¿Qué son las bridas?

● Introducción a las bridas

Una brida de tubería conecta tuberías y componentes en un sistema de tuberías mediante el uso de juntas y conexiones atornilladas. Las bridas más comúnmente utilizadas son la brida de cuello soldado, la brida deslizante, la brida ciega, la brida de soldadura por encastre, la brida roscada y la brida de unión solapada (brida RTJ). Este tipo de conexión en una brida de tubería permite un fácil desmontaje y separación para la reparación y el mantenimiento regular. La especificación más común para bridas de acero al carbono y acero inoxidable es ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Las bridas de metal se usan comúnmente para aplicaciones industriales, comerciales e institucionales. Las bridas de tubería de acero están disponibles en una variedad de estilos y clases de presión. Las bridas de metal se clasifican con una clasificación de 150 a 2500 #. Además de especificar la clase de presión, ciertas bridas, como la brida con cuello de soldadura y la brida de soldadura por encastre, también requieren especificar el programa de la tubería. Esto asegura que el orificio de la tubería coincida con el orificio del cuello de soldadura o la brida de soldadura por encastre.

SSM ofrece una amplia variedad de bridas para tuberías en acero al carbono, acero inoxidable y aleación de níquel. También podemos proporcionar bridas especiales, como bridas con cuello de soldadura largo, solicitud de material especial y bridas para tuberías de alto rendimiento.

La clasificación de las bridas se realiza de varias formas alternativas de la siguiente manera;

● Basado en el accesorio de tubería

Las bridas se pueden clasificar según el método de fijación a la tubería como se indica a continuación;

● Soldadura de reborde del cuello

Una brida con cuello para soldar (también llamada "brida con cuello para soldar") es bien conocida por su centro cónico largo, que proporciona resistencia mecánica (útil para resistir el "desgaste" y el "arqueamiento"). Las bridas con cuello para soldar son bridas de alta integridad y están disponibles en todos los tamaños, todos los tipos de cara comunes (plana, elevada, RTJ) y todas las clases. Debido a la resistencia del cubo y la integridad de la soldadura, este tipo de brida es ideal para aplicaciones de temperatura y presión elevadas.

● Bridas deslizantes

Las bridas deslizantes, también conocidas como "bridas con cubo", tienen un cubo con un perfil muy bajo. Este tipo de brida generalmente se conecta a una tubería mediante una o dos soldaduras de filete (una fuera de la brida y otra dentro de la brida), sin embargo, es posible usar una sola soldadura. Las bridas deslizantes se fabrican en muchos tamaños y se prefieren para aplicaciones de baja presión (clase ASME inferior o igual a 600). El tamaño del orificio de una brida deslizable (diámetro interno) es mayor que el de la tubería de conexión, lo que le permite deslizarse/deslizarse sobre la tubería (deslizarse sobre la tubería). No hay una soldadura de penetración completa entre la tubería y la brida, por lo que existen limitaciones para su uso debido a la menor integridad de la soldadura.

● Bridas de soldadura por encastre

Las bridas de soldadura por encastre tienen un encastre en el que se inserta un tubo; la tubería está asegurada por una soldadura de filete ubicada en el exterior del cubo de la brida. Una desventaja significativa con este tipo de brida es que no se considera una junta de alta integridad porque la soldadura es difícil de probar; por lo tanto, las bridas de soldadura por encaje solo son adecuadas para clases bajas a medias (menores o iguales a ASME 600). Debido a su menor integridad e inadecuación para su uso a presiones más altas, las bridas de soldadura por encastre casi siempre tienen caras planas o elevadas. Las bridas de soldadura por encastre están diseñadas para tamaños de tubería nominales pequeños (menor o igual a 4 pulgadas, menor o igual a 10 cm) y son comunes para tamaños de tubería de ½ a 2-pulgadas (tamaños de tubería de 1,3 a 5 cm). La resistencia mecánica de una brida de soldadura por encastre es similar a la de una brida deslizable, pero la brida deslizable puede usar dos soldaduras.

