1. TUBERIAS Y TUBOS
MECÁNICA DE FLUIDOS

2. ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
MECÁNICA DE FLUIDOS
EDISON HERRERA
QUINTO MECATRÓNICA
 TUBERIAS Y TUBOS

3. TUBERIAS Y TUBOS
 Tubo.- Es una pieza hueca, generalmente cilíndrica
y abierta por ambos extremos, que se utiliza en
distintas aplicaciones.
 Tubería.- Son tubos fabricados de acuerdo a los
tamaños normalizados

4. Normalizaciones
Existe una variada gama de sociedades y asociaciones de
normalizaciones tanto en América como en Europa y Asia.
Dentro de estas podemos citar las siguientes:
 ASA: American Standard Asociation
 ASTM: American Society Testing Machine
 ASME: American Society Machinical Energiering
 API: American Pipe Institute
 NPS: National Pipe Standard
 NPT: National Pipe Thread
 BSPT: British Standard Pipe Thread
 INN : Instituto nacional de Normalizaciones

5. Materiales de construcción de las
tuberías
Principalmente pueden ser:
 Tuberías Metálicas
 Tuberías no Metálicas

6.  Es responsabilidad del diseñador especificar los duelos y tubería para una apli­
cación en particular, ya que esto tiene una influencia significativa en el costo,
duración, seguridad y rendimiento del sistema. Para muchas aplicaciones, es
necesario observar los códigos y estándares establecidos por instituciones u
organizaciones gubernamen­tales como:
 American Water Works Association (AWWA)
 American Fire Sprinkler Association (AFSA)
 National Fire Protection Association (NFPA)
 ASTM International (ASTM) [nació como American Societyfor Testing and Materials]
 NSF International (NSF) /nació como National Sanitation Foundation]
 International Association of Plumbing and Mechanical Officials (IAPMO) International
Organization for Standardization (ISO)

7. TUBERÍAS METÁLICAS
 Dentro de los materiales de fabricación de las tuberías el
más utilizado es el acero al carbón. Este es fabricado en
gran variedad de tamaños y formas para facilitar su
obtención.
 Para condiciones de trabajo en las cuales sea necesaria una
buena resistencia a la corrosión se recomiendan aquellas
cuyo material de fabricación sean aleaciones de níquel y
cromo.
 Tuberías del tipo Hastelloy encuentran el rango de sus
dimensiones y tamaños en ½ a 4" NPS.
 Tuberías de aluminio sin costuras son construidas para algunas
dimensiones estándar y para tuberías extrafuertes. Tuberías
de aluminio-bronce se encuentran en los números de lista o
schedule 40 y 80 desde ½ a 4". Las tuberías de cobre
poseen diámetro nominal igual al las tuberías NPS.

8. Tuberías de acero
 Es frecuente construir con tuberías de acero las líneas de propósito
general. Los tama­ños estándar de tuberías se denominan por medio de su
tamaño nominal y número de cédula. Los números de cédula están
relacionados con la presión permisible de opera­ción y el esfuerzo
permisible del acero en la tubería. El rango de números de cédula va de
10 a 160, y los más altos indican un espesor mayor de pared. Debido a
que todas las cédulas de tuberías de un tamaño nominal dado tienen el
mismo diámetro exterior, las más grandes tienen un diámetro interior más
pequeño. Al sistema de números de cédula también se le conoce como ¡ron
Pipe Sites (IPS). Las series más completas de tuberías de acero disponibles
son las cédulas 40 y 80. En el apéndice F presentamos datos para estas
dos cédulas, en unidades del SI y del Sistema Tradicional de Estados
Unidos. Para conocer un método de cálculo del espesor mínimo aceptable
de la pared de ductos consulte ANSÍ/ASME Standard B31.1-1998: Power
Piping.

9.  Tamaños nominales de tuberías en unidades métricas
 Debido a la larga experiencia en la fabricación de tuberías estándar de acuerdo con los
números de cédula estándar, es frecuente que se sigan usando aun cuando las especifi­
caciones del sistema de tuberías estén en unidades métricas. Para tales casos, la Inter­national
Standards Organization (ISO) estableció el siguiente conjunto de equivalencias. El símbolo DN
denota el diámetro nominal (diamelre nominel) en mm.

10. Tubos de acero
 Se utiliza tubos estándar de acero en sistemas de
fluidos de potencia, condensadores,
intercambiadores de calor, sistemas de combustible
de motores y sistemas industriales de
procesamiento de fluidos. A los tamaños se les
denota por medio del diámetro exterior y el
espesor de pared.

