BRIDAS Y JUNTAS

INTRODUCCION: Actualmente, en el sector industrial, el costo económico derivado de las fugas en

las juntas es asombroso. Los gastos extras ascienden a billones de dólares

cada año en pérdidas de producción, despilfarro de energía, fugas de

producto y, más recientemente, impacto en el medio ambiente. Estos

problemas no disminuyen, sino que van en aumento. Incumbe a todos

consolidar conocimientos y experiencia a fin de resolver, o al menos minimizar,

dichos problemas.

En este informe se tratarán de explicar, a grandes rasgos, las áreas que son esenciales para que una junta industrial tenga el diseño, la instalación y el mantenimiento adecuado. Las personas involucradas en el diseño, la instalación y el mantenimiento de juntas industriales deben ser conscientes de que alcanzar el logro de “fuga cero” es posible. Que una junta esté “ajustada o no” depende de lo sofisticados que sean los métodos utilizados para calibrar la fuga Todos estos factores obligan a prestar la debida atención a:

• El diseño de las bridas.

• La selección adecuada del tipo de junta.

• El material correcto de la junta.

• Los procedimientos adecuados de la instalación.

Los puntos de conexión son un punto débil en cualquier sistema de tuberías o válvulas. Es importante destacar que para todos estos sistemas, el comportamiento del cierre depende de la interacción de los distintos elementos del sistema:

OBJETIVOS: Objetivo General

El objetivo del presente informe es proporcionar una guía para una utilización segura de los componentes de estanqueidad, con el fin de garantizar el mejor rendimiento del cierre en condiciones de servicio.

Objetivos Específicos

Conocer los diferentes tipos de bridas, su aplicación y modo de elección Conocer los diferentes tipos de juntas y para qué tipo de bridas se aplica Conocer los tipos de anillas y su modo de selección de acuerdo al tipo de

brida.

MARCO TEÓRICO:

BRIDA Accesorio utilizado en la conformación de las uniones bridadas de cañerías, cuyo diseño y construcción responde a la Norma ASME/ANSI B.16.5 la cual también incluye requerimientos y recomendaciones para bulones y juntas. Las bridas para tuberías según los estándares ASME/ANSI 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. Las clases de presión (pressure classes o

rating, en inglés) se expresan en libras por pulgada cuadrada ( o, simplemente, el símbolo #).

Las clases más usuales son: 150#, 300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#, aunque ASME B16.47 reconoce la clase 75# la cual está pensada para presiones y temperaturas de trabajo de baja exigencia.

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.

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.

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. 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 con cuello y ciegas.

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. Pueden ser utilizados en aplicaciones extremadamente

alta presión, particularmente en o cerca de la temperatura atmosférica, donde el

tratamiento térmico posterior a la soldadura necesaria no es posible. Son ideales

para aplicaciones de tuberías de diámetro pequeño. Estas bridas roscadas están

normalmente diseñadas para aplicaciones no cíclicos. Las bridas son adecuadas

para ser utilizados en aplicaciones en las que la soldadura es peligrosa.Pueden

ser utilizados en áreas altamente explosivas.

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.

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.

TIPOS DE ASIENTOS DE BRIDAS Existen distintos tipos de asientos de bridas (caras), pudiendo mencionar entre las combinaciones más usadas las siguientes:

Cara plana (FF): en donde la superficie de contacto de ambas bridas son totalmente planas y la junta puede llegar a hasta los espárragos o cubrir totalmente la superficie de las bridas. Normalmente utilizadas para bridas de materiales frágiles.

Cara con Lengüeta y Ranura: en donde la junta queda totalmente confinada.

Macho y Hembra: con junta semi-confinada.

Cara Plana y Ranura: en donde la cara de una de las bridas es totalmente plana y la otra posee una ranura donde la junta es insertada.

Cara con Resalte (RF): en estas bridas las caras en contacto levantan un resalte de 1.6 mm para las series 150# / 300# y de 6.4 mm para series superiores. La junta llega normalmente hasta los espárragos y su utilización es el más difundido en la industria dado que permite la colocación y retiro de la junta sin desarmar las bridas, facilitando eventuales trabajos de mantenimiento.

