¿Qué es una brida?
Brida, un término general, se refiere a un cuerpo metálico con forma de disco que tiene varios orificios fijos y se utiliza para conectar otras piezas. Este tipo de pieza se usa ampliamente en maquinaria, por lo que su nombre puede parecer extraño. Su nombre deriva del inglés "flange" (brida). Se utiliza para interconectar tuberías, conectándolas al extremo de la tubería. La brida tiene una abertura y se atornilla para unir las dos bridas, sellándolas con una junta.
La brida es una pieza en forma de disco, la más común en la ingeniería de tuberías, y se utiliza en pares.
En cuanto a los tipos de conexiones de brida, existen tres componentes:
- Bridas de tubería
- Junta
- Conexión atornillada
En la mayoría de los casos, se encuentra una junta y un perno específicos fabricados con el mismo material que la brida de la tubería. Las bridas más comunes son las de acero inoxidable. Por otro lado, las bridas están disponibles en una variedad de materiales para adaptarse a los requisitos de la instalación. Algunos de los materiales más comunes para bridas son monel, inconel y cromo-molibdeno, según los requisitos específicos de la instalación. La mejor elección del material dependerá del tipo de sistema en el que se desee utilizar una brida con requisitos específicos.
7 tipos comunes de bridas
Existen diversos tipos de bridas que se pueden seleccionar según los requisitos de la instalación. Para que el diseño de la brida sea el ideal, se debe garantizar un funcionamiento fiable y una larga vida útil, además de considerar el precio más adecuado.
1. Brida roscada:
Las bridas roscadas, que poseen una rosca en el interior, se conectan mediante roscas externas. La conexión roscada tiene como objetivo evitar la soldadura en todos los casos. Se conecta principalmente mediante la coincidencia de roscas con la tubería que se va a instalar.
2. Bridas de soldadura a tope
Este tipo de brida se suele utilizar para tuberías de menor diámetro, donde la zona de baja temperatura y baja presión se caracteriza por una conexión en la que la tubería se coloca dentro de la brida para asegurar una unión mediante soldadura de filete simple o múltiple. Esto evita las limitaciones asociadas a los extremos roscados en comparación con otros tipos de bridas soldadas, simplificando así la instalación.
3. Bridas solapadas
Una brida solapada es un tipo de brida que requiere que el extremo del vástago se suelde a tope a un accesorio para poder utilizarse con una brida de soporte y formar una conexión bridada. Este diseño ha popularizado este método en diversos sistemas donde el espacio físico es limitado, se requiere un desmontaje frecuente o se exige un alto nivel de mantenimiento.
4. Bridas deslizantes
Las bridas deslizantes son muy comunes y están disponibles en una amplia gama de tamaños para adaptarse a sistemas con altos caudales y velocidades de transmisión. Simplemente ajustando la brida al diámetro exterior de la tubería, la conexión resulta muy sencilla. La instalación de estas bridas es algo técnica, ya que requiere soldadura de filete en ambos lados para fijarlas a la tubería.
5. Bridas ciegas
Este tipo de bridas son ideales para la terminación de sistemas de tuberías. La placa ciega tiene forma de disco y se puede atornillar. Una vez instaladas correctamente y combinadas con la junta adecuada, proporcionan un sellado excelente y son fáciles de desmontar cuando sea necesario.
6. Bridas de cuello para soldar
Las bridas de cuello para soldar son muy similares a las bridas solapadas, pero requieren soldadura a tope para su instalación. La integridad del rendimiento de este sistema, su capacidad para doblarse repetidamente y su uso en sistemas de alta presión y alta temperatura lo convierten en la opción principal para tuberías de proceso.
7. Bridas especiales
Este tipo de brida es la más común. Sin embargo, existe una amplia gama de bridas especializadas adicionales disponibles para adaptarse a diversos usos y entornos. Hay varias otras opciones, como bridas Nipo, bridas Weldo, bridas de expansión, orificios, cuellos largos para soldar y bridas reductoras.
5 tipos especiales de bridas
1. BienvenidoFlange
La brida Weldo es muy similar a la brida Nipo, ya que combina bridas para soldadura a tope con conexiones de derivación. Las bridas Weldo están fabricadas a partir de una sola pieza de acero forjado macizo, en lugar de piezas individuales soldadas entre sí.
2. Brida de Nipo
La brida Nipoflange es una tubería de derivación inclinada a 90 grados. Es un producto fabricado mediante la combinación de bridas soldadas a tope y Nipolet forjado. Si bien la brida Nipo es una pieza única y robusta de acero forjado, no se considera que sean dos productos diferentes soldados entre sí. La instalación de la brida Nipoflange consiste en soldarla a la parte Nipolet del equipo para tender la tubería y atornillar la brida a la brida de la tubería de derivación por parte del equipo de tuberías.