11. Tubos de hierro dúctil
 Es frecuente que las líneas para agua, gas y drenaje estén
hechas de tubo de fierro dúctil, debido a la relativa
resistencia, ductilidad y facilidad de manejo de este material,
muchas aplicaciones ha remplazado al hierro fundido. Junto
con los tubos se suministra accesorios estándar para hacer una
instalación conveniente en la superficie o en subsuelo. Se
dispone de varias clases de tubería de hierro dúctil para uso
en sistemas con un rango de presiones. Los diámetros reales
interior y exterior son más grandes que los tamaños nominales.

12. Tubos De Fundición
 Tuberías de agua y de gas: Existen en el comercio con
empalmes de enchufe y cordón y con platinas.
 Tubos bajantes de fundición para instalaciones de
desagüe: Las normas para los tubos bajantes (codos de
desagüe, tubos y codos de reducción, piezas en S, piezas en
T oblicuas y piezas en cruz) están contenidas en las DIN 538
a 545. Las normas para tubos bajantes normales ligeros se
encuentran en las DIN 1172 a 1178.
 Tubos de acero moldeado: Se construyen principalmente de
tubos cortos, codos y piezas de enlace. No existen todavía
normas para ellas; las platinas se rigen por las DIN 2543 a
2547.

13. Tubos De Acero Dulce
 Tubos roscados: En sus extremos se suministran con tubos sin costuras para
gas y vapor o, en construcción más barata, como tubos para gas y vapor
soldados al tope, que no permiten una gran flexión sin rajarse. Se
construyen con diámetros nominales desde 1/8 hasta 4"(mas raramente
hasta 6").
 Tubos sin costura: Pueden ser estirados en frío o en caliente (hasta un
diámetro nominal aproximadamente de 25 mm); para un diámetro nominal
mayor de hasta 620mm son laminados en caliente (procedimiento
Mannesmann). Para presiones de hasta 25 Kg/cm2 de presión nominal son
corrientes en el comercio (DIN 2449); para presiones hasta 100 Kg/cm2
según la DIN 2450 (st 34), 2451 (st 45) y 2455 (st 55) y para mayores
presiones pueden también ser suministrados con pared más gruesa.
 Son suministrados también como tubos de enchufe y cordón a la manera de
los tubos de fundición de la misma clase. Sus ventajas son una gran longitud
de fabricación (hasta 15 m) y la posibilidad de soldarlos en los puntos
donde se empleen, seguridad contra la rotura a causa de fuerzas exteriores
y hundimientos del terreno, escaso peso para el transporte.

14.  Tubos soldados: Se suministran o bien como tubos
soldados o recubrimiento con gas de agua para
diámetros por encima a los 300 mm con todas las
dimensiones que se deseen y para todas las presiones
hasta 80 Kg/cm2 aproximadamente, o como tubos con
soldadura autógena por encima de 50 mm de
diámetro, en los cuales, sin embargo, la presión
admisible depende de la bondad de la soldadura.
 Tubos remachados: Solo entran en consideración a
partir de un diámetro nominal de 60 mm, lo mismo que
los de soldadura autógena, no son apropiados más
que para presiones pequeñas.

15.  Tubos de cobre, bronce y de latón: Con soldadura fuerte(es decir,
con costura) que se hallan en el comercio en longitudes de hasta
unos 4 m, o estirados ( sin costuras) en longitudes desde 3 hasta 7 m
y precisamente :
 Como tubos de cobre y bronce con diámetros D=3 a 380mm y
gruesos de pared S=1 hasta 10mm según DIN 1754. Tubos de latón
con un diámetro exterior D = 5 a 180mm y S = 0.5 a 5 mm. Tubos
de cobre sin costura con D= 3 a 3880mm aproximadamente y S =
a.5 a 15mm.
 Los tubos mayores solo se fabrican soldados, el estañado de los
tubos por dentro y por fuera o por ambas partes a la vez implica
un suplemento de precio. Los tubos se suministran con la dureza del
estirado, pero sobre pedido se suministran también recocidos sin
aumento de precio.

