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FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

MECANISMOS DE UNIÓN DE TUBERIAS CON BRIDAS

ÍNDICE TEÓRICO:  ÍNDICE TEÓRICO……………………………………………………………………………….……………PÁGINA 2  ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………….………………...PÁGINA 4  INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..……………..…………………PÁGINA 5  GENERALIDADES………………………………………………..………………………………………….PÁGINA 6  PARTES PRINCIPALES DE UNA BRIDA……………………………………………………………..PÁGINA 6  CLASIFICACIÓN DE LAS BRIDAS……………………………………………………………………...PÁGINA 6  TIPOS DE BRIDAS……………………………………………………………………………………………PÁGINA 6 

BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR (WELDING NECK)………………...…….PÁGINA 7



BRIDAS DESLIZANTES (SLIP-ON)………………………………………………………….PÁGINA 8



BRIDAS CIEGAS (BLIND)…………………………………………………………………….PÁGINA 8



BRIDAS CON ASIENTO PARA SOLDAR (SOCKET WELDING)…………………PÁGINA 9

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BRIDAS ROSCADAS (THREADED)……………………………….....…………………PÁGINA 10



BRIDAS PARA JUNTA CON SOLAPA (LAP-JOINT)……………………………….PÁGINA 10



BRIDAS DE ORIFICIO………………………………………….………………………………PÁGINA 11

 TIPOS DE JUNTAS EN LAS BRIDAS………………………….……………………………………..PÁGINA 12 

CARA LEVANTADA (RF = RAISED FACE)……………………………………………..PÁGINA 12



CARA PLANA (FF = FLAT FACE)………………………………….……………………….PÁGINA 12



CARA PARA JUNTA DE ANILLO (RJ = RING JOINT)………………………………PÁGINA 13



CARA PARA JUNTA DE ANILLO TIPO LENTEJA…………………………………….PÁGINA 13

 CLASES DE BRIDAS……………………………………………………………………………………….PÁGINA 14

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 NORMAS DE FABRICACIÓN PARA BRIDAS……………………………………….……………PÁGINA 15 

BRIDAS ASME/ANSI (NORMA ESTADOUNIDENSE)………………….…………PÁGINA 15



OTRAS NORMAS……………………………………………………………………………….PÁGINA 15

 DIMENSIONES Y TOLERANCIAS ASME…………………………………………………………..PÁGINA 15  DESCRIPCIÓN DE UNA BRIDA……………………………………………………………………….PÁGINA 16  UNIONES MEDIANTE BRIDADAS…………………………………………………………………..PÁGINA 18  MONTAJE DE UNA BRIDA…………………………………………………………………………..…PÁGINA 20 

LIMPIAR Y EXAMINAR LOS COMPONENTES DE MONTAJE………………….PÁGINA 20

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ALINEAR LAS BRIDAS…………………………………………………………………………PÁGINA 21

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INSTALAR LA JUNTA………………………………………………………………………….PÁGINA 21

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CONTROL DE LA FRICCIÓN DE LOS TORNILLOS…………………………………..PÁGINA 22

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CONTROL DE LA FIJACIÓN DEL TORNILLO………………………………..………..PÁGINA 22

 MANTENIMIENTO DE LAS BRIDAS…………………………………..…………………………...PÁGINA 23  UNIÓN POR BRIDAS EN TUBOS DE PE. DIMENSIONES Y SOLUCIONES……….….PÁGINA 24 

SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DE BRIDAS BAJO ALTA PRESIÓN…….….PÁGINA 27

