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Tensión admisible por material
Calcule la tensión admisible de diseño según ASME VIII Div. 1 o EN 13445-3. Propiedades dependientes de la temperatura, comprobación de rotura por fluencia, factor de eficiencia de la unión soldada. Más de 12 grados de material.
Esfuerzo admisible de diseño
EN 13445-3 (aceros ferríticos)
ASME VIII División 1
Reducción por temperatura
Tanto el límite elástico como la resistencia a la tracción (UTS) disminuyen con la temperatura. Esta calculadora utiliza curvas de reducción linealizadas basadas en datos de EN 10028/ASME II-D:
- Por debajo de 100 °C: las propiedades están en valores de temperatura ambiente.
- 100–400 °C: reducción gradual (el límite elástico disminuye más rápido que la resistencia a la tracción)
- Por encima de 400 °C: reducción significativa; la fluencia puede ser determinante
Régimen de fluencia
Cuando la temperatura de diseño supera la temperatura de inicio de la fluencia, se produce una tensión de ruptura dependiente del tiempo. Inicio de la fluencia típico:
| Tipo de material | Inicio de fluencia (°C) | T de diseño máxima típica |
|---|---|---|
| Acero al carbono (S235, S355) | ~350 | 400°C |
| Presión de C-Mn (P265GH, P355GH) | ~380 | 450°C |
| Acero al molibdeno (16Mo3) | ~400 | 500°C |
| Acero CrMo (13CrMo4-5) | ~450 | 550°C |
| 2¼Cr-1Mo (10CrMo9-10) | ~470 | 600°C |
| Acero inoxidable austenítico (304, 316L) | ~500 | 700°C |
Ejemplo práctico
Dada: P265GH, Rp(20)=265 MPa, Rm=410 MPa, T=250°C, soldadura E=1,0
Rp(250°C) ≈ 265 × 0,85 = 225,3 MPa (reducción por temperatura)
rendimiento_f = 225,3 / 1,5 = 150,2 MPa
f_UTS = 410 / 2,4 = 170,8 MPa
f = mín(150,2, 170,8) = 150,2 MPa (rige el límite elástico)
Con E=1,0: σ_allow = 150,2 MPa
Comparación de materiales a temperatura ambiente
| Material | Rp0.2 | Rm | f (EN) | S (ASME) |
|---|---|---|---|---|
| S235JR | 235 | 360 | 150 | 103 |
| S355JR | 355 | 510 | 213 | 146 |
| P265GH | 265 | 410 | 171 | 117 |
| P355GH | 355 | 490 | 204 | 140 |
| 16Mo3 | 280 | 450 | 187 | 129 |
| 13CrMo4-5 | 295 | 460 | 192 | 131 |
| 10CrMo9-10 | 275 | 450 | 183 | 129 |
| 304 SS | 210 | 520 | 140 | 138 |
| Acero inoxidable 316L | 200 | 500 | 133 | 133 |
| Dúplex 2205 | 450 | 620 | 258 | 177 |
⚠️ Nota: Esta calculadora proporciona valores aproximados para el diseño preliminar. Verifique siempre con las tablas de códigos vigentes (ASME II-D, EN 10028, EN 10222) para la calidad del material, la forma del producto, el espesor y la temperatura específicos.
La tensión admisible es la tensión máxima permitida en un componente de diseño. Es la resistencia del material dividida por un coeficiente de seguridad definido por la norma. Su uso garantiza que el componente no fallará bajo cargas normales (o anormales), con un margen de seguridad adecuado.
Las distintas normas utilizan diferentes coeficientes de seguridad, lo que da lugar a tensiones admisibles diferentes para un mismo material.
ASME VIII utiliza un coeficiente de seguridad para UTS de 3.5 (era de 4.0 antes de 2007), mientras que EN 13445 utiliza 2.4. Esto significa que ASME es más conservador según el criterio de UTS. Sin embargo, ambos utilizan 1.5 para el límite elástico.
Para materiales de alta resistencia en los que el límite elástico es determinante (p. ej., S355, 2205), ambas normas ofrecen resultados similares. Para materiales de menor resistencia en los que UTS es determinante, ASME es considerablemente más conservador.
Tanto el límite elástico como UTS disminuyen con la temperatura. El límite elástico disminuye más rápidamente. Por encima de la temperatura de inicio de la fluencia, la tensión de rotura dependiente del tiempo puede convertirse en el criterio determinante.
Ejemplo: S355 a 400°C tiene Rp ≈ 297 MPa (frente a 355 a RT), por lo que la tensión admisible baja de 213 a ~173 MPa (EN).
La fluencia es significativa por encima de: ~350°C para el acero al carbono, ~400°C para el acero con Mo, ~450°C para CrMo y ~500°C para SS austenítico. Por encima de estas temperaturas, la tensión de rotura por fluencia a 100.000h dividida por su coeficiente de seguridad puede ser menor que la tensión admisible basada en el límite elástico.
La eficiencia de la unión soldada (E o z) tiene en cuenta los posibles defectos de soldadura:
- E=1,0: Inspección radiográfica o ultrasónica completa de todas las soldaduras
- E=0,85: Inspección radiográfica por muestreo (parcial)
- E=0,7: Sin NDE volumétrico (solo inspección visual)
La tensión admisible efectiva = σ_allow × E. Usar E=1,0 requiere más NDE, pero permite paredes más delgadas.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Instrumentos de campo profesionales. Utilizados en más de 50 países.