Es importante saber que las bridas Nipo están disponibles en varios tipos de materiales, como acero al carbono, acero al carbono para altas y bajas temperaturas, aceros inoxidables y aleaciones de níquel. Las bridas Nipo se fabrican principalmente con refuerzos, lo que les confiere una mayor resistencia mecánica en comparación con las bridas Nipo estándar.
3. Brida Elboflange y Brida Latroflange
Elboflange es una combinación de brida y Elbolet, mientras que Latroflange es una combinación de brida y Latrolet. Las bridas de codo se utilizan para ramificar tuberías en un ángulo de 45 grados.
4. Bridas de anillo giratorio
Las bridas de anillo giratorio facilitan la alineación de los orificios de los pernos entre dos bridas emparejadas, lo cual resulta muy útil en diversas situaciones, como la instalación de tuberías de gran diámetro, tuberías submarinas o marinas y entornos similares. Este tipo de bridas son adecuadas para fluidos exigentes en aplicaciones de petróleo, gas, hidrocarburos, agua, productos químicos y otras aplicaciones petroquímicas y de gestión del agua.
En el caso de tuberías de gran diámetro, el tubo se equipa con una brida de soldadura a tope estándar en un extremo y una brida giratoria en el otro. Esto funciona simplemente girando la brida giratoria sobre el tubo, lo que permite al operario alinear correctamente los orificios de los pernos de forma rápida y sencilla.
Algunas de las principales normas para bridas de anillo giratorio son ASME o ANSI, DIN, BS, EN, ISO y otras. Una de las normas más populares para aplicaciones petroquímicas es ANSI o ASME B16.5 o ASME B16.47. Las bridas giratorias son bridas que se pueden usar en todas las formas estándar comunes. Por ejemplo, cuellos para soldar, deslizantes, juntas solapadas, soldaduras de encaje, etc., en todos los grados de material, en una amplia gama de tamaños desde 3/8" hasta 60", y presiones desde 150 hasta 2500. Estas bridas se pueden fabricar fácilmente con aceros al carbono, aleados e inoxidables.
5. Bridas de expansión
Las bridas de expansión se utilizan para aumentar el diámetro interior de una tubería desde un punto determinado a otro, con el fin de conectar la tubería a cualquier otro equipo mecánico, como bombas, compresores y válvulas, que tengan diferentes tamaños de entrada.
Las bridas de expansión suelen ser bridas soldadas a tope con un orificio muy grande en el extremo sin brida. Se pueden usar para aumentar el diámetro de la tubería en uno o dos tamaños, o hasta 10 cm (4 pulgadas). Este tipo de bridas se prefiere a la combinación de reductores soldados a tope y bridas estándar, ya que son más económicas y ligeras. Uno de los materiales más comunes para las bridas de expansión es el acero inoxidable A105 y el acero inoxidable ASTM A182.
Las bridas de expansión están disponibles en presiones nominales y tamaños conforme a las especificaciones ANSI o ASME B16.5, y se ofrecen principalmente en versiones convexas o planas (RF o FF). Las bridas reductoras, también conocidas como bridas de reducción, cumplen la función opuesta a las bridas de expansión, es decir, se utilizan para reducir el diámetro interior de una tubería. El diámetro interior de un tramo de tubería se puede reducir fácilmente, pero no más de uno o dos tamaños. Si se intenta reducirlo más allá de este límite, se debe utilizar una solución que combine reductores soldados a tope y bridas estándar.
Dimensionamiento de bridas y consideraciones comunes
Además del diseño funcional de una brida, su tamaño es el factor que más influye en su selección al diseñar, mantener y actualizar un sistema de tuberías. Por ello, es fundamental considerar la interfaz de la brida con la tubería y las juntas utilizadas para garantizar un dimensionamiento adecuado. A continuación, se presentan algunas consideraciones comunes:
- Diámetro exterior: El diámetro exterior es la distancia entre dos bordes opuestos de la cara de la brida.
- Grosor: El grosor se mide desde la parte exterior del borde.
- Diámetro del círculo de pernos: Esta es la distancia entre los orificios de los pernos, medida de centro a centro.
- Tamaño de la tubería: El tamaño de la tubería es el tamaño que corresponde a la brida.
- Diámetro nominal: El diámetro nominal es el tamaño del diámetro interior del conector de brida.
Clasificación de bridas y nivel de servicio
Las bridas se clasifican principalmente según su capacidad para soportar diferentes temperaturas y presiones. Se designan mediante letras o sufijos como "#", "lb" o "clase". Estos sufijos son intercambiables y varían según la región o el proveedor. A continuación se enumeran las clasificaciones más comunes:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Las mismas tolerancias de presión y temperatura varían según el material utilizado, el diseño de la brida y su tamaño. Sin embargo, la única constante es la presión nominal, que disminuye a medida que aumenta la temperatura.
