Fundamentos esenciales para el ajuste de bridas en tuberías y equipos industriales

Introducción

En el ámbito industrial, el ajuste de bridas en tuberías y equipos es un componente esencial para
garantizar la eficiencia y seguridad de los sistemas, tales como: plantas de procesamiento químico, refinerías, instalaciones de tratamiento de agua, y sistemas de distribución de petróleo y gas. Las bridas correctamente ajustadas son fundamentales para prevenir fugas y mantener la integridad estructural, evitando costosos tiempos de inactividad y riesgos de seguridad.

Un aspecto considerable de este proceso es la correcta aplicación del torque, para lo cual la tabla de torque de pernos se convierte en una herramienta indispensable. Este artículo explorará en detalle los fundamentos del ajuste de bridas, proporcionando una guía práctica y detallada para asegurar que cada ajuste sea preciso y efectivo. Descubriendo cómo aplicar el torque óptimo, las herramientas necesarias y las mejores prácticas para mantener la funcionalidad y seguridad de los sistemas industriales.

Fundamentos del ajuste de bridas

El ajuste de bridas industriales es un proceso significativo en la instalación y mantenimiento de sistemas de tuberías y equipos industriales. Consiste en aplicar un par de apriete específico a los pernos de las bridas para asegurar una unión hermética y segura. La importancia del par de apriete adecuado no puede ser subestimada, ya que un apriete insuficiente puede resultar en fugas, mientras que un ajuste excesivo puede dañar las bridas o los pernos, comprometiendo la integridad del sistema.

El término “par de apriete” se refiere a la fuerza rotacional aplicada a un perno o tuerca, generalmente medida en libras-pie (lb-ft) o newton-metros (Nm). La norma ASME PCC1, proporciona los lineamientos especificos sobre las prácticas recomendadas para el ajuste de bridas, asegurando la uniformidad y seguridad en las instalaciones. Parte de estas directrices incluyen la secuencia de patrones de apriete, que asegura una distribución uniforme de la carga sobre la brida, minimizando el riesgo de deformaciones y fugas.

Es importante comprender y aplicar correctamente estos fundamentos para mantener la operatividad y seguridad de los sistemas industriales, evitando fallos y garantizando la eficiencia en las operaciones.

Herramientas de ajuste de bridas

El ajuste de bridas requiere el uso de herramientas especializadas para asegurar la correcta aplicación del torque. Entre las herramientas más comunes se encuentran los torquímetros, que permiten medir y aplicar el par de apriete exacto necesario. Existen varios tipos de torquímetros, incluyendo los de clic, electrónicos y de dial, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones y niveles de precisión.

Para los ajustes de bridas además de los torquímetros, se utilizan otros dispositivos como las llaves dinamométricas y los multiplicadores de torque, que son esenciales para ajustar pernos de gran tamaño que requieren altos niveles de torque. Estas herramientas aseguran que el torque se aplique de manera uniforme y controlada, evitando daños a las bridas y pernos.

Es fundamental l que todas las herramientas de medición de torque estén correctamente calibradas y mantenidas. La calibración periódica garantiza la precisión de las mediciones, mientras que un mantenimiento adecuado prolonga la vida útil y asegura su funcionamiento óptimo. Ignorar estas consideraciones puede llevar a errores en el apriete, con consecuencias potencialmente graves para la seguridad y operatividad de los sistemas industriales.

Tabla de torque de pernos

La tabla de torque de pernos es una herramienta importante en el ajuste de bridas en tuberías y equipos industriales. Esta tabla proporciona los valores de torque recomendados para diferentes tamaños y materiales de pernos, asegurando que cada ajuste se realice con la precisión necesaria para mantener la integridad de las conexiones bridadas. La tabla generalmente incluye columnas que especifican el diámetro del perno, el paso de la rosca, el material del perno y el torque recomendado, generalmente expresado en libras-pie (lb-ft) o newton-metros (Nm).

Para leer y utilizar correctamente la tabla de torque de pernos, primero se debe identificar el diámetro y el material del perno que se va a ajustar, segudamente, se busca la fila correspondiente en la tabla y se localiza el valor de torque recomendado, es recomendable seguir este valor al aplicar el torque, utilizando un torquímetro calibrado para asegurar la precisión.

Las tablas de torque de pernos se pueden encontrar en manuales de fabricantes de pernos y bridas, normas industriales como la ASME (American Society of Mechanical Engineers)¹ (Tabla 1)y documentos técnicos específicos de empresas del sector. Además, los proveedores de equipos y componentes industriales incluyen tablas de torque en sus catálogos de productos y en sus sitios web.

