Què són les brides?

● Introducció a les brides

Una brida de canonada connecta canonades i components en un sistema de canonades mitjançant l'ús de connexions cargolades i juntes. Les brides més utilitzades són la brida de coll de soldadura, la brida lliscant, la brida cega, la brida de soldadura de sòcol, la brida roscada i la brida d'unió solapada (RTJ Flange). Aquest tipus de connexió en una brida de canonada permet facilitar el desmuntatge i la separació per a la reparació i el manteniment regular. L'especificació més comuna per a acer al carboni i brida d'acer inoxidable és ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Les brides metàl·liques s'utilitzen habitualment per a aplicacions industrials, comercials i institucionals. Les brides de canonades d'acer estan disponibles en diversos estils i classes de pressió. Les brides metàl·liques es classifiquen entre 150 i 2500 #. A més d'especificar la classe de pressió, determinades brides, com ara la brida de coll de soldadura i la brida de soldadura de sòcol, també requereixen especificar el programa de canonades. Això garanteix que el forat de la canonada coincideixi amb el forat del coll de soldadura o de la brida de soldadura del sòcol.

SSM ofereix una gran varietat de brides de canonades en acer al carboni, acer inoxidable i aliatge de níquel. També podem oferir brides especials, com ara brides de coll llarg de soldadura, sol·licitud de material especial i brides de canonades d'alt rendiment.

La classificació de les brides es fa de diverses maneres alternatives de la següent manera;

● Basat en la connexió de canonades

Les brides es poden classificar segons el mètode de fixació a la canonada com a continuació;

● Brida de coll de soldadura

Una brida de coll de soldadura (també anomenada "brida de coll de soldadura") és ben reconeguda pel seu nucli llargament cònic, que proporciona resistència mecànica (útil per resistir-se a "platar" i "inclinar-se"). Les brides de coll de soldadura són brides d'alta integritat i estan disponibles en totes les mides, tots els tipus de cara habituals (plana, elevada, RTJ) i totes les classes. A causa de la força del nucli i la integritat de la soldadura, aquest tipus de brida és molt adequat per a aplicacions de temperatura i pressió elevades.

● Brides lliscants

Les brides lliscants, també conegudes com a "brides de nucli", tenen un cub amb un perfil molt baix. Aquest tipus de brida normalment es connecta a una canonada mitjançant una o dues soldadures de filet (una a l'exterior de la brida i una altra a l'interior de la brida), però només és possible utilitzar una sola soldadura. Les brides lliscants es produeixen en moltes mides i s'afavoreixen per a aplicacions de pressió més baixa (classe ASME Menor o igual a 600). La mida del forat d'una brida lliscant (diàmetre intern) és més gran que la de la canonada de connexió, la qual cosa li permet lliscar/lliscar sobre la canonada (slip-on the pipe). No hi ha soldadura de penetració total entre la canonada i la brida, per la qual cosa hi ha limitacions per al seu ús a causa de la menor integritat de la soldadura.

● Brides de soldadura de socket

Les brides de soldadura de socket tenen un sòcol en el qual s'insereix una canonada; la canonada està subjecta per una soldadura de filet situada a l'exterior del cub de la brida. Un desavantatge important d'aquest tipus de brida és que no es considera una unió d'alta integritat perquè la soldadura és difícil de demostrar; per tant, les brides de soldadura de sòcol només són adequades per a classes baixes i mitjanes (menys o iguals a ASME 600). A causa de la seva menor integritat i la seva inadequació per al seu ús a pressions més altes, les brides de soldadura de sòcol gairebé sempre tenen cares planes o elevades. Les brides de soldadura de sòcols estan dissenyades per a mides de canonades nominals petites (menys o igual a 4 polzades, menys o iguals a 10 cm) i són habituals per a mides de canonades de ½ a 2- polzades (mides de canonades d'1,3 a 5 cm). La resistència mecànica d'una brida de soldadura de sòcol és similar a la d'una brida lliscant, però la brida lliscant pot utilitzar dues soldadures.