● Brida roscada

El diseño de brida roscada (también llamado "brida atornillada") utiliza una rosca de tornillo para conectar la brida a una tubería. Se corta una rosca macho en un extremo de la tubería mientras que se corta una rosca hembra en el orificio de la brida; luego se enrosca el tubo roscado macho en la brida roscada hembra.

Aunque el diseño de brida roscada está disponible en muchos tamaños y clasificaciones de presión, se usa principalmente para sistemas de tuberías de tamaño pequeño, es decir, menores o iguales a 4 pulgadas. Su uso también suele estar restringido a sistemas no tóxicos, sistemas de baja presión y sistemas de baja temperatura. Las bridas roscadas de ½ pulgada a 2-pulgadas son mucho más comunes que las de 2 pulgadas o más. Debido a sus aplicaciones de baja presión, las bridas roscadas usan solo caras planas y elevadas. No son adecuados para aplicaciones de alta temperatura porque la geometría de la rosca se distorsionaría, lo que a menudo provoca fugas.

● Brida ciega

Se instala una brida ciega (también llamada "brida de placa de cierre") al final de un sistema de tuberías para terminar una tubería. No tiene orificio central (calibre), por lo que no hay flujo a través de la brida. Se puede usar una brida ciega para aislar una tubería, una válvula o un recipiente a presión. Este tipo de brida está disponible en todos los tamaños y clases, y puede usar una cara de junta plana, elevada o tipo anillo.

Una brida ciega puede reemplazar una tapa de soldadura a tope en caso de que se requiera una extensión de la línea de tubería, o en caso de que se requiera una inspección de la tubería (retire la brida ciega para acceder al interior de la tubería). Este tipo de brida también se puede usar como punto de acceso de varillas en sistemas de drenaje. Dependiendo de la aplicación, una brida ciega se puede perforar y usar como brida deslizable, o roscar y usar como brida roscada.

● Brida de unión traslapada (LJF)

Una brida de unión traslapada (LJF) es un conjunto de dos elementos que involucran un extremo corto y una brida anular de unión traslapada (también denominada "brida de unión traslapada"). Para ser técnicamente correcto, el extremo corto no es parte de una brida de unión traslapada. Sin embargo, una brida de junta traslapada siempre se usa junto con un extremo corto, por lo que ambas partes se denominan colectivamente "brida de junta traslapada". Debido a su diseño, las bridas de juntas traslapadas siempre tienen una cara plana con una superficie lisa. Pero, cuando se combina con el extremo corto, la cara de sellado resultante se eleva. Esto ocurre porque la cara de sellado del extremo corto está por encima del plano de empernado de la brida. La brida de unión traslapada no tiene cara de sellado, solo el extremo corto tiene la cara de sellado. La cara de sellado de un extremo corto puede ser plana, dentada o ranurada para permitir una junta tipo anillo.

Para ensamblar una brida de anillo de unión traslapada y un extremo corto, el extremo corto debe deslizarse dentro del orificio del anillo de la brida y luego soldarse a tope a la tubería. Un lado del extremo corto forma la cara de sellado, mientras que el lado opuesto/posterior del extremo corto presiona contra el anillo de la brida de la junta solapada (cuando la brida está ensamblada). El anillo de la brida de la junta traslapada puede girar libremente después de que el extremo corto se suelda a la tubería, esto se debe a que no está unido físicamente al extremo corto. Una vez que se ha ensamblado la junta de brida, el anillo de la junta solapada ya no puede girar libremente.

Otros tipos de bridas que encontrarán muchos ingenieros son los tipos macho y hembra, y machihembrado. Los tipos menos comunes incluyen el orificio, el expansor, la reducción y los diseños de brida de cuello de soldadura larga.

Los extremos de las bridas se pueden atornillar, soldar o traslapar (contacto de metal con metal) a su tubería asociada.