 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………………………………….PÁGINA 28

ÍNDICE DE FIGURAS:  FIGURA N° 1: UNIÓN DE TUBERÍAS CON BRIDAS………………………………………….…PÁGINA 5

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 FIGURA N° 2: BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR………..……………………………….PÁGINA 7  FIGURA N° 3: BRIDAS DESLIZANTES……………………………………….……………………….PÁGINA 8  FIGURA N° 4: BRIDA CIEGA…………………………………………………………………………….PÁGINA 9  FIGURA N° 5: BRIDA CON ASIENTO PARA SOLDAR………………………………………….PÁGINA 9  FIGURA N° 6: BRIDA ROSCADA………………………………...………………………………….PÁGINA 10  FIGURA N° 7: BRIDA PARA JUNTA CON SOLAPA……………………………………………PÁGINA 11  FIGURA N° 8: BRIDA DE ORIFICIO…………………………….……………………………………PÁGINA 11  FIGURA N° 9: JUNTA DE CARA LEVANTADA………………………………………………….PÁGINA 12  FIGURA N° 10: JUNTA DE CARA PLANA……………………………………..………………….PÁGINA 13  FIGURA N° 11: CARA PARA JUNTA DE ANILLO………………………………………………PÁGINA 13  FIGURA N° 12: CARA STUB-END-JOINT………………………………………………………….PÁGINA 14  FIGURA N° 13: CLASES DE BRIDAS…………………………………………………………………PÁGINA 14  FIGURA N° 14: CUADRO DE PRESIÓN VS TEMPERATURA……………….……………..PÁGINA 17  FIGURA N° 15: COMO AJUSTAR LOS PERNOS DE UNA BRIDA………….…………….PÁGINA 18  FIGURA N° 16: DIMENSIONES DE BOQUILLAS BRIDA……………………….…………..PÁGINA 19  FIGURA N° 17: MONTAJE DE UNA BRIDA………………………………………….………….PÁGINA 20  FIGURA N° 18: INSTALACIÓN DE LA JUNTA………………………………………..…………PÁGINA 22  FIGURA N° 19: FIJACIÓN DE TORNILLOS EN LA BRIDA………………………….……….PÁGINA 23  FIGURA N° 20: MANTENIMIENTO DE LAS BRIDA………………………………….……….PÁGINA 23  FIGURA N° 21: INSTRUCCIONES DE AJUSTE DE UNA BRIDA…………………..……….PÁGINA24  FIGURA N° 22: UNIÓN POR BRIDAS EN TUBOS PE…………………………………..…….PÁGINA 25  FIGURA N° 23: INSTRUCCIONES DE UNIÓN DE BRIDAS……………………………..…..PÁGINA 25  FIGURA N° 24……………………………………………………………………………………………....PÁGINA 26  FIGURA N° 25: SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE BRIDAS BAJO ALTA PRESIÓN….PÁGINA 27

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I.

INTRODUCCION: Una brida es un disco circular que se suelda al extremo de un tubo y permite que este sea atornillado a otro tubo. Utilizados normalmente en tuberías de agua y combustible, las dos bridas serán atornilladas con una junta entre ellas. La brida tendrá agujeros para tornillos alrededor de todo el perímetro y será utilizada para crear empalmes, uniones T y juntas. El diseño de las bridas es uniforme en un tamaño dado, sin importar los materiales utilizados para crearlos. Esto permite que una brida negra para tubería de 15 cm coincida de forma perfecta con una brida de acero inoxidable. Las bridas tienen un acabado dentado en la parte interior de la superficie de acoplamiento, que permite a la brida sentarse en el material de junta. Esto garantiza un sellado perfecto entre los dos tubos.

BRIDA: es el elemento que une dos componentes de un sistema de tuberías, permitiendo ser desmontado sin operaciones destructivas, gracias a una circunferencia de agujeros a través de los cuales se montan pernos de unión. Las bridas son aquellos elementos de la línea de tuberías, destinados a permitir la unión de las partes que conforman esta instalación, ya sean tubería, válvulas, bombas u otro equipo que forme parte de estas instalaciones. La brida es un elemento que puede proveerse como una parte separada o venir unida desde fabrica a un elemento para su instalación, ya sea una válvula o un tubo, etc. Existe una diversidad de diseños, dimensiones, materiales y normas de fabricación.

Figura N° 1: Unión de tuberías con bridas

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II.

GENERALIDADES:  Por la gran variedad de bridas que existen nos hace considerar un apartado diferente al de los accesorios forjados, aunque están encuadradas dentro de los mismos.  Se emplea fundamentalmente para unir tuberías con válvulas, tuberías de equipos, etc., con el fin de facilitar el montaje y el desmontaje de las tuberías.  La norma que define las dimensiones de las bridas más utilizadas es norma ANSI B.16.5, aunque existen otras normas dimensionales como la MSS-P-44, la AWWA, la API, etc.  Se unen siempre con pernos y juntas entre las caras de contacto, para asegurar una hermeticidad que evite las fugas de fluido transportado.  El mínimo de huecos para pernos es siempre cuatro y, según aumenta el diámetro nominal y/o la presión, va aumentando el número de hueco, siempre en múltiplos de cuatro.

III.

PARTES PRINCIPALES:  Ala  Cuello  Diámetro de pernos  Cara

IV.

CLASIFICACION DE LAS BRIDAS: Las bridas se pueden clasificar por los tres factores más importantes que las definen tales como tipo, presión y forma de sellado.

V.

Tipos de bridas: La clasificación más general es la realizada en base al diseño. Estas son:  Bridas con cuello para soldar (welding neck)  Bridas deslizantes (slip-on)  Bridas ciegas (blind)

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 Bridas con asiento para soldar (socket welding)  Bridas roscadas (threaded)  Bridas para junta con solapa (lap-joint)  Bridas de orificio:  Brida loca (lap-joint)

1. BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR (WELDING NECK): Estas bridas se diferencian de los otros tipos por su largo cuello cónico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente; el interior del tubo tiene igual diámetro que el interior de la brida, esta característica proporciona un conducto de sección prácticamente constante, sin posibilidades de producir turbulencias en los gases o líquidos que por el circulan.