● Brida roscada

El disseny de la brida roscada (també anomenat "brida cargolada") utilitza una rosca de cargol per connectar la brida a una canonada. Es talla una rosca mascle a l'extrem d'un tub mentre que una rosca femella es talla al forat de la brida; A continuació, el tub roscat mascle es cargola a la brida roscada femella.

Tot i que el disseny de brida roscada està disponible en moltes mides i classificacions de pressió, s'utilitza principalment per a sistemes de canonades de mida petita, és a dir, inferior o igual a 4 polzades. El seu ús també es limita normalment a sistemes no tòxics, sistemes de baixa pressió i sistemes de baixa temperatura. Les brides roscades de ½ polzada a 2-polzades són molt més habituals que les de 2 polzades o més. A causa de les seves aplicacions de menor pressió, les brides roscades només utilitzen cares planes i elevades. No són adequats per a aplicacions d'alta temperatura perquè la geometria de la rosca es distorsionarà, cosa que sovint condueix a fuites.

● Brida cega

Una brida cega (també anomenada "brida de la placa de tancament") s'instal·la a l'extrem d'un sistema de canonades per acabar una canonada. No té orifici central (forat), de manera que no hi ha flux a través de la brida. Es pot utilitzar una brida cega per aïllar una canonada, una vàlvula o un recipient a pressió. Aquest tipus de brida està disponible en totes les mides i classes, i pot utilitzar una cara d'unió plana, elevada o de tipus anell.

Una brida cega pot substituir una tapa de soldadura a tope en cas que es requereixi una prolongació de la línia de canonada o en cas que es requereixi una inspecció de canonades (traieu la brida cega per accedir a l'interior de la canonada). Aquest tipus de brida també es pot utilitzar com a punt d'accés de varetes en sistemes de drenatge. Depenent de l'aplicació, es pot perforar una brida cega i utilitzar-la com a brida lliscant, o roscar i utilitzar-la com a brida roscada.

● Brida d'unió solapada (LJF)

Una brida d'unió solapada (LJF) és un conjunt de dos elements que inclou un extrem i una brida d'anell d'unió solapada (també anomenada "brida d'unió solapada"). Per ser tècnicament correcte, l'extrem del taló no forma part d'una brida d'unió solapada. Tanmateix, sempre s'utilitza una brida d'unió solapada juntament amb un extrem, de manera que ambdues parts sovint s'anomenen col·lectivament "brida d'unió solapada". A causa del seu disseny, les brides d'unió solapada sempre tenen una cara plana amb una superfície llisa. Però, quan es combina amb l'extrem del taló, la cara de segellat resultant s'eleva. Això es produeix perquè la cara de segellat de l'extrem del taló es troba per sobre del pla de cargol de la brida. La brida de la junta solapada no té cap cara de segellat, només l'extrem del taló té la cara de segellat. La cara de segellat d'un extrem pot ser plana, dentada o acanalada per permetre una unió de tipus anell.

Per muntar una brida d'anell d'unió solapada i un extrem del taló, l'extrem del taló ha de lliscar al forat de l'anell de la brida i després soldar-se a tope a la canonada. Un costat de l'extrem del taló forma la cara de segellat, mentre que el costat oposat/darrera de l'extrem del taló pressiona contra l'anell de la brida de la junta solapada (quan la brida està muntada). L'anell de la brida de la junta solapada és lliure de girar després de soldar l'extrem del taló a la canonada, perquè no està unit físicament a l'extrem del taló. Un cop muntada la junta de la brida, l'anell de la junta solapada ja no pot girar lliurement.

Altres tipus de brida que trobaran molts enginyers són els mascles i femenins i els tipus de llengüeta i ranura. Els tipus menys comuns inclouen els dissenys de brides d'orifici, expansador, reductor i llarg de coll de soldadura.

Els extrems de les brides es poden cargolar, soldar o solapar (contacte metall amb metall) a la seva canonada associada.