La importancia de seguir las recomendaciones de la tabla de torque de pernos no puede ser subestimada. Un torque insuficiente puede resultar en fugas y uniones inadecuadas, mientras que un ajuste excesivo puede causar deformaciones o roturas en los pernos, comprometiendo la integridad de la brida. Adherirse a los valores especificados en esta tabla, es indispensable para mantener la seguridad y la eficacia de los sistemas industriales. Por lo tanto, contar con una tabla de torque actualizada y de confianza es una práctica esencial para cualquier profesional involucrado en el ajuste de bridas.

Secuencia de patrones de pernos

¿Qué patrones utilizar para el apriete de la brida?

Uno de los elementos clave para lograr una estanqueidad efectiva al apretar una brida es la secuencia de apriete de los pernos, la cual garantiza una tensión equilibrada en toda la junta. Esta secuencia es importante debido a que permite controlar la variación de tensión en los componentes de la junta de la brida.

Es fundamental que la junta se comprima de manera uniforme a lo largo de la cara de la brida, si se aprietan los tornillos adyacentes en lugar de los opuestos, la compresión de la junta sería desigual, lo que comprometería su estanqueidad y probablemente daños. Las bridas deben mantenerse paralelas, y el método más óptimo es utilizar un patrón de apriete de pernos adecuado con una carga parcial inicial siguiendo la direccion de las agujas del reloj y asi susesivamnete ir aumnetando más carga en forma gradual.

En la siguiente figura 1 se muestra una secuencia de 12 pernos en este caso el patrón consiste en apretar siempre el opuesto, por ejemplo, la secuencia sería: 1-7-4-10… ( Figura 1. a), mientras que en la figura 1. b)se realiza el equilibrado combinando pernos opuestos con una ligera variación:

1-2-3-4…

Procedimiento para el ajuste de bridas

Realizar un ajuste correcto de bridas es un proceso meticuloso que requiere seguir pasos específicos para asegurar una unión hermética y segura. A continuación, se detalla el procedimiento recomendado:

1. Preparación: Antes de comenzar, asegúrese de tener todas las herramientas necesarias,incluyendo torquímetros calibrados, llaves dinamométricas y la tabla de torque de pernoscorrespondiente.
2. Limpieza y alineación: Limpie las superficies de contacto de la brida y asegúrese de queestén correctamente alineadas. Una alineación adecuada es crucial para evitar tensionesindebidas y fugas.
3. Instalación de pernos: Inserte los pernos y tuercas manualmente, asegurándose de queestén bien colocados. No aplique torque en esta etapa.
4. Ajuste inicial: Aplique un torque inicial ligero a cada perno en una secuencia de cruz oestrella. Esto asegura que la carga se distribuya uniformemente y ayuda a asentar lassuperficies de la brida.
5. Secuencia de patrones de apriete: Siga la secuencia de patrones de apriete recomendada,incrementando gradualmente el torque en pasos. La secuencia típica es cruzada o en estrella, comenzando con un torque bajo y aumentándolo en incrementos uniformes hasta alcanzar el valor especificado en la tabla.
6. Verificación final: Después de aplicar el torque final, verifique cada perno nuevamente enla misma secuencia para asegurarse de que no haya cambios en el torque debido alasentamiento de los componentes.

Consideraciones sobre la uniformidad del apriete y la prevención de fugas: Es necesario el mantener la uniformidad del apriete en todos los pernos para evitar tensiones desiguales que puedan causar deformaciones y fugas. Utilizar torquímetros calibrados y seguir las secuencias de patrones de apriete recomendadas garantiza una distribución uniforme de la carga.

Realizar revisiones periódicas del apriete de las bridas durante el mantenimiento preventivo es una práctica recomendada para asegurar la integridad continua de las uniones bridadas, garantizando un ajuste seguro y eficiente de las bridas, preservando la funcionalidad y seguridad de los sistemas industriales.

Aplicación del torque óptimo

El torque óptimo es la cantidad exacta de fuerza rotacional aplicada a un perno para asegurar una unión bridadas segura y efectiva sin comprometer la integridad del material. Determinar y aplicar el torque óptimo es crucial para mantener la funcionalidad y seguridad de los sistemas industriales.

Factores que afectan el torque óptimo: Varios factores influyen en el torque óptimo. El material del perno es uno de los principales, ya que diferentes materiales tienen distintas propiedades de resistencia y elasticidad. Por ejemplo, los pernos de acero inoxidable requieren un torque diferente al de los pernos de acero al carbono. Las condiciones operativas, como la temperatura y la presión, también juegan un papel fundamental . Un ambiente de alta temperatura puede afectar la expansión térmica del perno y la brida, alterando el torque requerido. Además, la presencia de lubricantes en las roscas del perno puede cambiar significativamente el torque necesario para lograr el apriete deseado.

