ELEMENTOS DE TUBERÍAS

I.M.P.SUBDIRECCIÓN DE CAPACITACIÓN

MÉXICO, D.F.

CURSO DEDIBUJO Y DISEÑO

DE TUBERIAS

OBJETIVO:

Esta unidad tiene como propósito, que usted conozca e identifique: lascaracterísticas principales de las bridas, sus usos particulares de cada una y lasimbología correspondiente en los dibujos de tubería.

Contenido

3. Bridas

3.1 Tipos

3.2 Caras

3.2.1 Plana y realzada

3.2.2 Macho y hembra

3.2.3 Lengüeta y ranura

3.2.4 Traslapada

3.2.5 Junta de anillo

3.3 Uniones Bridadas

3.4 Simbología unifilar y bifilar

3.5 Empaquetaduras

3.6 Junta metálica

3.7 Laminas

3.8 Tablas de dimensiones

3. Bridas.

La brida (flange) es una pieza de fierro dulce o de acero forjado, de formaanular, cuyo orificio interior grande y concéntrico se adopta al diámetro del tubo, y lostaladros pequeños situados en un círculo mayor concéntrico sirven para pasar por ellosunos pernos que se fijan con tuercas. Las bridas se usan por pares.

Las bridas sirven para unir por sus extremos dos tubos o un tubo y un accesorioo una válvula, cuando estos dos últimos están bridados.

Las bridas son el medio más seguro, de unir elementos de una tubería yademás el mas fácil de desarmar en las labores de mantenimiento.

Hay bridas de diversas formas según sean las condiciones de uso y para diversaspresiones que varían desde 125# hasta 2500# y aún mas. Naturalmente la robustez delas bridas aumenta conforme aumenta la presión interior del tubo. El material con que sefabrican puede ser fierro dulce o maleable, acero al carbón y acero de aleación forjados,con sujeción A las especificaciones gobernantes de ASTM, ASME, ASA Y API.

La circunferencia en la cual están situados los centros de los taladros para lospernos se llama "Círculo de los Pernos".

3.1 Tipos

Según sea la forma de unirlos al tubo, las bridas pueden ser:

Además, hay las siguientes variantes:

Los diversos tipos de bridas se muestran en la lamina No.5.

3.2. Caras

3.2.1. Plana y realzada

La cara de una brida puede ser plana o realzada. Las bridas de fierro forjado parabaja presión, 125#, tienen cara plana (flat face). Las bridas de acero forjado estándar -también pueden tener cara plana, aunque por lo regular de 150# a 250# tienen cararealzada (raised face). Para bridas de acero de 150# y 300# el realzo de la cara es de1/16" y en bridas de 400# a 2500# el realzo normal es de 1/4", aunque también puedeserlo de 1/16". En las bridas de junta de anillo (ring joint) el realzo varía de 7/32" paralas de 150# a 11/16" en las bridas de 2500#.

El acabado de las caras resaltadas puede ser:

A) Cara lisa (plane face); B).- Junta despulida para vapor (scraped steam joint);C).- Diente de sierra (serrated face), o sea un dentellado en é1ngulo de 90°comprendido, con paso de 1/32" y profundidad del surco de 1/64" en círculosconcéntricos, y D).- Acabado [onogré1fico (phOll0 graphic iinish), cuyo dentellado esigual que el anterior solo que con surco continuo en forma de espiral.

FIG. 9 ACABADO DE CARAS RESALTAS

3.2.2. Macho y Hembra

En este caso una de las bridas es de cara resaltada o macho (male) y la bridacompañera (companion flange) en el resalto de la cara, que es de mayor diámetro,incluye el rebajo o cara de la hembra (female). Se distinguen dos tipos:

1. Machihembrado grande (large male-female)2. Machihembrado chico (small male & female)

CARA PLANA(FLAT FACE)

FIG. No. 10

Observación. Nótese que en las bridas de machihembrado corto o único, la bridacompañera o hembra en vez de resalto tiene un rebajo.

El machihembrado chico tieneuna alternativa con bridas roscadas ,donde el macho se forma con una partesaliente del tubo, torneado a la medida,y la caja de la hembra está torneada enla brida compañera. Ambas bridas sonde cara plana (flat face).

Fig. 11Machihembrado Chico

(Small male and female)

MACHIHEMBRADO GRANDE(Large Male Female

MACHIHEMBRADO CHICO(Small Male and Female

3.2.3 Lengüeta y Ranura.

En estas bridas la lengüeta (tongue, lengua) está forma da por una molduracircular saliente, que es parte de 18 la cara resaltada, la cual penetra en la ranura(groove) circular contraria hecha en la cara resaltada de la brida compañera. También sedistinguen dos tipos:

1.- Lengüeta grande y ranura (large tongue & groove)2.- Lengüeta chica y ranura (small tongue & groove)

La diferencia entre ambas consiste en que la lengüeta, y por consecuencia laranura, es mas o menos ancha, variando solamente el diámetro exterior de ellas.