Ring Joint (RJ) o RTJ: donde ambas bridas poseen canales con paredes en ángulo donde se asentara la junta, la cual es de metal sólido con perfil oval u octogonal, que es el más eficiente.

“Como regla general se requiere que la superficie de las bridas sean ranuradas para las juntas no metálicas. Las juntas metálicas exigen acabados lisos y las semimetálicas requieren un acabado ligeramente áspero.”

BRIDAS RF: Este tipo de bridas están diseñadas para trabajar con juntas.

JUNTA Una junta se utiliza para crear y retener un cierre estático entre dos bridas inmóviles, que conectan series de montajes mecánicos en una instalación en funcionamiento que contiene una gran variedad de fluidos. El objetivo de estos cierres estáticos es proporcionar una barrera física total frente al fluido contenido en el interior, y bloquear así cualquier posible camino de fuga. Para lograr esto, la junta debe poder llegar a cualquier irregularidad (y rellenarla) de las superficies de acoplamiento que se sellan, al mismo tiempo que sea lo suficientemente flexible como para resistir la extrusión y la fluencia en condiciones de servicio. El cierre se efectúa mediante la acción de la fuerza aplicada sobre la superficie de la junta, la cual comprime la junta, haciendo que llegue a cualquier imperfección de la brida. La combinación de la presión de contacto entre la junta y las bridas, y la densificación del material de la junta, evitan que el fluido contenido escape del órgano de cierre. Como tales, las juntas son vitales para el funcionamiento satisfactorio de una amplia gama de equipos industriales.

Al asentarse, una junta debe ser capaz de salvar imperfecciones menores de la brida, tales como: · Bridas no paralelas · Deformación de los canales · Superficie ondulada · Muescas en la superficie · Otras imperfecciones de la superficie TIPOS DE JUNTAS: Metálicas JUNTAS ESPIROMETÁLICAS Juntas versátiles, semimetálicas que constan de capas alternas de banda metálica de sección en V (normalmente) y material de relleno, enrolladas en espiral. El componente metálico puede ser acero inoxidable, Monel, inconel, etc, mientras que el material de relleno puede ser amianto u otras fibras, PTFE, grafito, cerámica, etc, según convenga a la aplicación. Se pueden utilizar para una amplia gama de temperaturas y presiones. JUNTAS TÓRICAS

Las Juntas Tóricas son elementos de estanqueidad de sección circular. Dada la sencillez de su diseña, así como la simplicidad de su montaje, se han convertido en una solución de estanqueidad frecuentemente adoptada por el diseñador de maquinaria. La denominación normalizada se presenta expresando tan solo el diámetro interior

y el de la sección, por este orden.

La junta tórica presenta como ventajas - su reducida sección longitudinal que permite pequeños espacios de montaje - su facilidad de introducción en dicho espacio - su reducido coste

JUNTAS METALOPLÁSTICAS

Junta tradicional de intercambiadores de calor, consistente en un revestimiento metálico sobre un núcleo de material flexible. Puede tener una capa de grafito de superficie dúctil que mejora la estanqueidad. Las juntas metaloplásticas están formadas por una alma de material blando que puede ser fibra sintética libre de amianto, PTFE, grafito, etc. con gran compresibilidad y que soporta altas presiones y temperaturas y recubierta parcial o totalmente por una lámina metálica. La calidad del metal debe escogerse teniendo en cuenta la presión de trabajo y el fluido con el que estará en contacto.

APLICACIONES - Intercambiadores de calor - Válvulas de presión - Industria Petroquímica en general JUNTAS DIELÉCTRICAS Las líneas o sistemas de tubería (pipeline) que se instalan para el transporte de agua, gas, etc. necesitan una protección extra contra la corrosión externa. Ciertos factores de la naturaleza, fugas de instalaciones eléctricas y las reacciones electro-químicas de la tierra producen un efecto de deterioro sobre estas líneas. La experiencia de los últimos años ha demostrado que la protección catódica es una solución eficaz y económica a este problema. APLICACIONES - Reducción del coste de los sistemas de protección catódica en zonas donde son frecuentes las tormentas eléctricas - Aislar la línea de tubería de forma que no se produzca un aumento de la corrosión o una situación de riesgo. JUNTAS PLANAS CON BORDE METÁLICO PROTECTOR