16. Tubos de cobre
 Presentamos seis tipos de tubos de cobre, y la selección de alguno depende de la aplicación, de
consideraciones ambientales, presión del fluido y las propiedades de éste Veamos una descripción breve
de los usos más comunes:
 Tipo K: se emplea para el servicio con agua, combustibles, gas natural y aire comprimido.
 Tipo L: similar al tipo K, pero con un espesor de pared menor.
 Tipo M: similar a los tipos K y L, pero con espesor de pared más pequeño; es preferible
para la mayoría de servicios hidráulicos y aplicaciones de calor a presiones moderada.
 Tipo DWV: se utiliza en drenaje, desechos y ventilación en sistemas de plomería
 Tipo ACR: acondicionamiento de aire, refrigeración, gas natural, gas licuado de pe­tróleo (LP) y aire
comprimido.
 Tipo OXY/MED: se emplea para la distribución de oxígeno o gases medicinales, aire
comprimido en la medicina y aplicaciones de vacío. Hay disponibles tamaños simi­lares a los tipos K y L,
pero con procesamiento especial para tener una limpieza maya
 El tubo de cobre disponible es suave, recocido o estirado en frío. Este último tipo es más rígido y fuerte,
conserva su forma recta y soporta presiones mayores. La tubería recocida es más fácil para serpentines y
adopta otras formas especiales. Los tamaños nominales o estándar de los tipos K, L, M y DWV son de 1/8
de pulgada menos que el diámetro exterior real. Los espesores de pared son diferentes para cada tipo,
de modo que varían el diámetro interior y las áreas de flujo. Suele conocerse a este sistema de
dimensiones como Tamaños de tubo de cobre (CTS, por sus siglas en inglés). El tamaño nominal para la
tubería tipo ACR es igual al diámetro exterior.

17. Tubos flexibles:
 Mangas metálicas sin costura: Son tubos ondulados de tumbaga. Son
tubos estirados sin soldadura, en los cuales se laminan luego surcos en
espiral. Protegidos por una envoltura, simple o doble, de tejido metálico
prensado (que no disminuye la flexibilidad del tubo). Con refuerzo de
alambre de latón enrollado en espiral y doble envoltura de tejido
metálico resisten 9 a 10 veces más. Guiando los tubos debidamente, la
dilatación o contracción elástica llega a 50mm por metro o más (desde
15mm de diámetro interior). Aplicables a las conducciones de aire, gas,
vapor, etc. además como compensadores de dilatación.
 Tubos metálicos flexibles: Formado por cinta (acedo, cobre, latón
alpaca) de perfil especial enrollada en hélice de modo que sus bordes
encajen dando flexibilidad transversal y longitudinal. Entre las espiras va
un cordón de goma o de amianto (según el fluido y la temperatura).
Estos flexibles sencillos se fabrican de a 200mm de diámetro interior
probados a 6 at.

18.  Flexibles sencillos: Protegidos por un trenzado metálico,
con refuerzo de espiral de alambre (enrollado al revés del
tubo); no pueden destorcerse. Se fabrican de 10 a 150mm
de diámetro interior probados a 20.15 o 12 at (según
aumenta el diámetro).
 Flexibles dobles: D = 10 a 150mm, probados a 20 o 12
at. Sobre el tubo interior se enrolla en sentido contrario una
cinta parecida (pero sin junta) que evita el aflojamiento de
las espiras.
 Flexible universal "Hydra”: Un rebordeado especial de las
espiras evitan que se aflojen, sin emplear doble tubo ni
trenza protectora D=12 a 75mm; probados a 20 o 15 at,
según el diámetro.

19. TUBERIAS NO METALICAS
 Las tuberías no metálicas utilizadas en procesos industriales
están fabricadas en una gran variedad de materiales
dentro de los cuales se destacan:
 Plásticos, Cerámicos, Vidrio, Sílice fundida Carbón
Rubber
 De todos estos materiales, el grupo más utilizado es el de
los plásticos. Las tuberías de plástico tienen gran resistencia
a las soluciones alcalinas, cerca de todo tipo de ácidos y
otros fluidos corrosivos. Además son resistentes a todo tipo
de bacteria, algas y principalmente son no tóxicas. Las
tuberías de plásticos ofrecen la ventaja de pesar la mitad o
menos de la gran mayoría de las tuberías metálicas.

20.  La principal desventaja de las tuberías de plástico es la
tendencia de estos a sufrir algún tipo de deformación
cuando están sometidas a determinadas temperaturas
de trabajo e igualmente a determinados esfuerzos de
trabajo, también hay que tener en cuenta la facilidad
con que las tuberías de plástico se rompen bajo una
carga elástica.
 Por otra parte los termoplásticos tienen una gran
importancia comercial en las tuberías de polietileno PE,
PVC, ABS, CAB.

