La brida es un componente clave indispensable en los sistemas modernos de tuberías y equipos. Como método de conexión de tuberías estandarizado y desmontable, se utiliza principalmente para conseguir interfaces fiables entre tuberías, válvulas, bombas y equipos, lo que facilita enormemente el sellado, la instalación, el mantenimiento rutinario y la inspección del sistema. Las conexiones de brida utilizan la precarga de los pernos para unir firmemente los componentes, lo que las convierte en una de las formas de conexión más utilizadas en la ingeniería de transporte de fluidos.
Qué es una brida
Una brida es esencialmente una pieza de conexión redonda o cuadrada con orificios para pernos, montada en el extremo de una tubería o equipo. En la práctica industrial, un conjunto de conexión de brida completo consta de tres componentes básicos:
- Cuerpo de la brida: Normalmente dos piezas, utilizadas para conectar los puertos de tuberías o equipos.
- Junta: Se coloca entre las dos caras de la brida para proporcionar un sellado flexible.
- Atornillado: La aplicación de una precarga uniforme mediante pernos y tuercas.
Diagrama de despiece que ilustra los principales componentes de una conexión de brida: cuerpo de la brida, junta y tornillería.
El valor fundamental de la conexión por brida reside en su capacidad para lograr un desmontaje y mantenimiento rápidos, fiables y repetitivos, garantizando al mismo tiempo un funcionamiento sin fugas, lo que supone una ventaja significativa frente a las conexiones soldadas.
Más allá de las aplicaciones en tuberías, el término "brida" también puede referirse más ampliamente a cualquier borde o arista saliente utilizado para reforzar o conectar estructuras mecánicas.
Cómo funciona una conexión de brida
El principio de sellado de una conexión de brida se basa en la fuerza mecánica. El proceso sigue principalmente estos pasos:
- Colocación inicial: La junta se coloca con precisión entre las caras de sellado de las dos bridas.
- Aplicación de precarga: Se aplica una precarga axial significativa a la junta mediante el apriete uniforme de pernos y tuercas.
- Deformación de la junta: Bajo la precarga, la junta experimenta una deformación controlada (elástica o plástica), rellenando completamente y ajustándose a las pequeñas irregularidades, ranuras o defectos de las dos caras de la brida.
- Logro del sellado: Cuando el sistema está en funcionamiento, las fuerzas de separación generadas por la presión interna del medio, la temperatura y las cargas externas se equilibran mediante la precarga del perno. Mientras la fuerza del perno supere la suma de todas las fuerzas de separación, la junta mantiene su tensión mínima de sellado, con lo que se consigue un sellado fiable y duradero.
Tipos comunes de bridas
Existen varios tipos de bridas, cada una de ellas adecuada para diferentes condiciones de funcionamiento, presiones nominales y requisitos de instalación.
Brida con cuello para soldar
La brida de cuello de soldadura presenta un largo cubo cónico que se conecta a la tubería mediante soldadura a tope. Su transición gradual desde el espesor de la brida a la pared del tubo minimiza la concentración de tensiones, proporcionando una excelente resistencia y fiabilidad de sellado. Es ideal para condiciones de servicio de alta presión, alta temperatura y fluctuantes, como líneas de vapor e intercambiadores de calor.
Brida deslizante
La brida deslizante se desliza directamente sobre el tubo y se suelda en ángulo tanto en el lado interior como en el exterior. Ofrece una alineación sencilla y requiere menos trabajo de soldadura. Debido a su resistencia moderada, es la más adecuada para aplicaciones de presión baja a media a temperaturas normales, pero no se recomienda para variaciones severas de presión o temperatura.
Brida ciega
La brida ciega es una placa maciza sin orificio que se utiliza para cerrar el extremo de una tubería, válvula o recipiente a presión. Permite un fácil acceso para inspección, mantenimiento o pruebas hidrostáticas, y proporciona un medio fiable de aislar una sección del sistema de tuberías.
Brida soldada por encastre
La brida de soldadura por encastre tiene un orificio rebajado en el que se inserta el tubo y se une con una sola soldadura de filete externa. Este diseño proporciona una gran integridad estructural y se suele utilizar en sistemas de pequeño diámetro y alta presión, como líneas de instrumentos. Sin embargo, es menos adecuado para fluidos corrosivos o aplicaciones que requieran una inspección estricta de las soldaduras.
Brida roscada
La brida roscada se conecta a las tuberías mediante roscas internas, lo que elimina la necesidad de soldar. Permite una instalación rápida y es especialmente útil en zonas donde la soldadura es peligrosa o no está permitida. Las bridas roscadas suelen utilizarse en sistemas no críticos de baja presión en los que intervienen medios inflamables o explosivos.
Brida de junta solapada
La brida de unión solapada consta de un extremo acodado y un anillo de apoyo suelto que puede girar libremente a su alrededor. Esto permite una fácil alineación de los orificios de los pernos y un cómodo montaje o desmontaje. Es ideal para sistemas de tuberías que requieren un mantenimiento frecuente o la manipulación de fluidos corrosivos, en los que el extremo acople puede fabricarse con material resistente a la corrosión mientras que la brida de refuerzo utiliza acero al carbono rentable.
Tipos de bridas
La cara de sellado es la parte de la brida que entra en contacto directo con la junta, y su geometría determina el rendimiento de sellado y los materiales de junta adecuados.
Comparación de tres tipos de cara de brida: Junta anular (RTJ), cara elevada (RF) y cara plana (FF).