El cuello largo y la suave transición del espesor del mismo, otorgan a este tipo de bridas, características de fortaleza aptas en sectores de tuberías sometidos a esfuerzos de flexión, producto de las expansiones en línea. Las bridas con cuello para soldar o Welding Neck (WN) son recomendadas para servicios severos, sea por alta temperatura, altas presiones, por ser líquidos inflamables, corrosivos o tóxicos, o en aquellos servicios donde las fugas de cualquier tipo deben mantenerse al mínimo. Además la soldadura a tope entre la brida WN y la cañería, también llamada en inglés buttweld, permite ser inspeccionada por métodos radiográficos o ultrasónicos. Estos ensayos de inspección de soldaduras solo pueden ser realizados en este tipo de bridas y no en las otras, lo que da a las bridas WN mayor confiabilidad y seguridad en su uso. Por último la soldadura a tope entre la brida y la cañería tiene una buena resistencia a la fatiga y no induce puntos locales de stress. Aplicaciones típicas: Líneas de agua, vapor, petróleo, gas natural, hidrocarburos refinados, condensados, redes de incendio, aire comprimido, etc. Es el tipo de brida utilizado por excelencia en la industria de la refinación de petróleo.

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Ventajas: presiones alta, mínimas filtraciones, alta carga. Desventajas: necesitan más espacio para ser montadas en la línea, tienen un costo más alto ($). Se fabrican en acero al carbono, acero Inoxidable y en aleaciones especiales.

Figura 2: Bridas con cuello para soldar

Figura 2: Bridas con cuello para soldar

Tabla 1: brida con cuello para soldar según la norma ANSI

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Tabla 2: brida con cuello para soldar según la norma DIN

2. BRIDAS DESLIZANTES (SLIP-ON): Las bridas deslizables también conocidas usualmente por su nombre en inglés Slip On Flange. Las mismas son preferidas por muchos usuarios frente a las bridas Welding Neck por su bajo costo inicial y facilidad de instalación. Existen en un amplio rango de diámetros y para bajas presiones. La unión entre la cañería y la brida se logra mediante una doble soldadura. El caño ingresa dentro de la brida y se suelda a filete el borde de la brida con el borde exterior del caño y también se suelda a filete el interior de la brida al extremo del caño. La resistencia calculada bajo presión es aproximadamente 2/3 de una brida Welding Neck. Las bridas Slip On requieren muy poco espacio longitudinal en la línea para ser montadas. Aplicaciones típicas: Son utilizadas fluidos a baja presión y de bajo riesgo en caso de fugas. Es usual encontrarlas en líneas de agua de enfriamiento, líneas de agua en caso de incendio, líneas de aire comprimido a baja presión y líneas de proceso como vapor, petróleo, gases, condesados, etc, siempre que estén a baja presión. Ventajas: Bajo costo inicial y facilidad en el montaje. Ocupan el mínimo espacio longitudinal para una brida. Existen en un amplio rango de diámetros.

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Desventajas: No se recomiendan para altas presiones. No se recomiendan para fluidos peligrosos en caso de fugas dado que no pueden radiografiarse las costuras de la soldadura.

Figura 3: Bridas deslizantes

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3. BRIDAS CIEGAS (BLIND): Están destinadas a cerrar extremos de tubería, válvulas o aberturas de recipientes, sometidos a variadas presiones de trabajo. Desde el punto de vista técnico, este tipo de bridas, es el que soporta condiciones de trabajo más severas (particularmente las de mayores dimensiones), debido a un esfuerzo de flexión que se produce en el centro de la brida. En los terminales, donde la temperatura sea un factor de trabajo o actúen esfuerzos variantes o cíclicos, es aconsejable efectuar los cierres mediante el acople de bridas con cuello y ciegas. La brida ciega también es una pieza completamente sólida sin orificio para fluido, y se une a las tuberías mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual diámetro, cara y resistencia. En ocasiones son utilizados para reducir de diámetro, en donde el flange es perforado a la dimensión requerida y montado en forma semejante a un flange slip-on. Aplicaciones: líneas de agua, vapor, petróleo y gas en general, condensados, redes de incendio, aire comprimido, etc. Se fabrican en acero al carbono, acero Inoxidable y en aleaciones especiales.

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Figura N° 4: Brida ciega

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4. BRIDAS CON ASIENTO PARA SOLDAR (SOCKET WELDING): Su mayor rango de aplicación radica en tuberías de dimensiones pequeñas que conduzcan fluidos a altas presiones. De allí que las normas. ANSI B16.5 aconsejan su uso en tubos de hasta 3” de diámetro en las series 150, 300, 600, y de hasta 2 ½” en la serie 1500. En estas bridas el tubo penetra dentro del cubo hasta hacer contacto con el asiento –que posee igual diámetro interior que el tubo- quedando así un conducto suave y sin cavidades. La fijación de la brida al tubo se realiza practicando un cordón de soldadura alrededor del cubo. Es frecuente el uso de estas bridas en tuberías destinadas a procesos químicos, por su particular característica de conceder al conducto una sección constante. Aplicaciones típicas: Son utilizadas en un rango amplio de fluidos desde líneas de agua, condensado, vapor, petróleo, gas, redes de incendio y aire comprimido y un amplio rango de presiones. Ventajas: resiste altas presiones.

