal de tubería 4, Schedule 40, ASTM A53La tubería de repuesto llegó a las 6:00 a. m. y la unidad se reinició según lo previsto. Sin la técnica de medición, el equipo habría tenido que adivinar, y una estimación errónea en una línea de 400 PSI podría haber sido catastrófica.
Programa de tuberías y NPS: cómo funcionan conjuntamente
La especificación completa requiere tanto el NPS como el cédula de tuberías, que funcionan como sus dos componentes. El NPS establece el diámetro exterior de la tubería. La cédula define el espesor de la pared de la tubería. Estas dos medidas establecen tres propiedades de la tubería: el diámetro interior, la capacidad de flujo y la presión nominal.
El NPS por sí solo no proporciona información suficiente para determinar la capacidad de presión. El NPS 4 indica un diámetro exterior de 4.500 pulgadas. Esta información no revela la capacidad de presión de la tubería. La tabla proporciona la información necesaria, que incluye las designaciones Schedule 40, 80, 160 o cualquier otra, para establecer el espesor de pared y realizar los cálculos de clasificación de presión.
Un número de cédula más alto aumenta el espesor de la pared y disminuye el diámetro interior, a la vez que incrementa la capacidad de presión y el peso de la tubería para cada medida de NPS. La relación entre estas dos variables no es lineal. El espesor de pared de la cédula 80 es aproximadamente entre un 40 % y un 70 % mayor que el de la cédula 40, según el NPS, pero el aumento de presión varía según el tamaño, ya que la relación diámetro-espesor cambia.
En ocasiones, los ingenieros necesitan aumentar la capacidad de presión sin modificar el diámetro nominal de la tubería. Especificar una sección transversal mayor permite lograrlo sin alterar la disposición de los pernos de la brida ni el espaciado de los soportes, ya que el diámetro exterior se mantiene igual. Esta es una de las razones por las que la sección transversal 80 es popular para las adaptaciones de alta presión: se puede sustituir la sección transversal 40 por la 80 sin cambiar ningún componente externo.
Para obtener una visión más detallada de cómo el cronograma afecta las clasificaciones de presión y el peso, consulte nuestra Guía de tuberías Schedule 80La relación entre el tamaño nominal de la tubería y el cédula es lo que determina la capacidad de presión real de cualquier tubería dada.
Tamaños y aplicaciones comunes de NPS
Las distintas industrias prefieren diferentes rangos de NPS en función de los requisitos de caudal, los niveles de presión y las necesidades estructurales.
| Rango NPS | Aplicaciones principales |
|---|---|
| 1 / 8 "- 3 / 4" | Tuberías para instrumentación, tuberías de proceso de pequeño diámetro, líneas hidráulicas, sistemas de muestreo |
| 1 ″ - 2 ″ | Tuberías de servicios públicos, ramales de proceso, distribución de climatización, líneas de alimentación de calderas |
| 3 ″ - 6 ″ | Tuberías principales de proceso, colectores de distribución de agua, tuberías principales de protección contra incendios, líneas de vapor |
| 8 ″ - 12 ″ | Tuberías troncales, tomas de agua de refrigeración, grandes colectores de proceso, conexiones de tanques de almacenamiento |
| 14 ″ - 24 ″ | Tuberías de transmisión, tomas de agua bruta, agua de circulación de la central eléctrica |
| 30 ″ + | Oleoductos submarinos, tuberías de agua de gran diámetro, ventilación de túneles (pedido especial) |
La mayoría de los proveedores industriales tienen en stock tamaños NPS de 1/2 a 24 en sus especificaciones estándar. Los tamaños superiores a NPS 24 generalmente requieren pedidos a fábrica con plazos de entrega más largos. Si su proyecto requiere NPS 36 o superior, calcule ciclos de fabricación de 8 a 12 semanas, según el grado del material y el espesor de la pared.
Para servicio corrosivo, acero inoxidable 304 y acero inoxidable 316 Las tuberías de tamaño estándar NPS ofrecen una vida útil más prolongada que las de acero al carbono. El grado 304 es adecuado para la mayoría de las aplicaciones industriales, mientras que el 316 proporciona una resistencia superior a los cloruros para entornos marinos y químicos.
Tubería vs. Tubo: La diferencia crucial en el dimensionamiento
Este es el error que más tiempo y dinero les cuesta a los equipos de compras. Las tuberías y los tubos utilizan sistemas de dimensionamiento completamente diferentes, y una tubería de 1 pulgada no es lo mismo que un tubo de 1 pulgada.
La tubería utiliza NPS. El diámetro exterior (OD) está estandarizado según la norma ASME B36.10M y no coincide con el número NPS. Una tubería NPS de 1 pulgada tiene un diámetro exterior de 1.315 pulgadas.
El tubo utiliza el diámetro exterior real. Un tubo de 1 pulgada tiene un diámetro exterior exacto de 1.000 pulgadas. El espesor de la pared del tubo se expresa como un número de calibre o una medida decimal, no como una norma de tuberías.
| Descripción | diámetro exterior (pulgadas) | Sistema de dimensionamiento |
|---|---|---|
| Tubo NPS de 1″ | 1.315 | Diámetro nominal |
| tubo de 1″ | 1.000 | DE real |
| Tubo NPS de 2″ | 2.375 | Diámetro nominal |
| tubo de 2″ | 2.000 | DE real |
La diferencia entre ambas opciones es significativa. Un tubo de 1 pulgada tiene un diámetro exterior un 24 % menor que una tubería NPS de 1 pulgada, lo que indica que los requisitos de conexión son diferentes. El sistema presentará problemas de conexión porque requiere una tubería NPS, pero usted solicitó un tubo.