Fig. 12

Observación. Las bridas machihembradas y las de lengüeta y ranura proveen de un buenempalme y selladura en las juntas de conexión; pero es necesario que tengan espacio yfacilidades para desplazamiento longitudinal cuando hay que desarmarlas.

3.2.4 Traslapada

La brida con junta traslapada (lapped joint) queda holgada y suelta, en la cabezade un tubo que a su vez está como acampanado, es decir, terminado por una ceja propiacuyos diámetros, interior y exterior, coinciden con los de una cara resaltada; pero tieneel mismo espesor de la pared del tubo. Por lo general esta cabeza de tubo con ceja seconsigue soldándole en el extremo un casquillo con ceja de traslape (lap joint stub end).

LENGUETA CHICA Y RANURA(Small tonque and grove )

LENGUETA GRANDE Y RANURA(Large tonque and grove )

Las bridas de traslape o de Van Stone son muy útiles porque el acomodo de lospernos de sujeción no guardan una posición rígida. Se usan en la conexión derecipientes que no guardan un alineamiento perfecto con la tubería, o en curvas deexpansión que unen dos tubos que están situados en planos diferentes.

3.2.5 Junta de anillo

Las bridas con juntas de anillo (ring joint flanges) llevan ambas una ranura en sucara resaltada y entre ambas ranuras se acomoda un anillo de acero.

Fig. 13 Junta traslapada(Lapped Joint)

Este anillo de acero más suave que el de las bridas, hace las funciones deempaquetadura y de lengüeta removible enlazando y sellando la junta, y esta destinada amantener las bridas en posición invariable y a resistir esfuerzos laterales de corte ocizalleo. Para usarlos es preciso que puedan desunirse mediante una separación de lascaras de las bridas.

Los anillos (rings) y por consecuencia las ranuras (grooves) se fabrican en dosformas: a) De sección oval y b) De sección octagonal.

Fig. 14

Junta de anillos(Ring Joint)

Anillos y Ranuras(Rings and Grooves)

Observaciones y notas. Las dimensiones R, S, T, U, W, X, Y, Z, de caras debridas, son invariables para las presiones de 150, 300, 400, 600, 900, 1500 y 2500 libraspor pulg. 2 Las dimensiones 0 y K si son variables. En la tabla X se encuentran lasdimensiones invariables de acuerdo con ASA Standard B16e-1939.

3.3 Uniones bridadas.

Una tubería se forma generalmente soldando los tubos a tope, para lo cual debenestar biselados como ya se ha dicho.

Sin embargo, en las tuberías largas se hace necesario interrumpirlas en algunoslugares para poder desconectarlas con facilidad, ya sea para servicio de mantenimientoo por que hay salidas próximas. En tuberías de campo puede observarse que hayuniones bridadas cada cuatro tubos soldados, más o menos, lo que permite moverloslateralmente con cierta relativa facilidad. Las salidas laterales pueden hacerse medianteuna Te, una Ye o un inserto soldado. Si el inserto, la Te o la Ye están soldados,conviene poner cerca, en la tubería general, una unión con bridas; pero si la Te o la Yeson bridadas, entonces ya se hace innecesario poner más bridas porque son costosas yya resultan inútiles.

En trabajos de tubería prefabricada (prefabricated piping) o sea la fabricaciónque se le hace en el taller de tramos de tubería mas o menos complicada, lo queresulta ventajoso por la comodidad que ésto representa para trabajar y la exactitudque se consigue en las medidas, casi siempre tienen sus extremos terminados conbridas para poder hacer las conexiones con las del equipo o con válvulas einstrumentos bridados, aunque también algunos extremos de tubo, de estos tramos detubería, en vez de bridas están biselados para soldarse en el campo con otros tubos.

Los accesorios bridados se fabrican con acero vacíado o fundido para presiones de150#, 300#, 600#, 900# Y 1500#. Sin embargo, parece que este procedimiento tiende adesparecer debido a las dificultades que presenta su fabricación. Actual mente se sigueen gran parte el procedimiento de soldar bridas deslizantes (slip-on) directamente alaccesorio para soldar, si es necesario, o mejor .aún: se les sueldan bridas con cuello loque parece resultar más económico.

Símbolos de las conexiones y accesorios bridados.

Como en los dos casos anteriores de conexiones roscadas y para soldar, se distinguendos formas de dibujar la tubería y conexiones bridadas: unifilar y bifilar.

