Si bien se presta mucha atención a la selección de la brida y la junta adecuadas, a menudo se pasa por alto la importancia de elegir los sujetadores correctos.
Para lograr y mantener una conexión sin fugas, todos los elementos de un conjunto de bridas deben ser compatibles. Los pernos, espárragos y tuercas (conocidos colectivamente como fijaciones) son esenciales para este objetivo. Esta sección analiza los pernos, espárragos, tornillos, tuercas, arandelas, los procedimientos de atornillado y su importancia en las bridas.
Los pernos de brida son componentes indispensables en los sistemas industriales, ya que proporcionan la fuerza de sujeción crucial necesaria para asegurar las bridas y establecer uniones estancas. Estos elementos de fijación desempeñan un papel crucial en el mantenimiento de la integridad del sistema, especialmente en entornos de alta presión y alta temperatura, donde incluso las fallas más leves pueden tener graves consecuencias. Los pernos de brida son la columna vertebral de los sistemas estructurales y de fluidos, garantizando el funcionamiento seguro y eficiente de tuberías, recipientes a presión y otros equipos esenciales.
¿Qué es un perno de brida?
Un perno de brida es un elemento de fijación que se utiliza específicamente para conectar dos bridas. Tiene un cuerpo cilíndrico, roscado en un extremo y con una cabeza en el otro; el vástago del perno no es cónico. Los pernos se fabrican con diversos materiales, siendo el acero el más común en aplicaciones de ingeniería. La contraparte del perno es la tuerca, que es el elemento de fijación con rosca interna. Otros elementos de fijación comunes son los tornillos (tornillos de fijación) y los espárragos.
¿Qué es una tuerca de brida?
Una tuerca es la parte roscada internamente de un conjunto roscado. Una tuerca hexagonal tiene roscas internas a lo largo de su eje central y tiene forma hexagonal, con una cara de apoyo y una cara libre. La cara libre tiene un chaflán de 30 grados y mira en dirección contraria al borde de la brida. La cara de apoyo no está biselada y mira hacia el borde de la brida, y debe aislarse de esta mediante una arandela. Algunas tuercas vienen preequipadas con arandelas, lo que hace innecesarias las arandelas adicionales. Los materiales de las tuercas se definen en las normas aplicables, incluida la ASTM.
Arandelas de brida
Las arandelas son componentes en forma de disco con un orificio central que se coloca entre los sujetadores y los componentes que se sujetan. Se dividen en tres categorías principales: arandelas planas, arandelas de resorte y arandelas de presión. Cada categoría tiene diversas variaciones, pero generalmente cumplen una o más de las siguientes funciones:
Distribuir la carga del sujetador – Evita que los bordes de las cabezas de los tornillos se claven en la superficie de la pieza que se fija. Este es el uso más común de las arandelas.
Aísle eléctricamente el sujetador del componente – Previene la corrosión galvánica. Arandelas fabricadas con materiales como PTFE, grafito o elastómeros Puede reducir significativamente el riesgo de falla en función de aplicaciones específicas.
Crear tensión residual en el sujetador – La tensión ayuda a evitar que el sujetador se afloje con el tiempo, especialmente en maquinaria sujeta a vibraciones.
Las arandelas pueden usarse en combinación, por ejemplo, colocando una arandela plana entre una arandela elástica y el componente que se va a fijar. Una sola arandela también puede tener múltiples funciones, como distribuir la carga y aislar eléctricamente al mismo tiempo. Las arandelas utilizadas para el aislamiento eléctrico suelen estar hechas de materiales poliméricos debido a sus propiedades aislantes.
Entre las tres categorías principales, Las arandelas planas son con diferencia el tipo más común.
Especificaciones del material del perno
La norma ASME B16.5 especifica los materiales aprobados para pernos de brida, garantizando su resistencia a entornos industriales hostiles. Los materiales comunes incluyen:
Acero aleado – Conocido por su alta resistencia y capacidad de soportar alta presión.
Acero inoxidable – Ofrece una excelente resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para aplicaciones químicas y marinas.
Aleaciones de alta resistencia – Materiales como ASTM A193 Grado B7 o A320 Grado L7 están diseñados para condiciones extremas de temperatura y presión.
Procedimientos de atornillado
Una brida es un componente plano, en forma de disco, con orificios pretaladrados espaciados uniformemente.
El número de tornillos necesarios es siempre un múltiplo de 4—por ejemplo, 4, 8, 12, 16, etc. A medida que aumenta el tamaño de la brida y la clase de presión, también aumentan tanto el número como el diámetro de los pernos necesarios.
Al apretar los pernos de las bridas se crea una fuerza de compresión que las mantiene unidas, generalmente con una junta entre ellas para formar un sello hermético. Este diseño garantiza la contención segura de gases, líquidos u otras sustancias en condiciones de presión y temperatura variables.
El apriete cruzado de los pernos de la brida garantiza una distribución uniforme de la tensión en la superficie de sellado. Una tensión desigual en la cara de sellado puede causar desalineación de la brida o extrusión de la junta, lo que puede aumentar el riesgo de fallo del sellado.
Tabla de tamaños de pernos de brida (ASME B16.5)
ASME B16.5 es una norma reconocida mundialmente que proporciona directrices completas para el diseño, dimensionamiento y clasificación de presión de bridas y accesorios para tuberías. Uno de sus aspectos clave es la especificación detallada de tamaños de pernos, materiales y configuraciones para diversas clasificaciones de bridas.
Al cumplir con la norma ASME B16.5, las industrias pueden garantizar conexiones de bridas seguras, compatibles y bien selladas bajo presión. La norma elimina la ambigüedad y garantiza una integración perfecta de los componentes: bridas, pernos y arandelas.
El cumplimiento de la norma ASME B16.5 no es solo un requisito técnico, sino una medida de seguridad crucial. Errores en la selección de pernos o en la compatibilidad de bridas pueden provocar fallos catastróficos, fugas o incluso riesgos ambientales, especialmente en industrias de alto riesgo como las del petróleo y el gas, el procesamiento químico y la generación de energía.
Parámetros clave en la tabla de tamaños de pernos
La tabla de tamaños de pernos de brida proporciona información esencial para ayudar a ingenieros y técnicos a elegir los pernos correctos para una aplicación específica. Los parámetros clave incluyen:
- Tamaño nominal de la tubería (NPS): dimensión estándar que identifica el diámetro de la tubería.
- Clasificación de brida: clasificación de presión (por ejemplo, clase 150, 300, 600) que determina la resistencia de la brida.
- Diámetro del perno: diámetro de los pernos necesarios para asegurar la brida.
- Número de pernos: número total de pernos necesarios para completar la conexión.
- Diámetro del círculo de pernos (BCD): la distancia entre los centros de los orificios de los pernos en la brida.
- Longitud del perno: para los pernos prisioneros, esto incluye la longitud de la rosca y cualquier protuberancia requerida para la tuerca.
La comprensión de estos parámetros garantiza una selección precisa de pernos y compatibilidad con bridas, juntas y tuercas.
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