Los tubos cumplen funciones estructurales y de intercambio de calor, y se utilizan en instrumentos científicos que requieren especificaciones exactas de diámetro exterior. Las tuberías cumplen tres funciones principales: transportar líquidos, contener la presión y establecer sistemas de tuberías de proceso que requieren accesorios y bridas estándar.
El procedimiento correcto requiere medir el diámetro exterior, lo que permite verificar los resultados con la tabla de diámetros exteriores de tuberías. Su medición indica que posee una tubería cuando coincide con la medida nominal estándar. Su medición indica que posee un tubo cuando coincide exactamente con la medida especificada.
Si su proyecto requiere tanto tuberías como tubos, o si no está seguro de qué especificación se aplica, nuestro equipo de consultoría técnica Puedo revisar sus dibujos y recomendarle el sistema de dimensionamiento correcto.
Preguntas frecuentes sobre el tamaño nominal de las tuberías
¿Cuál es el tamaño nominal de la tubería?
El tamaño nominal de tubería es el sistema de medición estándar que se utiliza en Norteamérica para definir las dimensiones de las tuberías. El número NPS es una etiqueta, no una medida real. Este sistema histórico se usaba para estimar el diámetro interno de los primeros modelos de tuberías, pero las mediciones actuales no coinciden con el sistema real. El diámetro exterior de una tubería NPS 2 mide 2.375 pulgadas en lugar de las 2.000 pulgadas indicadas.
¿Cuál es la diferencia entre el tamaño nominal de una tubería y su diámetro real?
La diferencia entre el diámetro nominal y el diámetro real de la tubería es la principal fuente de confusión en la adquisición de tuberías. El sistema NPS designa el tamaño de la tubería, mientras que su diámetro real indica sus dimensiones exteriores e interiores medibles. Una tubería NPS de 1 pulgada mide 1.315 pulgadas de diámetro exterior. Una tubería NPS de 4 pulgadas mide 4.500 pulgadas de diámetro exterior. El número NPS nunca coincide con ninguna dimensión real para tamaños inferiores a NPS 14.
¿Cómo se convierte NPS a DN?
La conversión de NPS a DN es sencilla para los tamaños más comunes. El número NPS debe multiplicarse por 25 y el resultado redondearse al valor DN estándar más cercano. NPS 1/2 equivale a DN 15. NPS 2 equivale a DN 50. NPS 4 equivale a DN 100. NPS 6 equivale a DN 150. Los tamaños NPS y DN correspondientes comparten el mismo diámetro exterior, lo que permite la intercambiabilidad de los accesorios. Para conversiones exactas, consulte la tabla de tamaños de tubería en este artículo.
¿El tamaño nominal de la tubería incluye el espesor de la pared?
El sistema de tamaño nominal de tubería define únicamente el diámetro exterior. La clasificación determina el espesor de pared, que incluye las clasificaciones 40, 80, 160 y otras. Dos tuberías con el mismo NPS pero diferentes clasificaciones tienen diámetros exteriores idénticos, pero diferentes espesores de pared, diámetros interiores y presiones nominales.
¿Cuál es la diferencia entre NPS e IPS?
NPS (tamaño nominal de tubería) e IPS (tamaño de tubería de hierro) son generalmente intercambiables para tuberías de acero industriales. IPS puede referirse a estándares de rosca en lugar de dimensiones de tubería. NPT (rosca cónica nacional) es el tipo de rosca que se corresponde con las tuberías NPS. El proceso de pedido requiere que proporcione información sobre el estándar de dimensión y el estándar de rosca utilizando el siguiente ejemplo: «NPS 2 Schedule 40 NPT threads».
Conclusión
El concepto de tamaño nominal de tubería es uno de los aspectos más incomprendidos en la adquisición industrial, ya que determina todos los componentes del diseño del sistema de tuberías. El número NPS sirve como designación, pero no como una herramienta de medición precisa. El diámetro exterior de una tubería de 2 pulgadas es de 2.375 pulgadas. Todas las tuberías con el mismo tamaño nominal comparten el mismo diámetro exterior, mientras que la norma Schedule determina el espesor de la pared, el diámetro interior y la capacidad de presión.
El sistema de estándares internacionales requiere conocimiento tanto de NPS como de DN, ya que estos dos sistemas establecen estándares de medición diferentes. La medición precisa del diámetro exterior en campo previene errores al realizar pedidos, puesto que las marcas poco claras pueden generar confusión. El sistema de dimensionamiento de tuberías requiere enfoques distintos, lo que le ayudará a evitar costosos errores de instalación.
La tabla de tamaños de tuberías de este artículo debe convertirse en su marcador antes de su próximo proceso de adquisición. Debe verificar el diámetro exterior y confirmar el cronograma, comprobando si su especificación requiere tubería o tubo. Estas tres verificaciones se completan en menos de un minuto y evitarán el tipo de discrepancia que le costó a Raj Patel 800 y dos semanas.
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