3.4 Simbología Unifilar y Bifilar

Siendo sencillo trabajar con una línea, se prefiere este método, para esquemas,isométricos, tubería prefabricada y para el detalle de tubería hasta de 1 ½”. En elmétodo unifilar el símbolo fundamental de las dos bridas que forman una conexión, esel trazo de dos rayitas paralelas transversales a la línea general, más o menos dos vecesel diámetro del tubo a escala. (Recuérdese que una conexión roscada se representa conuna sola rayita al tamaño del diámetro del tubo y que una conexión soldada serepresenta con un punto grande).

La vista de frente de los accesorios regulares siempre es a una linea que sigue eltrazo del eje con dos rayitas transversales que representan las bridas en cada uno delos extremos de sus ramas; mas si los accesorios son reductores o tienen alguna formaespecial; se dibuja una figura plana que de idea del accesorio de que se trata, con losdiámetros de tubo que corresponde representar en sus extremos, a escala si es posibleo necesario, y limitando los extremos de las ramas bridadas con dos rayitas paralelasseparadas, a mayor diámetro como ya se ha dicho.

En cuanto a las vistas de planta, lateral y corte donde hay accesorios de ramas enángulo recto, los tubos y bridas vistos de punta se proyectan en forma de círculosconcéntricos en su verdadera magnitud, no así las vistas de accesorios cuyas ramasestán a 45° o cualquier otro ángulo, donde las proyecciones de las bridas tendrán queser de forma elíptica. Los símbolos unifilares de las conexiones y accesorios bridadosmás comunes se muestran en la lámina 6.

Simbología bifilar

El dibujo en dos líneas de la tubería bridada se hace como en les casosanteriores, para detallar una instalación de tubería y se dibujan así los tubos de 2" ymayores. Los accesorios se dibujan con los mismos diámetros de los tubos que unen,ya sean regulares o reductores, como los accesorios para soldar, y cada una de lasbridas estará representada por un rectángulo pequeño alargado, y por lo tanto unaunión con dos bridas estará representada por dos figuras semejantes contiguas, y encuanto a las curvas que se proyectan en forma elíptica de una conexión bridada sontriples. Conviene siempre que las dimensiones de los accesorios se limiten a escalaaunque sea aproximadamente.

Los símbolos bifilares de las conexiones y de los accesorios bridados mascomunes se muestran en la lamina 7.

Ambos signos son expresivos, lógicos y usuales. El símbolo (1), (a) y (b), es másusual en planos de tubería que el símbolo (2).

3.5 Empaquetaduras

Una empaquetadura (gasket) es una pieza que se coloca entre las caras de lasbridas de una tubería para sellarlas y evitar que ocurran fugas del producto que fluyeinteriormente.

Para llenar esta función, una empaquetadura debe ser de una material más blandoque el de las propias bridas para evitar que las raye y para que se amolde perfectamentea las caras al apretar con los pernos; pero a la vez debe ser de un material que resista lapresión y la temperatura de trabajo en la tubería así como el ataque o corrosividad de lasubstancia que se procesa o conduce.

Hay empaquetaduras de composición orgánica natural como el cuero o el caucho;sintéticas y plásticas como el neopreno, teflón, armalón, vitón, silicón; mineral como losasbestos; metálicos como el aluminio, latón, cobre, plomo, hierro, aceros de bajocontenido de carbón, aceros de aleación y aceros inoxidables.

El cuadro siguiente puede servir de guía para elegir una empaquetadura enrelación a valores específicos de presión y temperatura de operación. La columnacentral contiene valores en números redondos obtenidos de multiplicar la temperatura T(°F) por la presión P (lbs/pulg 2 ) máximos de trabajo de los materiales mencionados, delos que se indica solo la temperatura. Si el producto, T x P, resultara ser mayor de250000, lo probable es que se trate del uso de una empaquetadura de tipo general.

TABLA XIII

MATERIAL T x P máx. T máx °F

CauchoFibra vegetalTeflónTela encauchadaAsbesto comprimidoMetales

15 00040 00075 000

125 000250 000250 000

300250500400850

Variable

Las empaquetaduras más usuales en las instalaciones petroleras son las deasbesto comprimido, asbesto revestido, metálicas y las de junta de anillo.

El asbesto o asbestos, es un material de origen mineral, fibroso. Lo componendiversos materiales del grupo de las anfíbolas, que son rocas ígneas, principalmente latremolita, Ca 2 Mg5 (0H)2 (Si4 O11)2 y la actinolita, Ca2 (Mg, Fe)5 (OH)2 (Si O4)2 , yotras anfíbolas no aluminosas. Los asbestos resisten bien, altas temperaturas.

Las hojas de asbesto comprimido que se utilizan para hacer las empaquetaduraspueden tener diversas composiciones y armaduras, para fines específicos indicados porlas casas que los fabrican, tales como Garlock y Durabla. Se usa para presiones de 125#,150# Y 300# Y temperaturas de alrededor a los 850°F. Los espesores de las láminasvarían de 1/64" a 1/16".