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Desventajas: Recomendable sólo para pequeños diámetros, costo más elevado que los slip-on.

Figura N° 5: Brida con asiento para soldar

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5. BRIDAS ROSCADAS (THREADED) Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan en líneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presión y poca corrosión, no es adecuada para servicios que impliquen fatigas térmicas. Si bien presentan la característica de no llevar soldadura –lo cual permite un fácil y rápido montaje- deben ser destinadas a aplicaciones especiales (por ejemplo, en tuberías donde existan altas presiones y temperatura ambiente). No es conveniente utilizarlas en conductos donde se produzcan considerables variaciones de temperatura, ya que por efectos de la dilatación de la tubería, pueden crearse pérdidas a través del roscado al cabo de un corto período de trabajo. Aplicaciones: líneas de agua, petróleo y gas en general, redes de incendio, aire comprimido, etc. Ventajas: montaje en zonas donde existan riesgos de incendio. Desventajas: no es recomendable en líneas que tengan temperaturas elevadas y flexiones laterales.

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Figura 5: Brida roscada

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6. BRIDAS PARA JUNTA CON SOLAPA (LAP-JOINT) Son bridas destinadas a usos muy particulares. Ellas producen el esfuerzo de acople a sectores de tubos solapados, que posteriormente se sueldan a los tubos que conformarán la línea. La capacidad de absorber esfuerzos, puede considerarse muy similar a la de las bridas deslizantes. Generalmente, se colocan en tuberías de aceros comunes o especiales que necesiten ser sometidas con frecuencia a desmontajes para inspección o limpieza. La facilidad para girar las bridas, y alinear así los agujeros para bulones, simplifica la tarea, especialmente cuando las tuberías son de gran diámetro. No es aconsejable su uso en líneas que están sometidas a severos esfuerzos de flexión. Tienen un costo mayor comparado al flange welding neck.

Aplicaciones: líneas de agua, vapor, petróleo en general, condensados, gas en general, redes de incendio, aire comprimido, etc. Ventajas: facilidad para alinear los pernos de sujeción, unir cañerías de gran diámetro o cañerías especialmente rígidas.

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Desventajas: en puntos con constantes flexiones.

Figura N° 7: Brida para junta con solapa

7. BRIDAS DE ORIFICIO: Están destinadas a ser colocadas en puntos de la línea donde existen instrumentos de medición. Son básicamente iguales a las bridas con cuello para soldar, deslizantes o roscadas; la selección del tipo de brida está en función de las condiciones de trabajo de la tubería. Radicalmente tienen dos agujeros roscados para conectar los medidores. Frecuentemente es necesario separar el par de bridas para extraer la placa de orificio; la separación se logra merced al sistema de extracción que posee, conformado por un bulón con su correspondiente tuerca alojada en una ranura practicada en la brida. Existe otro sistema de extracción, en el cual el bulón realiza el esfuerzo de separación a través de un agujero roscado practicado en la brida. Este sistema tiene una desventaja con respecto al anterior, ya que cuando se deteriora la rosca, se inutiliza la brida para tal función.

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Figura N° 8: Brida de orificio

VI.

TIPOS DE ASIENTOS DE BRIDAS: Otro parámetro importante para definir una brida son las caras. Existen principalmente cinco tipos de bridas las cuales podemos ver a continuación  Cara con resalto (RF = Raised Face)  Cara Plana (FF = Flat Face)  Cara para junta de anillo (RJ = Ring Joint)  Cara para junta de anillo tipo lenteja (LSF = Lens Shaped Face)

A. CARA CON RESALTO (RF): Este tipo de cara es el más utilizado, representa un 80% sobre los demás. Las bridas con caras con resalto o levantada son el tipo más común usados en plantas de procesado, y son fáciles de identificar. Si nos referimos a ella como cara con resalto es porque las superficies de contacto poseen un resalto alrededor del agujero central. Este tipo de unión permite el uso de diversos tipos de juntas.

Figura N° 9: Junta de cara levantada

B. CARA PLANA (FF):

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Las bridas con la cara plana tienen la superficie de la junta en el mismo plano que el círculo donde se fijan los tornillos. Las aplicaciones que utilizan bridas de cara plana son frecuentemente aquellos en los que la brida de unión o de la brida de ajuste está hecho de una pieza de fundición.

Figura N° 10: Brida de cara plana

C. CARA PARA JUNTA DE ANILLO (RJ): Este es uno de los encaramientos más caros, pero el más eficiente en servicio de alta presión y temperatura garantizando una muy buena estanqueidad. La cara de la brida presenta un surco o ranura para el alojamiento de la junta metálica, que puede ser de sección ovalada u octagonal y que debe tener una dureza menor quela brida

Figura N° 11: cara para junta de anillo

D. CARA STUB-END Y LAP-JOINT:

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Este tipo de encaramiento viene dado por la combinación de la brida deslizante y el accesorio STUB-END que hace las veces de resalte. La cara del flange no sella contra la empaquetadura sino que es la cara del stub-end la que entra en contacto y sella contra la empaquetadura. Ambos flanges en una unión son iguales.