Ejemplos prácticos de cálculo del torque óptimo: Supongamos que estamos ajustando un perno de acero al carbono de ¾ pulgadas de diámetro en un ambiente con temperaturas moderadas y sin lubricante. Utilizando la tabla antes mencionada, identificamos que el torque óptimo recomendado es de 150 lb-ft. Si se añaden lubricantes a las roscas, es posible que este valor deba reducirse para evitar un apriete excesivo, tal vez a 120 lb-ft, para compensar la reducción de fricción. Realizar estos ajustes meticulosos asegura que las uniones bridadas mantengan su integridad bajo diversas condiciones operativas.

Prevención de fugas en uniones bridadas

La prevención de fugas en uniones bridadas es fundamental para la seguridad y eficiencia de los sistemas industriales. Las fugas no solo representan una pérdida de producto, sino que también pueden ser peligrosas y causar daños ambientales y estructurales.

Importancia de la Prevención de Fugas: Las fugas pueden llevar a la ineficiencia operativa, costos adicionales y riesgos significativos para la seguridad. En industrias que manejan fluidos peligrosos o de alta presión, la prevención de fugas es crítica para evitar accidentes y garantizar el cumplimiento de las normativas de seguridad.

Estrategias y mejores prácticas para asegurar un ajuste hermético: Una de las mejores prácticas para prevenir fugas es asegurarse de que las superficies de contacto de las bridas estén limpias y libres de imperfecciones. Utilizar el torque adecuado y seguir las secuencias de apriete recomendadas también es crucial. Aplicar una secuencia cruzada o en estrella ayuda a distribuir la carga uniformemente y a evitar puntos de fuga.

Uso de Juntas y sellos adecuados: Seleccionar las juntas y sellos adecuados es esencial para asegurar un ajuste hermético. Las juntas de alta calidad y compatibles con las condiciones operativas del sistema (presión, temperatura, tipo de fluido) proporcionan una barrera eficaz contra las fugas. Verificar regularmente el estado de las juntas y reemplazarlas según sea necesario también es una práctica recomendada para mantener la integridad de las uniones bridadas. Implementar estas estrategias garantiza un sistema seguro y eficiente, minimizando el riesgo de fugas y sus consecuencias asociadas.

Normativas y estándares

En el ajuste de bridas y pernos, adherirse a normativas y estándares es esencial para garantizar la seguridad y eficiencia de los sistemas industriales. Una de las normativas más relevantes es la ASME PCC 1 (American Society of Mechanical Engineers), que proporciona directrices detalladas sobre el montaje de bridas, incluyendo recomendaciones para el par de apriete, secuencias de apriete, y procedimientos de verificación. Estas directrices aseguran que las uniones bridadas se ajusten de manera uniforme y segura, minimizando el riesgo de fugas y fallos estructurales. La importancia de seguir estas normativas radica en la uniformidad y consistencia que ofrecen.

La estandarización de los procedimientos de ajuste, se reduce el margen de error humano y se asegura que todas las conexiones cumplan con los requisitos de seguridad y desempeño. Además, el cumplimiento de normativas como la ASME PCC 1 es a menudo un requisito legal y de certificación, necesario para operar en muchas industrias. Adoptar estas prácticas no solo protege la integridad de los sistemas, sino que también garantiza la seguridad de los trabajadores y el medio ambiente.

Respuestas a preguntas frecuentes

¿Cómo saber qué torque aplicar a un perno?

Determinar el torque adecuado para un perno requiere considerar varios factores clave. Primero, el material del perno y la brida deben ser conocidos, ya que diferentes materiales tienen diferentes límites de resistencia. Las condiciones operativas, como la temperatura y la presión del sistema, también afectan el torque necesario. Además, la presencia de lubricantes en las roscas puede cambiar el coeficiente de fricción, alterando el torque requerido.

Conclusiones

El ajuste adecuado de las bridas en tuberías y equipos industriales es necesario para garantizar la seguridad, eficiencia y operatividad de los sistemas, de acuerdo a las normativas y estándares como ASME PCC 1. La tabla de torque de pernos se ha presentado como una herramienta indispensable para asegurar la correcta aplicación del torque, evitando tanto fugas como daños estructurales.

El procedimiento detallado para el ajuste de bridas, desde la preparación y limpieza hasta la verificación final, proporciona una guía práctica para asegurar un ajuste uniforme y seguro. Así como, la aplicación del torque óptimo y las estrategias para la prevención de fugas son significativas en la integridad de las uniones bridadas bajo condiciones operativas.

Los profesionales del sector deben seguir prácticas correctas de ajuste para proteger los sistemas industriales de fallos, garantizar un entorno de trabajo seguro y cumplir con las normativas vigentes. Utilizar recursos como tablas de torque y manuales de normativas es fundamental para realizar ajustes precisos, la adopción de estas prácticas asegura la vida util y la fiabilidad de las instalaciones industriales.

Referencias

1. ASME PCC-1-2019 (Revisión de ASME PCC-1-2013) Pautas para el ensamblaje de bridas atornilladas en el límite de presión,
2. https://ktnvalves.com/es/como-apretar-una-brida-correctamente/