Resumen de tipos de bridas

En la siguiente tabla se ha recopilado información importante sobre los tipos de bridas. Aunque las normas ASME se citan en la tabla, existen normas nacionales e internacionales alternativas (DIN, EN, etc.). Sin embargo, ASME es la organización de estándares de tuberías más ampliamente aceptada y, por esta razón, se han citado sus estándares.

En la siguiente tabla, la columna 'Caras' indica la cara de sellado habitual elegida por tipo de brida. Sin embargo, puede haber excepciones a la regla según el tipo de brida. La tabla debe tratarse como una tabla general, mientras que la información específica debe buscarse en las normas pertinentes.

● Basado en Enfrentar

Hay tres tipos comunes de cara de brida, la unión plana/plana, elevada y tipo anillo (RTJ). Existen otros tipos de cara de brida, principalmente los diseños de lengüeta y ranura (T&G), junta de solape y macho y hembra (M&F), pero estos son menos populares. Los estándares de tuberías definen la geometría exacta, las dimensiones, el material y el acabado superficial de una cara de brida.

Las bridas también se pueden clasificar en función de los revestimientos de la siguiente manera:

● Brida de cara elevada (RF)

Una brida de cara elevada (RF) tiene una cara de sellado de forma circular que sobresale del plano del círculo de pernos de la brida. Las bridas de cara elevada están disponibles en todas las clases de presión y, por lo tanto, para una amplia gama de valores nominales de presión y temperatura. Las bridas RF son el tipo más común de brida empleada en las industrias de ingeniería química y de petróleo y gas.

Las bridas RF utilizan superficies de sellado dentadas con juntas de tipo no metálico o semimetálico. La cara de sellado de una brida RF es desde el diámetro interior de la brida hasta el diámetro exterior de la cara elevada. Una junta típica para bridas RF sería una junta de composición de acero de grafito con una temperatura nominal de hasta 400 ⁰C (750 ⁰F) y una presión nominal de hasta 250 bar (3625 psi).

La altura de la cara elevada sobre el plano de la cara empernada está dictada por la clase de brida y el estándar del que se toma. Para el estándar ASME B16.5, las bridas de acero de las clases 150 y 300 tienen una altura de cara elevada de 1/16 de pulgada (1,6 mm); Las bridas de acero que superan la clase 300 utilizan una cara elevada de 1/4 de pulgada (6,4 mm). En un mundo ideal, la altura de una cara levantada aumentaría a medida que aumenta la clase, pero esto no ocurre en la mayoría de los estándares; sin embargo, es una generalización lógica.

●Brida de cara plana (FF)

Las bridas de cara plana (FF) usan juntas no metálicas (juntas blandas) y siempre deben tener una superficie de sellado dentada. Este tipo de brida es muy adecuado para aplicaciones de baja presión y se utiliza para las clases de presión 125 y 250.

Las juntas se instalan directamente en la cara de sellado frontal de la hoja de la brida, es decir, en el mismo plano que la cara del círculo de empernado. El área de sellado de la junta es desde el diámetro de la brida interior hasta el diámetro de la brida exterior. Los materiales típicos de las juntas blandas suelen estar clasificados para 100 ⁰C (212 ⁰F) y no más de 20 bar (290 psi) de presión. Debido a que las bridas de cara plana usan un área de sellado tan grande, están hechas para encajar. Las juntas de brida de cara plana no pueden girar una vez instaladas debido a las penetraciones del orificio del perno a través de la junta. Debido al gran tamaño de la cara de sellado, las bridas de cara plana son resistentes a la distorsión mecánica (doblado, combado, etc.).

Las bridas de cara plana nunca deben acoplarse con bridas de cara realzada, especialmente si la brida de cara realzada está fabricada con un material más duro.

● Junta tipo anillo (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1,382⁰F). Es posible usar bridas RTJ en todas las clases de presión, pero generalmente se usan para la clase 900 y superior.