Figura N° 12: cara STUB-END-JOINT

E. MACHO Y HEMBRA: VII.

CLASES, DIMENSIONES Y TOLERANCIAS a) Clases: La mayoría de las normativas divide sus bridas según clases de presión, dependiendo de los diferentes rangos de presión que pueden soportar. Las clases de presión más comunes son #150, #300, #600, #900, #1500, #2500 y #3000 de acuerdo con la normativa ASME. Para otras normativas, como la DIN, estas clases de presión vienen definidas por el acrónimo PN seguido de la máxima presión admisible por la brida en bares, como por ejemplo, PN10, PN16, PN20, PN25, PN40, PN50, PN100, PN150, PN250 o PN420. Al igual que pasa con las bridas de distintas normativas, las bridas de distintas clases de presión no suelen ser intercambiables. El concepto de las bridas gusta claridad. Una brida Clase 300 puede soportar más presión que una brida Clase 150, debido a una brida Clase 300 se construye con más metal y puede soportar más presión. Sin embargo, hay un número de factores que pueden afectar la capacidad de presión de una brida.

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La clase de presión o Clasificación de las bridas serán en libras. Diferentes nombres se utilizan para indicar una clase de presión. Por ejemplo: 150 lb o 150 libras o 150 o Clase # 150, todos los medios de la misma. Cuanto mayor es la clase de presión de las bridas de una red de tuberías, mayor resistencia presentará dicha red al efecto conjunto de la presión y la temperatura. Así, por ejemplo, un sistema con clase 150# difícilmente soportaría unas condiciones de presión y temperatura de 30 bar y 150 °C, mientras que una clase 300# sería la ideal para esas condiciones. Cuanto mayor es la clase de tuberías de una brida, mayor es su precio, por lo que resultaría un gasto no justificado el empleo de unas bridas de 600# para este caso concreto.

Figura N° 13: Clases de bridas

b) Dimensiones y tolerancias: La norma más frecuentemente usada en nuestro medio proviene de USA. Actualmente es conocida como ASME B16.5-1996 y se refiere a flanges para cañerías y flanges integrados a fittings, válvulas, bombas etc.

Esta norma ha sufrido una evolución en el tiempo desde su nombre inicial ASA B16e-1932, pasando por ANSI B16.5-1973 hasta ANSIB16.5-1981, luego por ASME/ANSI B16.5-1988y finalmente ASME B16.5-1996. Es por eso que algunos usuarios hablan de flanges ASA, flanges ANSI y flanges ASME para referirse a la misma norma de dimensiones y tolerancias.

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La norma ASME B16.5-1996, también habla de los materiales utilizables para la fabricación de flanges pero en referencia a las normas de fabricación ASTM recomendadas en cada caso. Los materiales los divide en 34 grupos: 1.1 a 1.14, 2.1 a2.8, 3.1 a 3.16 existiendo en la norma, para cada grupo, una tabla temperatura-presión diferente que describe la máxima presión de trabajo recomendada para cada temperatura.

La norma ASME B16.5-1996 describe las diversas formas de flanges y fittings con flange integrado, dando todas sus dimensiones y tolerancias en cada caso. También se refiere a las dimensiones de los distintos tipos de caras o uniones y a los materiales y dimensiones de los diversos tipos de empaquetaduras.

Hace referencia a los pernos y/o espárragos con sus tuercas, recomendados, como también a sus normas ASTM de fabricación y normas ASME para las dimensiones. Para los flanges con hilo, da los detalles de dimensiones haciendo referencia a la norma para hilo (conocido como NPT): ANSI/ASME B1.20.1-1983, reafirmada en 1992.El caso particular de los flanges de orificio (para la medición de flujos) es cubierto por la norma ASME B16.36-1996, que en sus aspectos generales hace referencia a la norma ASME B16.5-1996.

VIII.

NORMAS: Las normas de flanges han sido estudiadas y publicadas por diversas instituciones como ASTM (en lo referente a fabricación y materiales), ASME/ANSI (en lo referente a medidas, tolerancias y presiones de trabajo), MSS (en lo referente a medidas) y otras como API (para aplicaciones en industria de petróleo), AWWA (para líneas de cañerías de agua potable), DIN (normas alemanas para dimensiones, fabricación y materiales). Las más utilizadas en el mercado nacional, son las americanas ASTM y ASME/ANSI y en menor grado las alemanas DIN. ASTM American Society for Testing and Materials. ASME American Society of Mechanical Engineers. ANSI American National Standards Institut, Inc. DIN Deutsches Institut fur Normung. MSS Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industry. AWWA American Waterworks Association. API American Petroleum Institute.

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IX.

COMO IDENTIFICAR UNA BRIDA:

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X.