Normalmente, para bridas de válvulas, bombas o tubos se utilizan juntas tipo RF de fibra sintética libre de amianto, pero en condiciones particulares de presión y temperatura y en contacto con fluidos agresivos la vida de la junta se reduce. En estos casos se utiliza una junta (RF o FF) con un refuerzo metálico que bordea el diámetro interior de la misma, que está en contacto directo con el fluido. Este revestimiento consiste en una fina lámina de acero inoxidable de espesor 0,15 - 0,20 mm curvado en forma de U y prensado sobre la junta plana formando una unidad. El elevado grado de maleabilidad confiere al acero inoxidable excelentes propiedades contra la erosión y la corrosión, así como una buena resistencia al calor. JUNTAS KAMMPROFILE (GROOVED)

Junta metálica con caras acanaladas, con o sin capa sellante flexible sobre las superficies. Las juntas Kamprofile ofrecen la mayor garantía de sellado comparadas con otros

tipos de juntas. Están formada por una parte metálica circular corrugada que

puede llevar incorporado un anillo de la misma calidad que hace la función de

centrado de la junta. Este anillo puede estar integrado con la junta o ser móvil. La

parte corrugada puede estar recubierta por cada lado de una capa de material

más blando.

JUNTAS CORRUGADAS

Junta de construcción metálica, que normalmente incorpora un material de relleno en las corrugaciones. El cierre se forma entre las cimas de las corrugaciones y las superficies de la brida acopladas. Las juntas corrugadas son apropiadas para su uso en bridas de superficie irregular y trabajos a baja presión. Se fabrican en varias calidades y espesores de lámina metálica. Estas juntas pueden ir recubiertas por una amplia gama de materiales con el fin de abarcar más campos de aplicación.

BRIDAS RTJ: Este tipo de bridas están diseñadas debido a su estructura para trabajar con anillas.

Los aros tipo X que están energizados con la presión ayudan a mantener las bridas ajustadas, pero no hay nada que pueda reemplazar el volver a ajustarlos. Las empaquetaduras anulares tipo RX y BX se usan en las empaquetaduras o ranuras del tipo que se energizan por sí solas. Las empaquetaduras anulares tipo R no se energizan por sí solos y no se recomiendan para ser usados en equipamiento para controlar pozos. Las empaquetaduras anulares tipo BX se usan con bridas del tipo 6BX y los cubos tipo 16BX.

JUNTAS DE ANILLOS

JUNTAS RTJ Las Juntas RTJ se diseñaron para su uso en la Industria del Petróleo donde se trabaja con altos valores de T y presión, su diseño y descripción se recogieron según la Norma API 6A, aunque hoy en día se fabrican de acuerdo a la Norma ASME B16.20 con dos configuraciones principales diferentes: oval y octogonal. Originalmente las juntas metálicas eran de sección oval y después se desarrolló la RTJ de sección octogonal que tiene una eficacia de sellado superior. Bajo presión axial la RTJ se deforma plásticamente y sella las irregularidades de la superficie de contacto, por lo que el material de la junta debe ser siempre más blando que el de la brida. Para las juntas metálicas la recuperación es muy escasa. El sellado se produce por la acción de la carga axial sobre la junta. APLICACIONES - Equipos de perforación y extracción - Válvulas de líneas de “piping” - Válvulas de presión - Plantas químicas y gaseoductos

DIMENSIONES Existen otros dos tipos de juntas RTJ que se denominan RX y BX (según API STD. 6 A) que se utilizan cuando los valores de presión son mayores de 700 bar. A veces las juntas metálicas pueden estás recubiertas de goma para evitar daños

a las bridas cuando se aplica presión, además proporcionan un valor añadido de

sellado.

DISPOSICIONES DE JUNTAS / BRIDAS

Aunque la mayoría de los materiales de bridas son metálicos, algunas

aplicaciones requieren bridas no metálicas, tales como plásticos reforzados, vidrio

o acero revestido de vidrio. Las bridas no metálicas tienden a utilizarse en

aplicaciones que requieren una mayor inercia química. Generalmente, estas bridas

son menos robustas e imponen la necesidad de un material de junta mas suave,

capaz de asentarse bajo una presión de junta menor. Las temperaturas y

presiones de servicio son normalmente menos severas.