La diferencia entre una brida RTJ y una brida de cara elevada es la forma en que se obtiene el sello. Las juntas de metal (duras) se utilizan con bridas RTJ, mientras que las juntas de cara elevada utilizan juntas blandas o semimetálicas. Hay tres grupos principales de juntas tipo anillo, estos son R, RX y BX; nos centraremos en la junta tipo R porque es, con mucho, la más común.

Las juntas RTJ tipo R son de forma circular con un perfil/cuerpo de forma ovalada u octogonal; el perfil octogonal obtiene el sello más eficiente y es el diseño más moderno. Se mecaniza una ranura en la cara de una brida RTJ y la junta asociada se instala en esta ranura. Cuando se ensambla la brida, las dos caras de acoplamiento comprimen la junta hasta que se deforma y se forma un sello de metal con metal. Si la brida está ensamblada correctamente, las dos bridas RTJ de acoplamiento no deben entrar en contacto físico entre sí.

Las juntas RTJ a menudo se fabrican con un material ligeramente más blando que el de la brida. Debido a que el material de la junta es más blando, se deforma a una presión más baja que la brida, lo que garantiza que sea la junta la que se deforme para hacer el sello en lugar de que la brida se deforme alrededor de la junta.

● Lengüeta y ranura (T/G)

Una cara de la brida tiene un anillo elevado (lengüeta) maquinado en la cara de la brida mientras que la brida de acoplamiento tiene una depresión correspondiente (ranura) maquinada en su cara. Las caras machihembradas de estas bridas deben coincidir. Los revestimientos machihembrados están estandarizados en tipos grandes y pequeños. Se diferencian de los machos y hembras en que los diámetros interiores de la lengüeta y la ranura no se extienden hacia la base de la brida, por lo que retienen la junta en su diámetro interior y exterior. Estos se encuentran comúnmente en las tapas de las bombas y en los bonetes de las válvulas. Las juntas machihembradas también tienen la ventaja de que se autoalinean y actúan como depósito para el adhesivo. La junta biselada mantiene el eje de carga en línea con la junta y no requiere una operación de mecanizado importante.

● Masculino y Femenino (M/F)

Con este tipo, las bridas también deben coincidir. Una cara de brida tiene un área que se extiende más allá de la cara de brida normal (macho). La otra brida o brida de acoplamiento tiene una depresión correspondiente (hembra) mecanizada en su cara. El rostro femenino mide 3/16-pulgadas de profundidad, el rostro masculino mide 1/4-pulgadas de alto y ambos tienen un acabado liso. El diámetro exterior de la cara hembra actúa para ubicar y retener la junta. Los revestimientos macho y hembra personalizados se encuentran comúnmente en la carcasa del intercambiador de calor para canalizar y cubrir las bridas. La cara femenina y la cara masculina tienen un acabado liso. El diámetro exterior de la cara hembra actúa para ubicar y retener la junta.

Resumen de la cara de la brida

La siguiente tabla resume las características de las tres caras de brida más comunes.

● Basado en el acabado de la cara

La superficie de la cara de la brida es el área donde se instala el elemento de sellado (junta). Los diseños de superficie de cara de brida más comunes son lisos y dentados. Las superficies de brida de cara plana (FF) y las superficies de brida de cara elevada (RF) requieren dientes si se fabrican según los estándares de la industria.

● Acabado de existencias

El más utilizado de todos los acabados superficiales de bridas, porque en la práctica es adecuado para todas las condiciones de servicio ordinarias. Bajo compresión, la cara blanda de una junta se incrustará en este acabado, lo que ayuda a crear un sello y se genera un alto nivel de fricción entre las superficies de contacto. El acabado de estas bridas se genera con una herramienta de punta redonda de 1,6 mm de radio a una velocidad de avance de 0,8 mm por revolución hasta 12 pulgadas. Para tamaños de 14 pulgadas y mayores, el acabado se realiza con una herramienta de punta redonda de 3,2 mm con un avance de 1,2 mm por revolución.