DESCRIPCION DE UNA BRIDA:  Nombre (Flange, pipe)  Tamaño nominal (NPS)  Tipo de conexión (Type) WN, SW, THD, SLIP-ON Etc.  Clase (Class) 150, 300, 600, 900 Etc.  Cara (Face) RF, RFS, FF, LSF, Etc.  Cédula (Schedule) para bridas tipo WN y SW  Norma de construcción y grado del material (Material standard: A105, A182Gr.F5. A182 GR.F304 Etc.  Estándar de la brida (Flange standard) ANSI B16.5  Condiciones especiales Certificaciones, empaque estampado Etc.

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XI.

UNIONES MEDIANTE BRIDAS: En los puntos donde la tubería se conecta a equipos (tanques, bombas, válvulas etc.) o en tramos muy largos de tuberías; se deberán colocar uniones bridadas para facilidad de operación. La unión de las bridas se hace mediante una serie de pernos y tuercas que conjuntamente con un empaque “gasket” entre ambas bridas sellan la unión a prueba de presión (evitando fugas por alta presión). Los empaques son fabricados de diferentes materiales más blandos que los del acero de las mismas bridas. Cuando el empaque es atrapado entre las dos bridas, esta es aplastada y por tanto evitara cualquier tipo de fugas del flujo hacia el exterior. Un importante procedimiento para observar cuando se va a ajustar los pernos entre dos bridas es que debe distribuirse uniformemente la presión en los pernos, es decir ninguna región de la brida debe recibir mayor presión que las otras regiones. En palabras ideales, debemos ajustar todos los pernos con la misma fuerza simultáneamente. Sin embargo, esto es imposible con una sola llave, la mejor alternativa es ajustar los pernos con una secuencia alternada, y poco a poco ir aumentando la fuerza de ajuste poco a poco en todos los pernos. Una muy ilustrativa forma de ajustar los pernos es mostrada en el siguiente diagrama (los números indican el orden en el cual los pernos deberían ser ajustados).

Figura N° 15: como ajustar los pernos de una brida

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Dimensiones de boquillas bridadas

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XII.

Figura N° 16: dimensiones de boquillas brida

MONTAJE DE UNA BRIDA:

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Las Directivas actuales para controlar las emisiones y eliminar por completo las fugas en las tuberías y los conjuntos de recipientes a presión han conducido a actividades orientadas a la plena comprensión de las complejidades que afectan el atornillado. El montaje de una brida atornillada parece relativamente simple, pero la integridad de la unión depende en gran medida de la habilidad y aplicación del instalador. Una inspección adecuada y la selección de materiales, junto con una técnica de montaje documentada, segura y controlada son fundamentales para asegurar un montaje atornillado fiable.

Figura N° 17: montaje de una brida

Hay que seguir estos 5 pasos para el proceso de montaje: 1. Limpiar y examinar los componentes de montaje: Se debe tener una extremada precaución en la eliminación de cualquier elemento en la brida, protegiendo la superficie de la cara de asiento, para no golpearla ni arrastrarla, puesto que se dañaría. Cuando se guarden bridas desmontables, no poner la cara de la brida contra una superficie áspera, como el hormigón, el asfalto o una rejilla de acero. Se debe depositar en madera sólida u otro tipo de material fuerte pero no abrasivo. Si las bridas van a quedar expuestas a la intemperie, se debe aplicar un aceite suave a la cara de la brida y a la superficie de tuerca para la protección contra la corrosión. El spray lubricante comercial no es adecuado para este propósito, ya que es principalmente un disolvente. Si el tiempo de almacenamiento va a ser prolongado, es preferible aplicar grasa pesada.

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Retire todos los materiales extraños de las superficies de asiento, bridas de sujeción, tuercas y arandelas utilizando herramientas que no dañen el equipo. La limpieza de la brida debe tener lugar en una vía o dirección que se corresponde con la trayectoria dentada y no a través de las estrías. Examine superficies de las bridas para ver si hay corrosión por picadura, grietas, las puntuaciones radiales, marcas de herramientas pesadas o cualquier cosa que pudiera impedir asentar la junta. Siempre que sea posible, utilice una regla para comprobar si hay deformaciones. Quitar la pintura vieja y el lubricante de la superficie de la tuerca de sustentación de las alas. Examine defectos en los elementos de sujeción, tuercas y arandelas, tales como rebabas o grietas.

1. Alinear las bridas: Alinear las caras de las bridas y los agujeros de los pernos sin uso de fuerza excesiva, reportando cualquier falta de alineación. Cuando la alineación no es posible sin una fuerza excesiva, los métodos de alineación aceptables incluyen la eliminación y la reinstalación del equipo en la posición correcta o uso uniforme de calor para aliviar las tensiones.

La alineación correcta permite el máximo contacto de la superficie de asiento, la máxima oportunidad para la carga de la junta uniforme y reducir la fricción entre la tuerca y la brida.

2. Instalar la junta: Asegúrese de que la junta es del tamaño y material para el montaje. Asegúrese de que la junta esté libre de defectos. Deben ser transportados al lugar de trabajo de una manera que se mantenga protegida, hasta el tiempo de instalación.

