El codo (elbow) es el accesorio de tubería más utilizado en cualquier sistema de conducción de fluidos. Su función es cambiar la dirección del flujo en ángulos predeterminados — generalmente 45°, 90° o 180° — manteniendo la continuidad del diámetro interior de la tubería. En la práctica, los codos representan entre el 40 y 60 % del total de accesorios instalados en una planta industrial típica.
Cuando se fabrica conforme a ASTM A234 WPB, el codo se produce en acero al carbono forjado o conformado, con propiedades mecánicas de tracción mínima 60 ksi (415 MPa) y límite elástico mínimo 35 ksi (240 MPa). En HT PIPE, fabricamos codos WPB bajo las normas ASME B16.9 (radio largo estándar), ASME B16.28 (radio corto) y ASME B16.49 (3D), con disponibilidad de certificación EN 10204 3.1 e inspección de terceros.
La selección del tipo de codo tiene implicaciones directas en la caída de presión del sistema, el espacio requerido para la instalación y el esfuerzo sobre la tubería adyacente.
| Parámetro | LR (Radio Largo 1,5D) | SR (Radio Corto 1D) | 3D |
|---|---|---|---|
| Radio de curvatura | 1,5 × DN | 1,0 × DN | 3,0 × DN |
| Caída de presión | Baja (factor K ≈ 0,2) | Alta (factor K ≈ 0,9) | Muy baja (factor K ≈ 0,1) |
| Espacio de instalación | Moderado | Compacto | Amplio |
| Esfuerzo en la tubería | Bajo | Elevado (mayor concentración de tensiones) | Muy bajo |
| Velocidad del fluido en el codo | Uniforme | Turbulencia significativa | Muy uniforme |
| Aplicación típica | Proceso general, petróleo y gas | Espacio reducido, sistemas de baja presión | Transporte de fluidos sensibles, alto flujo |
| Norma dimensional | ASME B16.9 | ASME B16.28 / B16.9 | ASME B16.49 |
| Disponibilidad en WPB | 1/2" – 48" NPS | 1/2" – 24" NPS | 2" – 48" NPS |
La siguiente tabla presenta las dimensiones de centro a cara (C) y cara a cara (M) para codos 90° de radio largo. Estas dimensiones son las más solicitadas en proyectos de petróleo, gas y petroquímica.
| NPS (pulgadas) | DN (mm) | Centro a cara — C (mm) | Radio R (mm) | Diámetro exterior OD (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 38 | 38 | 21,3 |
| 3/4" | 20 | 38 | 38 | 26,7 |
| 1" | 25 | 51 | 38 | 33,4 |
| 1 1/4" | 32 | 64 | 48 | 42,2 |
| 1 1/2" | 40 | 76 | 57 | 48,3 |
| 2" | 50 | 102 | 76 | 60,3 |
| 2 1/2" | 65 | 127 | 95 | 73,0 |
| 3" | 80 | 152 | 114 | 88,9 |
| 4" | 100 | 203 | 152 | 114,3 |
| 6" | 150 | 305 | 229 | 168,3 |
| 8" | 200 | 406 | 305 | 219,1 |
| 10" | 250 | 508 | 381 | 273,0 |
| 12" | 300 | 610 | 457 | 323,8 |
| 16" | 400 | 813 | 610 | 406,4 |
| 20" | 500 | 1016 | 762 | 508,0 |
| 24" | 600 | 1219 | 914 | 610,0 |
Nota: las dimensiones C pueden variar según el schedule de espesor para diámetros superiores a 24" NPS. Consultar ASME B16.9 para tolerancias completas.
| NPS (pulgadas) | DN (mm) | Centro a cara — C (mm) | Radio R (mm) | Diámetro exterior OD (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 16 | 38 | 21,3 |
| 3/4" | 20 | 19 | 38 | 26,7 |
| 1" | 25 | 22 | 38 | 33,4 |
| 1 1/4" | 32 | 28 | 48 | 42,2 |
| 1 1/2" | 40 | 33 | 57 | 48,3 |
| 2" | 50 | 44 | 76 | 60,3 |
| 3" | 80 | 64 | 114 | 88,9 |
| 4" | 100 | 86 | 152 | 114,3 |
| 6" | 150 | 129 | 229 | 168,3 |
| 8" | 200 | 171 | 305 | 219,1 |
| 10" | 250 | 213 | 381 | 273,0 |
| 12" | 300 | 257 | 457 | 323,8 |
| 16" | 400 | 343 | 610 | 406,4 |
| 20" | 500 | 429 | 762 | 508,0 |
| 24" | 600 | 514 | 914 | 610,0 |
Los codos de radio corto se utilizan cuando el espacio de instalación es limitado, aunque generan una mayor caída de presión. Su longitud de centro a cara es aproximadamente dos tercios de un codo LR del mismo diámetro.
