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Universidad Santo Tómas Ingeniería en electricidad y Electrónica industrial

Trabajo de investigación Bridas Johann Meneses Gómez Iván Torres Santiago

Profesor Misael Salazar

Catedra EEI-001 Instrumentos de Medición y monitoreo

16/06/2017

Introducción Las bridas son un implemento que se usan en la industria para unir cañerías de modo que la mantención de las líneas sea más rápida y económica en distintas áreas, la cuales están hechas de distintos materiales y medidas. Existen muchas normas que las rigen pero las que más se usan en son la norma Din y ANSI.

Brida Definición de Bridas: Son accesorios para conectar tuberías con equipos (Bombas, intercambiadores de calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, válvulas, etc.). La unión se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubería y la otra al equipo o accesorio a ser conectado. Partes de una Brida:     

Ala Cuello Diámetro de pernos Cara Espejo

Tipos de caras: Las caras de las bridas están fabricadas de forma estándar para mantener unas dimensiones concretas. Las caras de las bridas estándar más habituales son:     

con resalte cara plana Macho y hembra Machihembrada Cara plana contra cara almenada

Ventajas: Las ventajas de las uniones bridadas radican en el hecho de que, por estar unidas por espárragos, permite el rápido montaje y desmontaje a objeto de realizar reparaciones o mantenimiento.

Empaquetaduras para bridas: Tipos de empaquetaduras: Empaquetadura de Caucho: En todos los tipos de cauchos especiales siguiendo la normativa ANSI para bridas de 150 y 300lbs, así como full face. Empaquetadura de Asbesto y No asbesto: En asbesto rojo o grafitado, incluso alambrado, así como fibras sintéticas naturales no toxicas (no asbesto). Empaquetaduras Espiro metálicas: Las juntas espira ladas son también conocidas como juntas, empaca duras o empaquetaduras espiro metálicas. Consisten en un fleje metálico en forma de "V" formando un espiral junto con un material sellante blando. Gracias al fleje metálico las juntas presentan una excelente recuperación, esencial en la mayoría de las aplicaciones debido a los cambios bruscos de presión y temperatura. En cambio, el material blando le confiere excelente capacidad de sellado. PROPIEDADES:    

Pueden ser usadas para sellar fluidos a presiones hasta 250 bar y temperatura de 1000º C. Simples de instalar sin ser dañadas. Por sus propiedades no adhesivas son fáciles de remover después de utilizadas. No causan ningún daño a las caras de las Bridas.

Empaquetadura de caucho

Empaquetadura de asbesto

Empaquetadura espiro metálicas

Tipos de bridas BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR (WELDING NECK): Estas bridas se diferencian por su largo cuello cónico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente. El diámetro interior del tubo es igual que el 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 condiciones descriptas aconsejan su uso para trabajos severos, donde actúen elevadas presiones.

BRIDAS DESLIZANTES (SLIP-ON): En este tipo de bridas, el tubo penetra en el cubo de la misma sin llegar al plano de la cara de contacto, al que se une por medio de cordones de soldadura interna y externamente. Puede considerarse de montaje más simple que la brida con cuello, debido a la menor precisión de longitud del tubo y a una mayor facilidad de alineación. Sus condiciones mecánicas a la resistencia y fatiga son en general buenas, pero algo inferiores a las bridas con cuello, cuya sustitución por la brida deslizante cuando las condiciones de trabajo son menos exigentes se justifica por el menor costo de ésta.

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), ya que, al esfuerzo provocado por la tracción de los bulones, se la adiciona el producido por la presión existente en la tubería. 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.

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.

BRIDAS ROSCADAS (THREADED): 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.

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, 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.

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 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.

Clases de bridas El término clase se utiliza para referirse a la presión nominal de diseño de una brida. De esta forma las bridas fabricadas según dimensiones ASME/ANSI se dividen en clase 150, clase 300, clase 400, clase 600, clase 900, clase 1500 y clase 2500 psi. Las bridas fabricadas según norma DIN utilizan la denominación PN 6, PN 10, PN 16, PN 25, PN 40.