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Los tornillos y arandelas se deben comprobar para el diámetro apropiado, la longitud, hilos por pulgada, el grado y condición. Introduzca con cuidado la junta, centrada de manera apropiada entre las bridas. No obligue a la junta. Algunas juntas grandes pueden requerir el uso de un adhesivo para mantener en su lugar. El adhesivo debe ser aprobado por el fabricante, los ingenieros de proceso y el metalúrgico. Cinta adhesiva, petróleo, compuestos de junta o agentes de liberación no se recomiendan para este propósito. Se debe tener cuidado de mantener los materiales no deseados fuera del proceso. Los tornillos deben ser colocados en los agujeros del perno de manera que protejan las roscas. Las Tuercas deben ser ensambladas con la superficie de apoyo plana contra la brida o arandela. Cuando está montado, los tornillos deben tener el mismo perfil en ambos lados, pasando a través de la brida en ángulo recto. Las arandelas deben descansar paralelas a la superficie de la brida. Traiga las bridas lentamente, en ángulo recto y con cuidado, asegurándose de que la junta no quede pillada o dañada.

Figura N° 18: instalación de la junta

3. Control de la fricción de los tornillos: Usar un lubricante especificado o aprobado, adecuado para el servicio. Aplicar el lubricante generosa y uniformemente a todo contacto con rosca, tuerca y arandela. Excepto cuando se instala en los agujeros roscados, aplicar lubricante después de que el tornillo está instalado en las bridas asegura que la contaminación de la brida o la junta no se produce.

4. Control de la fijación del tornillo:

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Consultar el torque o especificaciones de tensado del fabricante de la junta o del departamento de ingeniería de la compañía para orientarse. Primero, contactar la junta usando solo fuerza suficiente para tensar los tornillos ligeramente y estabilizar el montaje Apretar los tornillos con una llave de estrella, comprobando que la brida está sujeta incluso a intervalos de noventa grados. No debería haber en esta fase una compresión de la junta importante. Una vez que el montaje está estabilizado, aplicar solo una fuerza de tensado o apriete media (20 a 50 por ciento del objetivo carga) usando la misma llave de estrella. En la siguiente pasada, aumentar la fuerza a un fuerza amplia pero restringida (60 o 70 por ciento). A continuación incrementar la fuerza hasta acercarse a una fuera plena (90 o 100 por cien de la carga)

Figura N° 19: fijación de tornillos en la brida

XIII.

MANTENIMIENTO DE LAS BRIDAS: En instalaciones de conducciones industriales, las conexiones de bridas pueden estar sujetas a problemas de corrosión y filtraciones. Las bridas pueden también requerir un mantenimiento regular en profundidad. La solución es nuestro sistema de protección de bridas: REMOVE FLANGEBELT

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Figura N° 20: mantenimiento de las brida

 Especificaciones: Fabricado en acero inoxidable (diversos grados). El revestimiento interior puede ser de una densa espuma o de Teflon que ofrece un sólido sellado estanco. Remove Flangebelt puede estar equipado con una probeta de vidrio como dispositivo sellado de detección de fugas.  Las mayores ventajas de nuestro sistema son: 

Reduce la formación de óxido



No hay corrosión, ya que el óxido no se puede desarrollar en las partes donde se apoya la brida.



Se puede reutilizar varias veces después de desmontarlo.



Se pueden detectar las fugas en bridas aisladas.



Expectativa de larga duración.

 Instrucciones de ajuste: Coloque REMOVE FLANGEBELT alrededor de la brida utilizando un destornillador en el sistema de fijación, apriete el REMOVE FLANGEBELT® hasta que quede perfectamente ajustado. Hay disponible un sistema opcional de detección de fugas: boquilla pequeña y/o botella

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Figura N° 21: instrucciones de ajuste de una brida

UNIÓN POR BRIDAS EN TUBOS DE PE. DIMENSIONES Y SOLUCIONES: Para conectar con bridas los tubos de PE a otros Tubos, Válvulas, Accesorios, etc., hay que tener en cuenta además de la presión nominal, el diámetro entre agujeros (K) y el nº de agujeros. El Paso nominal es un número teórico, que aproximadamente coincide con el diámetro interior del tubo. Todos sabemos que el diámetro nominal en tubos de plástico es el diámetro exterior. Esto no reviste más problema que el tenerlo en cuenta al considerar los diferentes diámetros interiores que tendremos según la Presión Nominal (PN) si estamos realizando la unión por bridas en una tubería de PE.