| NPS (pulgadas) | DN (mm) | Centro a cara — C (mm) | Radio R (mm) | Diámetro exterior OD (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 25 | 25 | 21,3 |
| 3/4" | 20 | 32 | 32 | 26,7 |
| 1" | 25 | 38 | 38 | 33,4 |
| 1 1/4" | 32 | 48 | 48 | 42,2 |
| 1 1/2" | 40 | 57 | 57 | 48,3 |
| 2" | 50 | 76 | 76 | 60,3 |
| 3" | 80 | 114 | 114 | 88,9 |
| 4" | 100 | 152 | 152 | 114,3 |
| 6" | 150 | 229 | 229 | 168,3 |
| 8" | 200 | 305 | 305 | 219,1 |
| 10" | 250 | 381 | 381 | 273,0 |
| 12" | 300 | 457 | 457 | 323,8 |
Nota: los codos SR no se fabrican típicamente por encima de 12" NPS. Para diámetros mayores, se utilizan exclusivamente codos LR o 3D.
Para codos de diámetros ≥ 24" NPS, el método predominante es el forjado hidráulico. El tubo de partida se calienta a 900–1.100 °C y se conforma en un molde mediante una prensa hidráulica. El control de temperatura es crítico: un sobrecalentamiento por encima de 1.100 °C provoca un crecimiento excesivo del grano (grain coarsening), que reduce la tenacidad del material y puede requerir un tratamiento de normalizado posterior para recuperar las propiedades mecánicas.
La velocidad de doblado se mantiene constante para garantizar una distribución uniforme del espesor de pared. La tolerancia aceptable de reducción de espesor en el extradós es de máximo 10 % respecto al espesor nominal, conforme a ASME B16.9.
Para codos LR y 3D de series de producción, se utiliza el método de empuje (push bending) con calentamiento localizado por inducción electromagnética. Una bobina inductora calienta una franja estrecha del tubo a 800–950 °C, mientras un carro empuja el tubo a través de un mandril con el radio deseado. Las ventajas de este método incluyen:
Para codos de 1/2" a 4" NPS, el conformado en frío mediante prensas hidráulicas o mecánicas ofrece la mayor precisión dimensional. Sin embargo, conforme a ASTM A234, todo codo conformado en frío debe recibir tratamiento térmico de normalizado (calentamiento a 870–910 °C, mantenimiento durante 1 hora por cada 25 mm de espesor, y enfriamiento al aire) antes de su suministro.
La soldadura de los codos a la tubería es una operación crítica que debe cumplir con los códigos aplicables (ASME B31.3 para plantas de proceso, ASME B31.4/B31.8 para oleoductos y gasoductos).
| Requisito | Especificación | Notas |
|---|---|---|
| Cualificación del soldador | ASME Sección IX | WPS y PQR aprobados para material P-No. 1, Grupo 1 o 2 |
| Precalentamiento | 100 – 150 °C (espesor > 19 mm) | No obligatorio para espesores menores, pero recomendado bajo 10 °C ambiente |
| Temperatura entre pasadas | máx. 250 °C | Evitar sobrecalentamiento que degrade las propiedades del metal base |
| Control de parámetros | Error ≤ 5 % en corriente y voltaje | Registros de cada cordón de soldadura |
| Inspección NDT | RT 100 % o UT | Tasa de defectos aceptable ≤ 0,01 % de la longitud soldada |
| Tratamiento PWHT | 600 – 650 °C (cuando se requiera) | Tiempo de mantenimiento: 1 hora por cada 25 mm de espesor |
| Dureza post-soldadura | HBW ≤ 200 (ZAC) o ±20 HB vs metal base | Verificación con dureza Brinell o Vickers |
La protección superficial de los codos se selecciona en función del entorno de servicio. En HT PIPE ofrecemos las siguientes opciones:
| Tratamiento | Especificación | Espesor / Nivel | Aplicación típica |
|---|---|---|---|
| Sandblasting | ISO 8501-1 Sa 2½ | Rugosidad 40–70 μm | Base para pintura o recubrimiento |
| Pintura anticorrosiva (epoxi) | Aplicación sobre sandblasting | ≥ 200 μm en seco | Atmósfera industrial, petroquímica |
| Galvanizado en caliente | ASTM A153 | ≥ 85 μm de zinc | Agua, enfriamiento, ambientes marinos |
| Revestimiento 3PE | DIN 30670 / ISO 21809-1 | Epoxy + adhesivo + PE (≥ 2,5 mm) | Enterramiento, gasoductos, ambientes agresivos |
| FBE (Fusion Bonded Epoxy) | AWWA C213 / ISO 21809-2 | ≥ 400 μm | Oleoductos y gasoductos enterrados |
| Transparente (aceite antiherrumbre) | Anticorrosivo temporal | Capa fina | Almacenamiento interior previo a la instalación |
La elección del ángulo y radio de curvatura de un codo afecta directamente al rendimiento hidráulico del sistema. A continuación se presenta una guía de selección basada en criterios de ingeniería.