Norma Din Según el tipo de brida DIN, a la junta le corresponde otra norma DIN específica, es decir, a las bridas planas les corresponde la norma DIN2690, a las bridas de doble encaje la DIN2691 y a las de simple encaje DIN2692. A diferencia de las bridas ANSI, en que una sólo norma de medidas ASME B16.5-1996 resume casi todos los tipos y medidas, las bridas o flanges DIN, a veces, tienen normas individuales para cada tipo y presión nominal. Todas estas normas hacen que las juntas de igual DN tengan diferentes dimensiones. Se clasifican según su clase de presión y se expresan en Kg/cm² junto con el indicador PN. Clases de presión: PN6, PN10, PN16, PN25, y PN40. Las juntas según DIN para bridas planas FF son DIN2576 para PN10, DIN2633 para PN16, DIN2634 para PN25 y DIN2635 para PN40.

Norma ASME / ANSI: Las bridas según los estándar ASME B16.21/B16.1/B16.5 o ASME/ANSI B16.47 normalmente están hechas a partir de forja con las caras mecanizadas. Se clasifican según su clase de presión y se expresan en libras por pulgada cuadrada o, simplemente, el símbolo #. 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. Clases de presión: 125#, 250#, 150#, 300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#.

Tipos de Rosca NTP: La parte roscada de una tubería NPT se estrecha ligeramente, en un ángulo de 1.7899 grados. El diámetro de la tubería disminuye por 3/4 pulgadas (1,91 cm) por pie de longitud de tubería. Las tuberías NPT no son tan útiles como otros tipos de tuberías de diámetros más anchos además el diámetro de la tubería disminuye por 3/4 pulgadas (1,91 cm) por pie de longitud de tubería. Por lo general van desde 1/8 a 2 pulgadas (0,32 a 5,08 cm) de diámetro este tipo de rosca está bajo el cargo de la norma ISA que establece las normas en las industrias norteamericanas.

DIN vs ANSI En los países de Europa las bridas imperantes son las métricos, actualmente conocidos como Bridas PN, y tradicionalmente conocidos como flanges DIN. El análogo de la clase, en los flanges ANSI, es el valor PN que significa presión nominal. Mientras que el valor numérico (en psi) de una clase no se relaciona con la presión real máxima de la brida ANSI, en la brida DIN, el valor numérico PN (en bar) indica para las bridas de acero, el máximo valor de presión de trabajo en el rango 0-120ºC.Las dimensiones de los flanges ANSI están en pulgadas, en cambio en los flanges DIN están en mm. Una ventaja de los flanges DIN respecto a los ANSI, es su gran interconectabilidad entre flanges de diferente valor PN. Muchos de ellos tienen las mismas dimensiones exteriores y sus orificios son coincidentes. Lo que varía es el grosor. Por ejemplo, una brida PN 10 puede ser conectado directamente a otro PN 16, PN 25 y PN 40 del mismo diámetro nominal. Esta facilidad no existe con los flanges ANSI ya que.

Ejemplo: Dimensiones (mm) Juntas para bridas RF DIN 2690

DN

ØINT.

PN6 ØEXT.

PN10 ØEXT.

PN16 ØEXT.

PN25 ØEXT.

PN40 ØEXT.

10

18

38

45

45

45

45

15

22

43

50

50

50

50

20

28

53

60

60

60

60

25

35

63

70

70

70

70

32

43

75

82

82

82

82

40

49

85

92

92

92

92

50

61

95

107

107

107

107

65

77

115

127

127

127

127

80

90

132

142

142

142

142

100

115

152

162

162

168

168

125

141

182

192

192

195

195

150

169

207

218

218

225

225

200

220

262

273

273

285

292

250

274

318

328

330

342

353

300

325

373

378

385

402

418

350

368

423

438

445

458

475

400

420

473

490

497

515

547

450

470

528

540

557

565

572

500

520

578

595

618

625

628

600

620

680

695

735

730

745

700

720

785

810

805

830

850

800

820

890

915

910

940

970

900

920

990

1015

1010

1040

1080

1000

1020

1090

1120

1125

1150

1190

Ejemplo: Dimensiones (mm) Juntas para bridas RF ASME B16.21 150-300-600# PULGADAS“

ØINTERIOR

ØEXT. 150#

ØEXT. 300#

ØEXT. 600#

½

21

48

54

54

¾

27

57

67

67

1

33

67

73

73

1¼

42

76

83

83

1½

48

86

95

95

2

60

105

111

111

2½

73

124

130

130

3

89

137

149

149

4

114

175

181

194

5

141

197

216

241

6

168

222

251

267

8

219

279

308

321

10

273

340

362

400

12

324

410

422

457

14

356

451

486

492

16

406

514

540

565

18

457

549

597

613

20

508

606

654

683

24

610

718

775

791