Diámetro medio
mm
Dm = Do − t, utilizado por el modelo de membrana delgada.
Mecánica de fluidos · Tuberías y presión
Tensiones en una tubería de pared delgada bajo presión
Estime las tensiones de membrana debidas a la presión interna y compare rápidamente su orden de magnitud con una tensión admisible.
Creado el v1.0
Por Thibaut Grzelak, Ingeniero de cálculo mecánico
03
MétricoResultados
Tensión circunferencial
MPa
También denominada tensión de aro; suele ser la mayor tensión de membrana.
Tensión longitudinal
MPa
Tensión axial de membrana para una tubería cerrada en sus extremos.
Tensión equivalente de von Mises
MPa
Estado de tensión plana σθ–σz sin cortante.
Utilización
%
Relación σVM/S.
Relación Dm/t
—
Indicador geométrico de pared delgada; un valor mayor respalda mejor la hipótesis.
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Nota de cálculo
Detalles completos del cálculo
Dominio adoptado: ri/t > 10, con ri = Do/2 − t (radio interior). Este límite es una elección conservadora del modelo de membrana, no una verificación reglamentaria. Para un espesor calculado, se comprueban tanto el espesor teórico como el espesor con sobreespesor. Tubería recta, circular y cerrada en los extremos. Presión interna relativa positiva y uniforme. Pared suficientemente delgada para despreciar la variación de tensión a través del espesor. No se incluyen corrosión local, ovalización, soldaduras, derivaciones, flexión, fatiga, impactos, temperatura ni presión exterior. El resultado es una comprobación didáctica del orden de magnitud, no un cálculo conforme a un código de tuberías.
01Fórmulas y símbolos
Fórmulas utilizadas
Dm
Dm = Do − tDiámetro medio de la paredσθ
σθ = p·Dm/(2t)Tensión circunferencial de membranaσz
σz = p·Dm/(4t)Tensión longitudinal de una tubería cerradaσVM
σVM = √(σθ² − σθσz + σz²)Tensión equivalente en estado plano02Hipótesis y límites
Ámbito de validez
- Tubería recta, circular y cerrada en los extremos.
- Presión interna relativa positiva y uniforme.
- Pared suficientemente delgada para despreciar la variación de tensión a través del espesor.
- No se incluyen corrosión local, ovalización, soldaduras, derivaciones, flexión, fatiga, impactos, temperatura ni presión exterior.
- El resultado es una comprobación didáctica del orden de magnitud, no un cálculo conforme a un código de tuberías.
03Ejemplo de validación
Caso numérico de referencia
- p = 10 bar, Do = 114,3 mm, t = 4 mm y S = 120 MPa.
- Dm = 110,3 mm.
- σθ = 13,7875 MPa y σz = 6,89375 MPa.
- σVM = 11,940 MPa y utilización = 9,9503 %.