- Junta tipo anillo (RTJ):La cara de sellado incluye una ranura mecanizada con precisión que aloja una junta de anillo metálico. Esta configuración ofrece una integridad de sellado extremadamente alta y se utiliza ampliamente en condiciones de alta presión, alta temperatura o medios peligrosos.
- Cara levantada (RF):La superficie de sellado está ligeramente elevada sobre la cara del círculo de pernos. Es el revestimiento de brida más utilizado, ya que ofrece una amplia adaptabilidad a diferentes juntas, especialmente juntas de láminas no metálicas y juntas en espiral.
- Cara plana (FF):La superficie de sellado está enrasada con toda la cara de la brida. Se utiliza normalmente para sistemas de baja presión y equipos fabricados con materiales frágiles, como hierro fundido o fibra de vidrio, para evitar el esfuerzo de flexión durante el apriete de los pernos.
Dimensiones
Las dimensiones de las bridas definen los parámetros geométricos necesarios para garantizar una alineación, estanquidad e integridad mecánica adecuadas dentro de un sistema de tuberías.
No sólo determinan la compatibilidad de la brida con la tubería conectada, sino también su capacidad para alojar correctamente juntas y tornillos bajo presión.
Parámetros dimensionales clave:
- Diámetro nominal (DN / NPS): Representa el tamaño nominal de la tubería correspondiente al diámetro interior de la tubería conectada - DN para el sistema métrico decimal y NPS para sistemas imperiales.
- Diámetro exterior y círculo de pernos: Especifique el tamaño total de la brida y la posición exacta de los orificios de los tornillos para garantizar la alineación y la intercambiabilidad.
- Base de diseño: Todos los parámetros dimensionales, incluidos el número, el tamaño y la separación de los pernos, deben ajustarse estrictamente a la norma de presión nominal aplicable (por ejemplo, ASME B16.5 o EN 1092) para garantizar que la brida, la junta y el conjunto de pernos funcionen de forma segura bajo la presión de diseño prevista.
Presiones nominales
Los índices de presión de las bridas definen la presión interna máxima que una brida puede soportar con seguridad a una temperatura determinada. Son el principal indicador de la resistencia y la capacidad de soportar presión de una brida, y sirven como parámetro clave en el diseño de sistemas y la selección de materiales.
Sistemas de clasificación:
Diferentes normas expresan las presiones nominales de las bridas en sistemas distintos:
- Sistema americano (clase ASME): Utiliza designaciones como Clase 150, Clase 300, Clase 600, etc. Un número de clase superior indica una mayor resistencia a la presión.
- Sistema europeo (EN/DIN PN): Utiliza designaciones como PN10, PN16, PN40, etc., cuando PN significa Presión nominal (normalmente medido en bar).
Es importante tener en cuenta que la presión de trabajo admisible de una brida disminuye a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento. Los ingenieros de diseño deben consultar siempre las tablas de presión y temperatura aplicables para el material y la norma específicos a fin de garantizar que la brida seleccionada cumple las condiciones de servicio reales.
Normas y marcado de bridas
Las normas sobre bridas definen los requisitos de dimensiones, materiales y pruebas que permiten la intercambiabilidad global y un rendimiento uniforme en todos los sistemas de tuberías.
Se clasifican por sistemas regionales e industriales, cada uno con su propia serie de presión nominal y convenciones dimensionales.
Las marcas obligatorias en cada brida garantizan una trazabilidad e identificación completas durante la fabricación y la vida útil.
Sistemas normalizados comunes:
- ASME B16.5 y ASME B16.47 - Se utiliza sobre todo en América.
La norma B16.5 cubre bridas de hasta NPS 24, mientras que la B16.47 se aplica a diámetros grandes de NPS 26 a NPS 60. - Normas EN 1092 / DIN - Común en Europa, utilizando la serie de presión PN para especificar los valores nominales de presión.
- HG/T 20592-20635 - Normas de la industria química china, armonizadas con los sistemas internacionales y compatibles con las series PN y Class.
Todas las bridas conformes están marcadas permanentemente con datos críticos como la designación estándar, el grado del material, el tamaño nominal, la clase de presión y el número térmico para garantizar el control de calidad, el cumplimiento de la normativa y una trazabilidad fiable.
Aplicaciones industriales de las bridas
Debido a su fiabilidad y facilidad de mantenimiento, las conexiones de brida se aplican ampliamente en infraestructuras críticas de diversos sectores:
- Sistemas de oleoductos y gasoductos: Se utiliza para conectar líneas de transmisión de larga distancia, estaciones de bombeo, estaciones de compresión y equipos de procesamiento de petróleo y gas.
- Tuberías de procesos químicos: Se utiliza para transportar medios químicos corrosivos, a alta temperatura o a alta presión, lo que facilita la inspección periódica y la sustitución del equipo.
- Sistemas de ingeniería marina y offshore: Se utiliza para conectar tuberías de barcos, equipos de desalinización y diversos sistemas en plataformas marinas.
- Sistemas de climatización y tratamiento de aguas: Se utiliza para conectar calderas, intercambiadores de calor, bombas y grandes redes municipales de abastecimiento y saneamiento de agua.
Conclusión
La brida, como método de conexión de tuberías estandarizado, de alto mantenimiento y de amplia aplicación, desempeña un papel crucial en la seguridad y eficiencia industriales. A la hora de diseñar y abastecerse, los ingenieros deben tener muy en cuenta factores como las propiedades del medio, la temperatura de funcionamiento y la presión para seleccionar correctamente el tipo de brida, el revestimiento, la presión nominal y la norma. Sólo mediante una selección e instalación adecuadas puede garantizarse la seguridad a largo plazo y el funcionamiento fiable de todo el sistema de transporte de fluidos.
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