Figura N° 22: unión por bridas en tubos PE

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Para PN 10 solamente se utilizan 8 tornillos. Se recomienda utilizar bridas locas recubiertas de PP con alma de acero, para evitar la oxidación y corrosión. El problema se presenta cuando unimos tuberías de PE con unión embridada con tubos de otros materiales o de válvulas, accesorios, etc. Lo más habitual es soldar un porta brida de PE para alojar la brida loca correspondiente. A cada diámetro nominal (DN) del tubo de PE le corresponde una brida, la cual se define por su paso nominal, diámetro entre agujeros (K) y nº de agujeros (ver la primera tabla). Por tanto la otra brida, válvula o accesorio a conectar deberán tener el mismo paso nominal, diámetro entre agujeros (K) y nº de agujeros que la brida loca o sino, se deberán incluir los accesorios de reducción/ampliación necesarios. Una vez superado lo anterior, viene otro problema y es que la brida evidentemente encajará a la perfección en la válvula o accesorio o a montar, pero el diámetro interior del porta bridas será el de la tubería de PE y que no siempre coincide con el diámetro interior de la tubería o de su brida de otros materiales.

Figura N° 23: instrucciones de unión de bridas

Aplicando una unión de bridas Standard 1, habrá una descolocación interna no deseada (ver el dibujo de la izquierda). Una razón por la que esto pasa es el gran espesor de las paredes de tubos de PE y la estandarización de los tubos de plástico de acuerdo con el diámetro exterior y no con el diámetro interior como pasa con otros materiales. Este efecto de descolocación no se suele detectar a la hora de la instalación y genera problemas en el futuro.

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Para evitar este problema, los proyectistas podrían usar una válvula más pequeña y conseguir el mismo diámetro interno en PE y en acero o fundición. Pero no se puede instalar en la práctica ya que los tornillos no coinciden. (Ver el dibujo del medio Standard 2). Con el propósito de ofrecer una solución práctica para éste problema, la compañía REINERTRITZ desarrolló el conjunto brida + porta brida especial (ver el dibujo de la derecha Special).

Figura N° 24

Un problema habitual es que cuando instalamos válvulas de mariposa de cuerpo corto o válvulas de retención de capeta, puede ocurrir que el disco de la válvula no entre en el porta bridas al ser de mayor diámetro. En este caso las soluciones pasan por: 

Utilizar bridas-enchufe auto-blocantes en vez de los portabridas soldados de PE (no se recomiendan las bridas de doble cámara).



Montar un carrete de desmontaje a ambos lados de la válvula entre la brida de la misma y el portabridas.



Cambiar el tipo de válvula (por ejemplo válvulas de mariposa de doble excentricidad con cuerpo más largo).



Rebajar o achaflanar la pared interior del portabridas standard, cosa que no se recomienda porque debilitamos el portabridas.

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

Utilizar el conjunto brida + portabrida Special indicado anteriormente (no es posible con conjuntos Standard).

Solución a los problemas de bridas bajo alta presión: La conexión comercial por brida Standard se realiza con brida de acero y portabridas de PE, pero atención, es claramente visible el relativo poco contacto que hay entre la brida y el portabridas (zona coloreada figura izquierda). Como se puede observar, hay un hueco entre el diámetro interior de la brida y el diámetro exterior del tubo, que es lo que provoca que la superficie de contacto entre la brida y el portabridas sea bastante pequeña. Bajo presión la superficie de estanquidad se distorsiona. En caso de presión muy alta y diámetros más grandes, la unión puede resultar ineficaz y originar fugas. Lo que supone un grave problema, ya que la reparación de una fuga en tubos de PE de gran diámetro resulta muy costosa.

Figura N° 25: solución de problemas de bridas bajo alta presión

Para que esto no ocurra y poder ofrecer una conexión práctica para presión nominal más alta y gran diámetro, se ha desarrollado la brida de alta presión. La solución a este problema con la presión interna, es un conjunto que consiste en un portabridas especial de PE y una brida de hierro fundido con revestimiento plástico. La cara de contacto entre brida y portabrida es mayor por lo que está totalmente preparada para aguantar toda la presión del flujo de manera óptima, ya que el diámetro externo del

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portabridas tiene el soporte de la brida al estar encajada en la misma, de este modo el área importante está rodeada de una cámara circunferencial evitando así que se pliegue cuando se aplique la presión y por lo tanto que haya fugas. Este nuevo diseño especial asegura que las conexiones por brida para instalaciones de tubos de plástico sean más seguras y hace posibles nuevas aplicaciones hasta una presión de 25bar.

XIV.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:  Conference on Joining Plastics. Cambridge 2008 – M. Ritz. Nordhorn/D.  DVS 2205-4 – Calculation of thermoplastic tanks and apparatuses. Flanged joints.  UNE-EN ISO 15494. Sistemas de canalización en materiales plásticos para aplicaciones industriales. Polibutileno (PB), polietileno (PE) y polipropileno (PP). Especificaciones para componentes y el sistema.  UNE 53394 IN. Plásticos. Código de instalación y manejo de tubos de polietileno (PE) para conducción de agua a presión. Técnicas recomendadas.  Filed Under: 01. Tuberías plásticas, 02. Tubos de PE, 03. Sistemas de unión, 07. Instalación Tagged With: Abastecimiento de agua, Accesorios plásticos, tubos de presión.

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