Visió general dels tipus de brida

A la taula següent s'ha recopilat informació important sobre els tipus de brides. Tot i que les normes ASME es citen a la taula, hi ha estàndards alternatius internacionals i nacionals disponibles (DIN, EN, etc.). Tanmateix, ASME és l'organització d'estàndards de canonades més acceptada, i per aquest motiu s'han citat els seus estàndards.

A la taula següent, la columna "Cares" indica la cara de segellat habitual escollida per tipus de brida. Tanmateix, hi pot haver excepcions a la regla depenent del tipus de brida. La taula s'ha de tractar com una taula de visió general, mentre que la informació específica s'ha de buscar en les normes pertinents.

● Basat en l'enfrontament

Hi ha tres tipus comuns de cara de brida, la junta plana/plana, elevada i de tipus anell (RTJ). Existeixen altres tipus de cara de brida, principalment els dissenys Tongue-and-Groove (T&G), Lap Joint i Mascle-and-Female (M&F), però aquests són menys populars. Els estàndards de canonades defineixen la geometria exacta, les dimensions, el material i l'acabat superficial d'una cara de brida.

Les brides també es poden classificar segons els paraments de la següent manera:

● Brida de cara elevada (RF)

Una brida de cara elevada (RF) té una cara de segellat de forma circular que sobresurt del pla del cercle de cargol de la brida. Les brides de cara elevada estan disponibles en totes les classes de pressió i, per tant, per a una àmplia gamma de classificacions de pressió i temperatura. Les brides de RF són el tipus de brida més comú que s'utilitza a les indústries de petroli i gas i d'enginyeria química.

Les brides RF utilitzen superfícies de segellat dentades amb juntes de tipus no metàl·liques o semimetàl·liques. La cara de segellat d'una brida RF és des del diàmetre interior de la brida fins al diàmetre exterior de la cara elevada. Una junta típica per a brides de RF seria una junta de composició d'acer grafit amb una temperatura de fins a 400 ⁰C (750 ⁰F) i una pressió nominal de fins a 250 bar (3.625 psi).

L'alçada de la cara elevada per sobre del pla de cara de cargol ve dictada per la classe de la brida i l'estàndard del qual es pren. Per a l'estàndard ASME B16.5, les brides d'acer de les classes 150 i 300 tenen una alçada de cara elevada d'1/16 de polzada (1,6 mm); les brides d'acer que superen la classe 300 utilitzen una cara elevada d'1/4 de polzada (6,4 mm). En un món ideal, l'alçada d'una cara elevada augmentaria a mesura que augmenta la classe, però això no passa en la majoria dels estàndards; però és una generalització lògica.

●Brida de cara plana (FF)

Les brides de cara plana (FF) utilitzen juntes no metàl·liques (juntes toves) i sempre han de tenir una superfície de segellat dentada. Aquest tipus de brida és molt adequat per a aplicacions de baixa pressió i s'utilitza per a les classes de pressió 125 i 250.

Les juntes s'instal·len directament a la cara de segellat frontal de la fulla de la brida, és a dir, al mateix pla que la cara del cercle de cargol. L'àrea de segellat de la junta és des del diàmetre de la brida interior fins al diàmetre de la brida exterior. Els materials de juntes suaus típics solen tenir una pressió de 100⁰C (212⁰F) i no més de 20 bar (290 psi). Com que les brides de cara plana utilitzen una àrea de segellat tan gran, estan fetes per adaptar-se. Les juntes de brida de cara plana no poden girar un cop instal·lades a causa de les penetracions dels forats del cargol a través de la junta. A causa de la gran mida de la cara de segellat, les brides de cara plana són resistents a la distorsió mecànica (flexió, inclinació, etc.).

Les brides de cara plana no s'han d'acoblar mai amb brides de cara elevada, especialment si la brida de cara elevada està fabricada amb un material més dur.

● Junta de tipus anell (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1.382⁰F). És possible utilitzar brides RTJ a totes les classes de pressió, però normalment s'utilitzen per a la classe 900 i superior.