Con las hojas de asbesto comprimido de 1/16" se hacen empaquetaduras parajuntas de bridas de cara plana llena (FF, full faced gasket) y de cara resaltada'(RF,raised face). Para las primeras, la empaquetadura tiene el diámetro interior alrededor de1/4" más grande que el del tubo y el diámetro exterior igual al de las bridas; elpunzonado de los agujeros se hace de acuerdo con el Estándar B-16-e de ASA. Para lossegundos las empaquetaduras tienen la forma de anillos y sus dimensiones se consignanen la Tabla XIV adjunta.

Las empaquetaduras se solicitan de la siguiente forma:

Ejemplo 1: Las empaquetaduras de cara plana llena (FF) deben ser decomposición de asbestos, 1/16” de grueso, agujeros de punzonados de acuerdo conASA Est. B-16-e, Durabla o igual:

3 ¼” x 8 ¼” 300#FF8 ¼” x 13 ½” 150#FF20 ¼” x 27 ½” 125#FF

Ejemplo 2: Las empaquetaduras de anillo deben ser de composición de asbestos,de 1/16 de grueso, Durabla o igual:

3 ¼” x 5 ¾” 300#RF10 ¼” x 131/4” 150#RF

Las empaquetaduras de asbestos revestidas con doble chaqueta (doublejacketed) de metal, de 1/8” de espesor, se usan también para bridas de cara plana llena yde cara resaltada.

Ejemplo 3: Empaquetaduras de cara plana llena (FF) corrugadas de HierroArmco, con doble chaqueta rellena con asbesto, de 1/8” de espesor, agujerospunzonados de acuerdo con ASA. Est. B-16-e, Metallo #1000 o igual:

8 ¼” x 15” 300#FF6 ¼” x 11” 150#FF

Ejemplo 4: Empaquetaduras de anillo corrugadas de Hierro Armco, doblechaqueta rellena con asbestos, 1/8” de espesor, Metallo #1000 o igual:

10 ¼” x 14 1/8” 300#FF3 ¼” x 5 ¼” 150#FF

3.6 Junta metálica.

Una junta de anillo es un tipo de empaquetadura metálica de forma anular ysección oval u octagonal que se coloca entre las ranuras correspondientes a dos bridas(para junta de anil1o) de una tubería.

El material de las juntas de anillo debe ser el adecuado para el servicio quedeban prestar y de dureza menor que la del material de las bridas, para poder amoldarseperfectamente durante el apretamiento de los pernos.

Dureza que deben tener algunos materiales empleados en la fabricaci5n deanillos:

T A B L A XV

MATERIAL DELANILLO

DUREZA BRINELL MAXIMA ROCKWELLB

Hierro suave 90 50Acero bajo carbón 120 68Acero 4-6% Cr, 0.5% Mo. 130 72Acero inoxidable T-410 170 86Acero inoxidable T-304 160 83Acero inoxidable T-316 160 83Acero inoxidable T-347 160 83

Las empaquetaduras de junta de anillo (ring joint gaskets) se distinguen por llevar laletra R antepuesto a un número.

Se establece una correspondencia entre el número del anillo y el tamaño nominaly rango de presión de las bridas con las que se usa. También, cuando los anillos hansido colocados y comprimidos al ser apretados entre las caras de las bridas, queda entreellas un espacio libre (e), cuyo valor aproximado debe tomarse en cuenta al hacer elcómputo de distancias. Estos datos se consignan en la Tabla XVI.

Las bridas para junta de anillo llevan marcado en el lomo de la circunferenciaexterior el número del anillo que debe usarse con ellas. Además, los anillos estánmarcados en la cara plana exterior con su número, seguido de otra letra o letra ynumero, que especifican el material del anillo, como se indica en la Tabla XVII.

3.7 LaminasLamina 5Tipos de bridasLamina 6Conexiones bridadas, símbolos unifilares

Lamina 7Conexiones bridadas, símbolos unifilares

3.8 Tablas de dimensionesTabla X

Caras de bridasTabla XI

Bridas, tamaños y dimensiones (5 hojas)

Tabla XIIConexiones bridadas, tamaños y dimensiones (4 hojas)

Tabla XIVDimensiones de empaquetaduras para bridas

Tabla XVMateriales para anillos

Tabla XVIDimensiones de empaques en bridas con junta de anillo

Tabla XVIIIdentificación de anillos

IMPCAPACITACION

CONEXIONES BRIDADASSIMBOLOS UNIFILARES

LAMINA 6Hoja 1 de 1

IMPCAPACITACION

CONEXIONES BRIDADASSIMBOLOS UNIFILARES

LAMINA 7Hoja 1 de 1