21.  Tubería de PE: Es el más utilizado de los termoplásticos. Este
posee excelentes cualidades en su peso, flexible y muy
buenas propiedades para los impactos, además posee una
adecuada resistencia a la corrosión. Sin embargo, está
sujeto a los ataques de los hidrocarburos. La gran
desventaja de las tuberías de PE es la baja resistencia
mecánica a los esfuerzos y estructuras rígidas. Se utiliza
generalmente a temperaturas de 120 º F.
 Tubería de PVC: Poseen una relativa resistencia al esfuerzo
y al modulo de elasticidad. Este es el más fuerte de la
mayoría de las tuberías fabricadas con termoplásticos.
Puede ser utilizado a temperaturas mayores de 150ºF

22.  Tuberías de ABS: También poseen una alta resistencia
al impacto. Poseen además la mayor resistencia al
calor que la mayoría de las tuberías fabricadas con los
materiales termoplásticos, estos pueden ser utilizados a
temperaturas sobre los 180ºF, sin embargo, su
resistencia al ataque de químicos que la del PVC.
 Tuberías de CAB: poseen resistencia al impacto y
tienen una ventaja adicional para la transparencia. Sin
embargo posee bajas cualidades mecánicas y
solamente una moderada resistencia a las
temperaturas, químicos y al calor.

23. Manguera hidráulica
 En los sistemas de fluidos de potencia y en otras aplicaciones industriales, donde las
líneas de flujo deben prestar servicio cambiante, se usan con frecuencia las
mangueras flexibles reforzadas. Los materiales con que están hechas incluyen butil
caucho, caucho sintético, caucho de silicón, elastómeros termoplásticos y nylon. El
refuerzo trenzado está consti­tuido de alambre de acero, kevlar, poliéster y tela.
Las aplicaciones industriales incluyen vapor, aire comprimido, transferencia de
químicos, enfriadores, calentadores, transferen­cia de combustible, lubricantes,
refrigerantes, almacenamiento de papel, fluidos de po­tencia para dirección,
propano, agua, alimentos y bebidas. El Estándar Internacional SAE J517, Hydraulic
Hose, define varios tipos y tamaños estándar de acuerdo con su ca­lificación de
presión y capacidad de flujo. Los tamaños incluyen diámetros interiores de 3/16,
¼, 5/16, 3/8, 1/2, 5/8, 3/4, 1,11/4,11/2 2, 2'/2, 3, 3'/2 y 4 pulg. Las
calificaciones de presión varían de 35 psig a más de 10 000 psig (240 kPa a 69
MPa) con objeto de cubrir tanto las aplicaciones de fluidos de potencia de alta
presión y elevadores hidráu­licos, como la toma de baja presión y líneas de retorno
y aplicaciones de transferencia de fluidos de baja presión.

24. Tubos para conducción de los fluidos
(líquidos y gases)

25. Tubos para conducción de fluidos
(líquidos y gases): Alta Presión

27. Tubos para conducción de los fluidos
(líquidos y gases): Presión
Intermedia (Normas Internacionales)

30. PRESION
 Presión estática, producida por los fluidos en
reposo sobre las paredes del recipiente.
 Presión dinámica, producida sobre una superficie
perpendicular a la dirección del movimiento de un
fluido.

31. Tubo Pitot
 El tubo de Pitot puede ser definido como el instrumento para medir
velocidades de un flujo mediante la diferencia de presiones estática y
dinámica en una línea de corriente.
 La explicación de su funcionamiento y principio se complementa con la
figura.
 Supóngase un fluido que circula a través de una tubería. Tal instrumento
contiene un orificio principal por donde se mide la presión dinámica, en
efecto el fluido tiene velocidad cero en ese punto pero como la presión
total se mantiene sobre una línea de corriente se debe cumplir que:
 donde en 1 el fluido tiene velocidad v que es la que queremos medir.
 También ocurre que todo perfil de velocidades tiene valor cero (v=0) en
los puntos solidarios a un objeto, sea cualquier pared de este, por lo que
se confeccionan agujeros al costado del tubo para medir la presión
estática, pues v=0.

34. Bibliografía
 http://www.geocities.com/MadisonAvenue/6883/t
rabajos/3tuberias/tuberias98.htm
 http://www.unicon.com.ve/conduccion_tubos_alta_
presion.html