| Situación de diseño | Recomendación | Razón |
|---|---|---|
| Cambio de dirección estándar en planta de proceso | 90° LR (1,5D) | Equilibrio óptimo entre caída de presión y espacio; es el codo más común |
| Espacio de instalación muy limitado (rack de tuberías) | 90° SR (1D) | Ahorra hasta un 33 % de espacio, pero aumenta la caída de presión |
| Desviación gradual de la línea (evitar impacto del flujo) | 45° LR | Menor turbulencia; ideal antes de bombas o equipos de medición |
| Fluido de alta velocidad o sensible al cizallamiento | 90° 3D | Flujo más uniforme, menor erosión; usado en pulpas y lodos |
| Sistema de vapor de alta presión | 90° LR | Menor concentración de tensiones en el codo; menor riesgo de fatiga |
| Dos cambios de 45° en lugar de un 90° | 2 × 45° LR | Reduce la caída de presión en un 30-40 % vs un solo 90°, con mayor longitud |
La diferencia principal es el radio de curvatura: el LR tiene un radio de 1,5 veces el diámetro nominal (1,5D), mientras que el SR tiene un radio de 1D. Esto significa que un codo LR 6" mide 229 mm de centro a cara, mientras que un SR 6" mide 152 mm. El LR genera menor caída de presión y menor concentración de esfuerzos, pero requiere más espacio. El SR es más compacto pero aumenta la turbulencia del flujo.
Sí, el WPB es apto para vapor saturado y sobrecalentado hasta 427 °C y presiones moderadas. Para vapor de muy alta presión (por encima de 40 bar) y alta temperatura, se recomienda evaluar aceros aleados como ASTM A234 WP11 (1¼Cr-½Mo) o WP22 (2¼Cr-1Mo), que ofrecen mejor resistencia al creep a temperaturas elevadas. Consulte la guía completa de grados A234 para más detalles.
Las tolerancias principales definidas por ASME B16.9 incluyen: diámetro exterior ±1 % (o ±1,5 mm, el que sea mayor), ovalización ≤ 3 % del diámetro exterior, espesor de pared -12,5 % del espesor nominal (tolerancia negativa), y descentramiento de la pared ≤ 3 mm para diámetros hasta 24" NPS. La tolerancia de ángulo es ±0,5° para codos LR 90° y ±1° para codos 45°.
Desde el punto de vista hidráulico, sí. Dos codos 45° separados por un tramo recto generan aproximadamente un 60-70 % de la caída de presión de un solo codo 90°, y reducen las fuerzas sobre los soportes de tubería. Sin embargo, la longitud total requerida es mayor (dos codos + tramo recto intermedio). La decisión depende del espacio disponible y del balance entre eficiencia energética y costos de instalación.
Para la mayoría de las aplicaciones de acero al carbono, el código ASME B31.3 no exige PWHT obligatorio para espesores de soldadura inferiores a 19 mm (3/4"). Sin embargo, cuando se requiere un servicio de temperatura inferior a -29 °C, servicio con H₂S (NACE), o cuando los documentos de diseño del proyecto lo especifiquen, el PWHT a 600-650 °C sí es obligatorio. El tiempo de mantenimiento es de 1 hora por cada 25 mm de espesor de pared.
Para obtener más información sobre la clasificación y las dimensiones de los codos, consulte Codo de Soldadura a Tope