● Acabado suave

Este acabado no muestra marcas de herramientas visibles. Estos acabados se utilizan normalmente para juntas con revestimientos metálicos, como acero plano de doble revestimiento y metal corrugado. Las superficies lisas se emparejan para crear un sello y dependen de la planitud de las caras opuestas para efectuar un sello. Esto generalmente se logra al tener la superficie de contacto de la junta formada por una ranura en espiral continua (a veces llamada fonográfica) generada por una herramienta de punta redonda de {{0}}.8 mm de radio a una velocidad de avance de {{5} },3 mm por revolución con una profundidad de 0,05 mm. Esto dará como resultado una rugosidad entre Ra 3,2 y 6,3 micrómetros (125 a 250 micropulgadas).

● Acabado dentado

Este también es un surco en espiral continuo o fonográfico, pero se diferencia del acabado estándar en que el surco generalmente se genera usando una herramienta de 90-grados que crea una geometría en "V" con un ángulo dentado de 45 grados. Las estrías previstas en el paramento pueden ser concéntricas o espirales (fonográficas). Se insiste en las estrías concéntricas para el acabado frontal cuando el fluido transportado tiene una densidad muy baja y puede encontrar una vía de fuga a través de la cavidad. El dentado se especifica mediante el número, que es la altura de rugosidad media aritmética (AARH). Este es el promedio aritmético de los valores absolutos de las desviaciones de altura del perfil medidas tomadas dentro de la longitud de muestreo y medidas desde la línea central gráfica.

Las bridas con acabado liso se especifican cuando se especifican juntas metálicas y se proporciona un acabado dentado cuando se proporciona una junta no metálica.

Valores de rugosidad adecuados

Los estándares de la industria dictan valores de rugosidad adecuados, los siguientes se toman del estándar ASME B16.5:

● Basado en material de construcción

Las bridas normalmente se forjan, excepto en muy pocos casos en los que se fabrican a partir de placas. Cuando se utilizan placas para la fabricación, deben ser de calidad soldable. ASME B16.5 permite que solo se fabriquen bridas reductoras y bridas ciegas a partir de placa. Los materiales de construcción normalmente utilizados son los siguientes;

● Basado en la clasificación de presión-temperatura

Las bridas también se clasifican por la clasificación de temperatura de presión en ASME B 16.5 como se muestra a continuación;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Las tablas de clasificación de temperatura de presión, en el estándar ASME B 16.5, especifican la presión manométrica de trabajo sin choque a la que se puede someter la brida a una temperatura particular. Las bridas pueden soportar diferentes presiones a diferentes temperaturas. A medida que aumenta la temperatura, la presión nominal de la brida disminuye. La clase de presión indicada de 150#, 300#, etc. son las clasificaciones básicas y las bridas pueden soportar presiones más altas a temperaturas más bajas. ASME B 16.5 indica las presiones permitidas para varios materiales de construcción frente a la temperatura. ASME B16.5 no recomienda el uso de bridas n.º 150 por encima de los 400 grados F (200 grados). La clase de presión o clasificación para bridas se dará en libras. Se utilizan diferentes nombres para indicar una clase de presión. Por ejemplo: 150 Lb o 150 Lbs o 150# o Clase 150, todos son medios iguales.

● CONCLUSIÓN

Puede distinguir entre los diferentes tipos de bridas, características de fabricación y rendimiento anteriores. Puede elegir la brida de acero adecuada fabricada con diferentes materiales como acero inoxidable, acero de baja aleación, acero al carbono, acero dúplex o muchos más.

Es fundamental elegir la brida correcta con el material correcto y conocer los elementos a los que se enfrenta durante la aplicación que utiliza el método de tubería. Esperamos que este blog lo ayude a identificar las cosas clave antes de comprar bridas.