Las disposiciones de bridas son generalmente de tipo “flotante” o de “contacto”:

SISTEMAS COMUNES

Las Bridas con resalte se utilizan normalmente en sistemas de tuberías. Las

superficies de contacto de la brida están elevadas, aunque la junta es no alojada.

Generalmente, el diámetro exterior de la junta es igual al diámetro del círculo de

los tornillos, menos el diámetro de los tornillos. Esto representa la junta de círculo

interior de tornillos (IBC) (también denominada junta “anillo” en los Estados

Unidos). En este caso, los tornillos actúan centrando la junta, permitiendo una fácil

instalación y retirada de la junta, sin necesidad de separar todo el sistema de

brida. Similar a la brida con resalte es la disposición de junta solapada. Esta

conexión se utiliza cuando el proceso requiere un sistema de conducción de

fluidos que reaccione menos con el medio (posiblemente aleaciones, plástico o

vidrio), pero en el que la brida en sí puede estar hecha de un material más

habitual:

BRIDAS PLANAS Se utilizan normalmente cuando el material de la brida se compone de materiales relativamente frágiles. En este caso, la junta es no alojada y resulta relativamente fácil de instalar y retirar:

BRIDA DE DOBLE ACOPLAMIENTO (TONGUE AND GROOVE) Con junta totalmente alojada. La profundidad del macho es igual o mayor que la altura de la hembra. Normalmente, la junta tiene el mismo ancho que el macho. En esta disposición, es necesario separar las bridas completamente para cambiar la junta.

BRIDA MACHO Y HEMBRA Que contiene una junta semialojada y puede tener formas variadas. La profundidad de la brida hembra es igual o menor que la altura del macho, a fin de evitar la posibilidad de un contacto directo entre las bridas cuando la junta se comprime. Debe separarse el sistema de bridas para cambiar la junta.

DISPOSICIÓN DE BRIDA PLANA Y HEMBRA, CON JUNTA TOTALMENTE ALOJADA. La cara externa de una de las bridas es lisa y la otra tiene una hembra en la que se monta la junta. Estos diseños se utilizan en aplicaciones en que la distancia entre las bridas debe ser precisa. Cuando la junta está asentada, las bridas están, normalmente, en contacto una con otra. Sólo deben usarse en este sistema juntas deformables.

BRIDA DE JUNTA DE ANILLO (también llamada Anillo API) En la que ambas bridas tienen canales para aceptar la junta de anillo, que normalmente está hecha de metal sólido. Las juntas utilizadas en este tipo de diseño se denominan frecuentemente juntas RTJ.

PRUEBA DE ESTANQUEIDAD: Concluido la instalación y el ajuste de las bridas se procederá a verificar la inexistencia de fugas en las mismas. La detección de posibles fugas en la unión bridada se verificará mediante la utilización de una solución de agua jabonosa, observando todo el perímetro de la brida o mediante detectores de mezcla explosiva, calibrados. Dicho procedimiento de verificación de no existencia de fugas, será repetido nuevamente luego de los trabajos de reajuste de espárragos a las 24 horas luego del montaje inicial. En caso de no cumplirse con la estanqueidad absoluta de la unión, se desmontará la misma y se reemplazara la junta por una nueva.

CONCLUSIONES:

Verificar el buen estado de bridas, juntas y anillas en cualquier instalación es de suma importancia.

Aprender los tipos y la forma de selección de cada uno de estos elementos

es vital a la hora de preparar una instalación.

El montaje y desmontaje debe ser realizado de manera minuciosa y eficiente.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.lamons.com/Languages/Spanish/products/semi-metallic-gaskets.php.

http://www.inures.com.mx/media/DIR_7501/CATALOGO$20JUNTAS$20METALICAS.pdf.

http://www.lamons.com/public/pdf/lit_reference/ManualDeJuntas-

GuiaTecnicaDeEstanqueidad.pdf.

http://es.scribd.com/doc/98763416/Trabajo-Bridas-Juntas-Anillos#scribd