¿Cómo calcular la presión que puede soportar una tubería?

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Estaba mirando las tuberías de alta presión y sus niveles de presión. Me gustaría saber cómo se determinan estas clasificaciones de presión.

Supongo que las tuberías se prueban hasta la falla, y la presión de falla se multiplica por algún factor de seguridad para determinar su presión 'nominal', pero ¿hay alguna fórmula para calcular cuál debería ser la presión de falla antes de probarla (según el material, la pared espesor, diámetro u otras medidas de la tubería)?

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— jhabbott
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De acuerdo con el Código de tuberías de proceso de ASME (B31.3)

pags = \frac{2 * t * S * mi}{re - 2 * t * Y}

$p = \frac{2 * t * S * E}{D - 2 * t * Y}$

dónde

$p$ = presión interna = espesor de pared
$t$
$S$ = resistencia a la tracción del material
$D$ = diámetro exterior
$Y$ = coeficiente de espesor de pared (B31.3-1999, Tabla 304.1.1)
$E$ = factor de calidad de construcción de material y tubería (B31.3-1999, Tabla A-1A)

Tenga en cuenta que esta ecuación tiene un factor de seguridad incluido.

— CoryKramer
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Tenga en cuenta que 2tS es la fuerza por longitud que mantiene juntas dos mitades de la tubería, y (D - 2t) p es la fuerza por longitud que intenta separar esas dos mitades. Y y E son factores de corrección para tener en cuenta la seguridad.

— Rick

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En el mundo de las tuberías de plástico, la fórmula es diferente porque el material no cede . Para plásticos isotrópicos , B31.3 muestra las tuberías como:

pags = \frac{2 S t}{re - t}

$p = \frac{2St}{D-t}$

Donde D, ty S siguen siendo los mismos que los anteriores. Sin embargo, la resistencia permisible (S) viene dada por una especificación ASTM aplicable, que funciona igual que el límite elástico, pero no siempre se basa en la resistencia final de los materiales.

Las tuberías compuestas, al estar compuestas de laminados ortotrópicos , no tienen una resistencia bien definida: el material está diseñado con la tubería. En estos casos, la suposición original de que las tuberías se prueban hasta el fallo es absolutamente correcta. B31.3 declara nuevamente:

pags = \frac{2 S F t}{re - t}

$p = \frac{2SFt}{D-t}$

Donde se introduce un nuevo factor, F. S se obtiene de la base de diseño hidrostático , y es esencialmente una curva SN para esa secuencia particular de laminación. F permite la conversión entre las dos pruebas: 0.5 para la prueba estática, 1.0 para la prueba dinámica.

Actualmente, ASME está revisando este método, y esta es una nueva área de desarrollo emocionante para ellos, ya que están generando un nuevo estándar de tuberías para aliviar a la industria del costoso y extenso requisito de pruebas de HDB.

Las pruebas de calidad exigidas por ASTM D2996 / ASTM D2992 aseguran que la tubería se realice de la misma manera: cualquier cambio en la fórmula requiere una nueva prueba. Usando este método, las tuberías compuestas generalmente están diseñadas para un ciclo de vida de 50 años.

— marca
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