Tipo de cara de brida
El tipo de cara es también una característica muy importante que influye significativamente en el rendimiento final y la vida útil de la brida. Por lo tanto, a continuación se analizan algunos de los tipos de caras de brida más importantes:
1. Brida plana (FF)
La superficie de la junta de una brida plana se encuentra en el mismo plano que la superficie del marco atornillado. Los productos que utilizan bridas planas suelen fabricarse con moldes que se ajustan a la brida o a la tapa de la brida. Las bridas planas no deben colocarse sobre bridas de lado invertido. La norma ASME B31.1 establece que, al unir bridas planas de hierro fundido con bridas de acero al carbono, se debe eliminar la cara elevada de las bridas de acero al carbono y se requiere una junta de cara completa. Esto evita que las pequeñas y frágiles bridas de hierro fundido salpiquen en el hueco formado por la punta elevada de la brida de acero al carbono.
Este tipo de brida se utiliza en la fabricación de equipos y válvulas para todas las aplicaciones donde se utiliza hierro fundido. El hierro fundido es más frágil y generalmente se emplea solo en aplicaciones de baja temperatura y baja presión. La superficie plana permite que ambas bridas hagan contacto completo en toda su superficie. Las bridas planas (FF) tienen una superficie de contacto a la misma altura que las roscas de los pernos de la brida. Se utilizan arandelas de cara completa entre dos bridas planas, las cuales suelen ser blandas. Según la norma ASME B31.3, las bridas planas no deben acoplarse con bridas elevadas debido al riesgo de fugas en la unión resultante.
2. Brida de cara elevada (RF)
La brida con cara elevada es el tipo más común en aplicaciones de fabricación y se reconoce fácilmente. Se denomina convexa porque la cara de la junta se encuentra por encima de la cara del anillo del perno. Cada tipo de brida requiere el uso de varios tipos de juntas, incluyendo una variedad de lengüetas de anillo planas y compuestos metálicos como las de espiral y las de doble revestimiento.
Las bridas RF están diseñadas para concentrar más presión en un área más pequeña de la junta, mejorando así el control de presión de la unión. Los diámetros y alturas por nivel de presión y diámetro se describen en ASME B16.5. El nivel de presión de la brida especifica la altura de la cara que se levanta. Las bridas RF están diseñadas para concentrar más presión en un área más pequeña de la junta, aumentando así la capacidad de control de presión de la unión. Los diámetros y alturas por clase de presión y diámetro se describen en ASME B16.5. Clasificaciones de bridas de presión.
3. Brida anular (RTJ)
Cuando se requiere un sellado metal-metal entre bridas emparejadas (lo cual es la condición para aplicaciones de alta presión y alta temperatura, es decir, por encima de 700/800 °C), se utiliza la brida de junta anular (RTJ).
La brida de la junta anular tiene una ranura circular que aloja la junta anular (ovalada o rectangular).
Cuando se atornillan dos bridas de junta anular y se aprietan, la fuerza aplicada por el perno deforma la junta en la ranura de la brida, creando un sellado metal-metal muy hermético. Para lograr esto, el material de la junta anular debe ser más blando (más dúctil) que el material de las bridas.
Las bridas RTJ se pueden sellar con juntas RTJ de diferentes tipos (R, RX, BX) y perfiles (por ejemplo, octogonal/elíptico para el tipo R).
La junta RTJ más común es la de tipo R con sección transversal octogonal, ya que garantiza un sellado muy hermético (la de sección transversal ovalada es la más antigua). Sin embargo, el diseño de ranura plana admite ambos tipos de juntas RTJ, tanto con sección transversal octogonal como ovalada.
4. Bridas de lengüeta y ranura (T & G)
Dos bridas de lengüeta y ranura (caras T y G) encajan a la perfección: una brida tiene un anillo elevado y la otra tiene ranuras donde encajan fácilmente (la lengüeta entra en la ranura y sella la junta).
Las bridas de lengüeta y ranura están disponibles en tamaños grandes y pequeños.
5. Bridas macho y hembra (M y F)
Al igual que las bridas de lengüeta y ranura, las bridas macho y hembra (tipos de cara M y F) coinciden entre sí.
Una de las bridas tiene una zona que se extiende más allá de su superficie, la brida macho, y la otra brida tiene hendiduras coincidentes mecanizadas en la superficie frontal, la brida hembra.
Acabado superficial de la brida
Para garantizar un ajuste perfecto de la brida a la junta y a la brida de acoplamiento, la superficie de la brida requiere cierto grado de rugosidad (solo para acabados de brida RF y FF). El tipo de rugosidad de la superficie de la brida define el tipo de acabado.
Los tipos más comunes son las caras de brida estándar, conntadas concéntricas, conntadas en espiral y lisas.
Existen cuatro acabados superficiales básicos para las bridas de acero; sin embargo, el objetivo común de cualquier tipo de acabado superficial de brida es producir la rugosidad deseada en la superficie de la brida para garantizar un ajuste sólido entre la brida, la junta y la brida de acoplamiento, y así proporcionar un sellado de calidad.
Fecha de publicación: 8 de octubre de 2023