La diferència entre una brida RTJ i una brida de cara elevada és la manera com s'obté un segell. Les juntes metàl·liques (dures) s'utilitzen amb brides RTJ, mentre que les juntes de cara elevada utilitzen juntes suaus o semimetàl·liques. Hi ha tres grups d'articulació de tipus anell principals, aquests són R, RX i BX; ens centrarem en l'articulació tipus R perquè és, amb diferència, la més habitual.

Les juntes RTJ tipus R tenen forma circular amb un perfil/cos de forma ovalada o octogonal; el perfil octogonal obté el segell més eficient i és el disseny més modern. Es mecanitza una ranura a la cara d'una brida RTJ i la junta associada s'instal·la en aquesta ranura. Quan es munta la brida, les dues cares d'acoblament comprimeixen la junta fins que es deforma i es forma un segell metall a metall. Si la brida està muntada correctament, les dues brides RTJ aparellades no haurien d'entrar en contacte físic entre elles.

Les juntes RTJ sovint es fabriquen amb un material lleugerament més tou que el de la brida. Com que el material de la junta és més suau, es deforma a una pressió més baixa que la brida, això garanteix que sigui la junta la que es deforma per fer que el segell en lloc de que la brida es deformi al voltant de la junta.

● Llengua i solc (T/G)

Una cara de brida té un anell elevat (llengüeta) mecanitzat a la cara de la brida, mentre que la brida d'acoblament té una depressió coincident (Groove) mecanitzada a la seva cara. Les cares de llengüeta i ranura d'aquestes brides s'han de fer coincidir. Els revestiments de llengüeta i ranura estan estandarditzats tant en tipus grans com petits. Es diferencien del mascle i de la femella perquè els diàmetres interiors de la llengüeta i la ranura no s'estenen a la base de la brida, conservant així la junta en el seu diàmetre interior i exterior. Aquests es troben habitualment a les cobertes de bombes i als capó de vàlvules. Les juntes de llengüeta i ranura també tenen l'avantatge que s'autoalineen i actuen com a dipòsit de l'adhesiu. La junta de mocador manté l'eix de càrrega en línia amb la junta i no requereix una operació de mecanitzat important.

● Home i dona (H/F)

Amb aquest tipus les brides també s'han de fer coincidir. Una cara de brida té una àrea que s'estén més enllà de la cara de brida normal (Masculí). L'altra brida o brida d'acoblament té una depressió coincident (femella) mecanitzada a la seva cara. La cara femenina fa 3/16-polzades de profunditat, la cara masculina fa 1/4-polzada d'alçada i totes dues tenen un acabat llis. El diàmetre exterior de la cara femenina actua per localitzar i retenir la junta. Els paraments personalitzats masculins i femenins es troben habitualment a la carcassa de l'intercanviador de calor per canalitzar i cobrir les brides. La cara femenina i la cara masculina tenen un acabat llis. El diàmetre exterior de la cara femenina actua per localitzar i retenir la junta.

Resum de la cara de la brida

La taula següent resumeix les característiques de les tres cares de brida més comunes.

● Basat en l'acabat facial

La superfície de la cara de la brida és la zona on s'instal·la l'element de segellat (junta). Els dissenys de superfície de la brida més comuns són llisos i dentats. Les superfícies de brida de cara plana (FF) i les superfícies de brida de cara elevada (RF) requereixen dents si es construeixen segons els estàndards de la indústria.

● Acabat d'estoc

El més utilitzat de qualsevol acabat de superfície de brida, perquè pràcticament, és adequat per a totes les condicions de servei normals. Sota compressió, la cara suau d'una junta s'incorporarà en aquest acabat, cosa que ajuda a crear un segellat i es genera un alt nivell de fricció entre les superfícies d'acoblament. L'acabat d'aquestes brides es genera amb una eina de punt rodó de radi d'1,6 mm amb una velocitat d'avanç de 0,8 mm per revolució fins a 12 polzades. Per a mides de 14 polzades i més, l'acabat es fa amb una eina de punta rodó de 3,2 mm amb un avanç d'1,2 mm per revolució.

