Consideraciones clave para la selección de tubos y válvulas en el diseño del sistema

En la producción industrial, la construcción municipal y varios campos de la ingeniería,Los sistemas de tuberías desempeñan un papel vital como red vascular que conecta los procesos de producción y garantiza la continuidad operativaEstos sistemas transportan diversos fluidos: agua, petróleo, gases y productos químicos, pero su diseño, instalación y mantenimiento presentan importantes desafíos.en particular en lo que respecta al tamaño de las tuberías estandarizado.

Las diferentes regiones utilizan diferentes estándares:el DN (Nominal de diámetro) de la Organización Internacional de Normalización (ISO) y el NPS (Nominal de Tamaño del Tubo) de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME)Esta divergencia requiere una conversión precisa durante las colaboraciones internacionales, la adquisición de equipos y la implementación de proyectos.pérdida de presión excesiva, daños en el equipo o riesgos para la seguridad.

Esta guía proporciona métodos completos de conversión DN-NPS y estrategias de selección de válvulas a través de análisis basados en datos, que abarcan:

• Conceptos fundamentales y diferencias estándar entre DN y NPS
• Metodologías de conversión, incluidos los cuadros de referencia, las aproximaciones y los cálculos precisos
• Técnicas prácticas de medición de tuberías (OD, circunferencia, ID)
• Criterios clave para la selección de válvulas: dimensiones de tubería, requisitos de caudal, calificaciones de presión y compatibilidad con el medio
• Análisis comparativo de las válvulas de tubo completo y de tubo reducido
• Aplicaciones de análisis de datos para el diseño optimizado de sistemas

DN representa un método de dimensionamiento estandarizado para tuberías, accesorios y válvulas bajo las normas métricas ISO.Simplifica la especificación de componentes en aplicaciones como el suministro de aguaLos valores típicos de DN (por ejemplo, DN15, DN25) corresponden a rangos de dimensiones más que a mediciones exactas.

NPS sirve como la convención de tamaño análoga bajo las normas ASME, predominantemente utilizada en los Estados Unidos.Estos valores nominales representan de manera similar categorías dimensionales en lugar de medidas precisas..

Las principales diferencias se encuentran en las unidades de medida (milimetros vs. pulgadas) y los marcos estándar (ISO vs. ASME).mientras que DN20 corresponde a NPS 3/4 –necesitando una referencia cuidadosa a las tablas de conversión.

NPS (norma de tamaño) no debe confundirse con NPT (National Pipe Thread), que se refiere específicamente a los estándares de roscado cónico para conexiones a prueba de fugas.

Las tablas estandarizadas proporcionan el método de conversión más sencillo.

Para una estimación rápida:

• NPS 1/2" ≈ DN15
• NPS 1" ≈ DN25
• NPS 2" ≈ DN50

Nota: Estas aproximaciones conllevan inexactitudes inherentes y no deben reemplazar cálculos precisos para aplicaciones críticas.

Para precisión de ingeniería:

• NPS = DN dividido por 25.4(milímetros a pulgadas)
• DN = NPS × 25.4(pulgadas a milímetros)

Estas fórmulas se derivan del factor de conversión exacto de 25,4 mm / pulgada, aunque las aplicaciones prácticas deben tener en cuenta las tolerancias dimensionales estándar.

Utilizando pinzas o cintas métricas, determinar la DO de la tubería y hacer referencia cruzada con las tablas de dimensiones estándar.

Para las tuberías en las que la medición directa de la DO no sea práctica, calcular la DO a partir de la circunferencia (C) utilizando:OD = C ÷ π(π≈3,14159).

Utilice pinzas internas o medidores de perforación para medir el ID directamente, especialmente en los extremos de las tuberías o puntos de acceso.

Los tamaños nominales de las válvulas generalmente deben coincidir con las tuberías de conexión. Las excepciones incluyen aplicaciones de control de flujo donde las diferencias de tamaño deliberadas controlan la velocidad o la caída de presión.

El coeficiente de flujo de la válvula (Cv) indica su capacidad para pasar líquido a diferencias de presión especificadas (medido en galones por minuto a 1 psi ΔP)..

Las clases de presión de las válvulas deben exceder las presiones máximas de funcionamiento del sistema para evitar fallas.

Seleccionar materiales resistentes a las características de los fluidos, aceros inoxidables para medios corrosivos, plásticos para resistencia química, etc.

Características de diámetros internos que coinciden con las tuberías conectadas, minimizando la restricción de flujo y la pérdida de presión.

• Sistemas de alto flujo
• Los demás:
• Aplicaciones que requieren un enrolamiento o una limpieza

Incorporar pasajes de flujo más pequeños que las tuberías de conexión, ofreciendo ahorros de costes a expensas de una mayor caída de presión.

• Aplicaciones industriales generales
• Sistemas con requisitos de flujo modestos
• Proyectos con un presupuesto adecuado

Un diseño eficaz del sistema requiere datos estructurados sobre:

• Especificaciones del tubo:Material, dimensiones y tipos de conexión
• Propiedades del fluido:Densidad, viscosidad y rango de temperatura/presión
• Parámetros de las válvulas:Valores de Cv, materiales y métodos de accionamiento
• Requisitos del sistema:Las velocidades de flujo, caídas de presión permitidas

Los principales cálculos de ingeniería incluyen:

• Análisis de flujo:Las ecuaciones de Darcy-Weisbach o Hazen-Williams
• Modelado de pérdida de presión:Contabilidad de los accesorios, cambios de altura
• Tamaño de las válvulas:Calculaciones de Cv basadas en el sistema ΔP y Q
• Algoritmos de optimización:Algoritmos genéticos para el equilibrio coste/rendimiento

Las representaciones gráficas (perfiles de presión, mapas de velocidad de flujo) mejoran la validación del diseño y la resolución de problemas.

Una planta química necesitaba válvulas resistentes a la corrosión para:

• El caudal de la corriente es de 100 m3/h.
• Presión: 10 bares (≈145 psi)
• Fluido: líquido corrosivo
• Material de las tuberías: acero inoxidable

Cv requerido a 1 bar ΔP:

El valor de las emisiones de gases de efecto invernadero es el valor de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Las válvulas de bolas de acero inoxidable seleccionadas de conducto completo con:

• Cv > 440
• Clase de presión ≥ ANSI 150
• Conexiones con flancos que coincidan con el tubo DN

A medida que los sistemas industriales se vuelven más complejos, la integración del conocimiento de las normas dimensionales con las metodologías analíticas se vuelve esencial para operaciones eficientes y seguras.Los avances futuros aprovecharán cada vez más el aprendizaje automático y las tecnologías IoT para el mantenimiento predictivo y la optimización dinámica de las redes fluidas.