● Acabat llis

Aquest acabat no mostra marques d'eines visualment aparents. Aquests acabats s'utilitzen normalment per a juntes amb revestiments metàl·lics, com ara amb doble revestiment, acer pla i metall ondulat. Les superfícies llises s'uneixen per crear un segellat i depenen de la planitud de les cares oposades per fer un segellat. Això s'aconsegueix normalment tenint la superfície de contacte de la junta formada per una ranura en espiral contínua (de vegades anomenada fonogràfica) generada per una eina de nas rodó de radi de {{0}},8 mm a una velocitat d'avanç de {{5} },3 mm per revolució amb una profunditat de 0,05 mm. Això donarà lloc a una rugositat entre Ra 3,2 i 6,3 micròmetres (125 – 250 micro polzades).

● Acabat serrat

També és una ranura en espiral contínua o fonogràfica, però difereix de l'acabat original perquè la ranura normalment es genera amb una eina de 90-graus que crea una geometria en "V" amb un dentat en angle de 45 graus. Les serradures previstes al parament podrien ser concèntriques o espirals (fonogràfiques). S'insisteixen les serradures concèntriques per a l'acabat de la cara quan el fluid transportat té una densitat molt baixa i pot trobar un camí de fuita a través de la cavitat. El serrat s'especifica pel nombre, que és l'alçada mitjana aritmètica de la rugositat (AARH). Aquesta és la mitjana aritmètica dels valors absoluts de les desviacions de l'alçada del perfil mesurades dins de la longitud de mostreig i mesurades des de la línia central gràfica.

Les brides d'acabat llis s'especifiquen quan s'especifiquen juntes metàl·liques i es proporciona un acabat dentat quan es proporciona una junta no metàl·lica.

Valors de rugositat adequats

Els estàndards de la indústria dicten valors de rugositat adequats, el següent es treu de l'estàndard ASME B16.5:

● Basat en el material de construcció

Les brides es forgen normalment, excepte en molt pocs casos en què es fabriquen a partir de plaques. Quan s'utilitzen plaques per a la fabricació, han de ser de qualitat soldable. ASME B16.5 només permet que les brides reductores i les brides cegues es fabriquin a partir de placa. Els materials de construcció utilitzats normalment són els següents;

● Basat en la classificació pressió-temperatura

Les brides també es classifiquen segons la classificació de temperatura de pressió a ASME B 16.5 com a continuació;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Els gràfics de temperatura de pressió, a l'estàndard ASME B 16.5, especifiquen la pressió manomètrica de treball sense xoc a la qual es pot sotmetre la brida a una temperatura determinada. Les brides poden suportar diferents pressions a diferents temperatures. A mesura que augmenta la temperatura, la pressió nominal de la brida disminueix. La classe de pressió indicada de 150 #, 300 #, etc. són les qualificacions bàsiques i les brides poden suportar pressions més altes a temperatures més baixes. ASME B 16.5 indica les pressions permeses per a diversos materials de construcció en relació a la temperatura. ASME B16.5 no recomana l'ús de brides de 150 # per sobre de 400 graus F (200 graus). La classe de pressió o classificació de les brides es donarà en lliures. S'utilitzen diferents noms per indicar una classe de pressió. Per exemple: 150 Lb o 150 Lbs o 150# o Classe 150, tots signifiquen el mateix.

● CONCLUSIÓ

Podeu distingir els diferents tipus de brides anteriors, característiques de fabricació i rendiment. Podeu triar la brida d'acer adequada fabricada amb diferents materials com acer inoxidable, acer de baix aliatge, acer al carboni, acer dúplex o molts més.

Escollir la brida adequada amb el material adequat i conèixer els elements als quals s'enfronta durant l'aplicació que utilitza el mètode de canonades és fonamental. Esperem que aquest bloc us ajudi a identificar les coses clau abans de comprar brides.