¿Qué es una brida? - De los tipos al mecanizado

La brida es un componente crucial en aplicaciones industriales y de ingeniería, ya que se utiliza para conectar tuberías, bombas, válvulas, etc. Ofrece métodos duraderos y eficientes para unir piezas. Proporciona una conexión segura y hermética que facilita la inspección, el mantenimiento y la modificación de la máquina, facilitando así el mantenimiento, las reparaciones y las modificaciones sin necesidad de soldadura. En este artículo se ofrece más información sobre los tipos de bridas, sus materiales y sus aplicaciones.

¿Qué es una brida?

La brida es un componente que sobresale de una carrocería, como tuberías, vigas o ruedas. Puede ser una cresta, borde o borde externo o interno. Su diseño estabiliza la estructura y aumenta la resistencia al movimiento de la pieza. La brida se conecta mediante pernos y el sellado se realiza mediante juntas u otros métodos.

¿Cuál es el propósito de una brida?

Las bridas pueden tener múltiples funciones, como conectar diversas piezas en sistemas de tuberías, proporcionar resistencia para una conexión fiable, facilitar el acceso para inspección y alinear las tuberías para minimizar la tensión. En la construcción, las bridas aportan resistencia y rigidez a la estructura al aumentar el área de contacto y la distribución de la carga. Aumentan la resistencia de las vigas y columnas al pandeo y la deformación. Existen diferentes tipos de bridas en las tuberías.

¿Cómo funciona una brida?

Las bridas mecánicas cuentan con juntas y pernos para conectar los sistemas de tuberías. La cara de la brida es la superficie contra la que sella la junta. Las caras de la brida pueden ser planas o elevadas, según la presión y la temperatura requeridas. La junta se ubica entre las caras de la brida y un perno la comprime para sellarla herméticamente. Normalmente está hecha de acero, hierro fundido o acero inoxidable, según los requisitos y las aplicaciones de la brida.

Transferencia de carga, sellado y alineación

Toda la carga y la tensión en la brida se distribuyen en el equipo conectado para evitar fallos mecánicos. La brida crea un sello hermético entre las piezas conectadas para evitar fugas. Además, proporciona una alineación precisa con las tuberías conectadas para un flujo fluido y minimiza la tensión en la conexión.

10 tipos comunes de bridas y tipos de caras

La selección del tipo de brida y cara específica depende de los requisitos de presión, temperatura, fluido y otros factores. Existen diferentes tipos de bridas para tuberías, como las de cuello soldado, las de encaje deslizante, las de unión a solape, las roscadas y las ciegas. Estas se diferencian según la técnica de conexión, como la soldadura o la rosca. A continuación, se detallan estos tipos de bridas:

1. Brida de cuello soldada

Este tipo de brida tiene un ajuste circular con un borde saliente alrededor de la circunferencia. Las bridas de cuello soldado con cara elevada (RF) y junta tipo anillo (RTJ) son comunes en las piezas de conexión. Las bridas RF tienen juntas blandas o semimetálicas. Las bridas RTJ tienen juntas metálicas y son ideales para presiones y temperaturas más altas.

2. Brida deslizante

Tiene una cara plana en la superficie de sellado y es adecuada para aplicaciones de baja presión. Las bridas deslizantes de cara plana (FF) tienen una superficie de sellado plana, mientras que las bridas RF tienen un área elevada para dirigir la compresión de la junta.

3. Brida ciega

Es una brida sólida con forma de disco que cierra completamente el extremo de una tubería. Las bridas ciegas conectan permanentemente el extremo de una tubería, válvula o accesorio con RF, FF y RTJ. Todos estos tipos de facetas tienen un diseño de sello único, adecuado para diferentes aplicaciones.

4. Brida roscada

Este tipo de brida tiene roscas para conectar la tubería. Las bridas roscadas con cara RF y FF son comunes y determinan la forma del sello donde se asienta la junta.

5. Brida de soldadura por encastre

Este tipo de brida es útil en tuberías de alta presión de menor tamaño. Los tipos de cara comunes en las bridas de soldadura por encastre son RF y FF. La brida RF tiene una superficie elevada sobre el círculo de pernos para el asentamiento de la junta en sistemas de alta presión. La FF se utiliza con juntas de cara completa en sistemas de menor presión.

6. Brida de unión traslapada

Este tipo de brida consta de dos piezas: un extremo corto con una brida de anillo de unión solapada en la parte superior. Las bridas de unión solapada suelen ser de tipo FF, que se utilizan habitualmente en aplicaciones de baja presión con juntas no metálicas. El tipo FF no crea sellos. La superficie de sellado se encuentra en el extremo corto, conectado a la brida.

7. Brida de cuello de soldadura largo

Este tipo de brida tiene un cuello largo, diseñado para aplicaciones de alta presión y temperatura. Su cuello es más largo que el de las bridas con cuello soldado estándar y permite una conexión de tuberías más resistente y robusta. Las bridas con cuello soldado largo suelen tener caras RF y RTJ.

8. Brida de orificio

Este tipo de brida se utiliza para medir el caudal de fluidos. Suelen tener una cara RF o RTJ. Las bridas RF tienen una superficie elevada para acoplar una junta y sellar. Las bridas RTJ tienen una ranura anular para crear una conexión hermética.

9. Brida ciega para gafas

Este tipo de brida se utiliza para bloquear o aislar temporalmente una tubería para su mantenimiento o inspección. Normalmente consiste en una placa con un extremo ciego y el otro extremo de tipo gafas, conectados por un alma. Las bridas ciegas de tipo gafas tienen caras RF y RTJ, que se utilizan para sellar la brida con la brida adyacente.

10.Brida reductora

Este tipo de brida tiene dos diámetros de paso diferentes. Esta brida conecta dos tuberías de diferentes tamaños. Se utiliza normalmente para conectar tuberías más pequeñas con tuberías más grandes. Las bridas reductoras están disponibles en tipos de cara RF y FF.

Tipos de bridas personalizadas

Las bridas personalizadas son versiones especializadas de diversos tipos de bridas. Se trata de bridas especiales, diseñadas para satisfacer requisitos específicos que no se contemplan en los diseños convencionales. Por ejemplo:

• Brida de anillo giratorio
• Brida de expansión
• Brida de anclaje
• Brida Nip/brida soldada
• Brida Integral
• Brida roscada reductora
• Brida de unión de orificio

Estos diversos tipos de bridas se pueden modificar en forma, tipo de cara, clasificación de presión, tipo de material y otras características que son adecuadas para aplicaciones únicas.

Diseño de tipos de revestimiento de bridas para diferentes juntas

Existen diferentes tipos de piezas de brida, diseñadas para funcionar con juntas específicas y lograr un mejor sellado. Las piezas de brida más comunes son:

Cara levantada (RF)

Una brida RF tiene una cara de sellado circular elevada. Sobresale del círculo de pernos de la brida. Generalmente, se utilizan juntas espirales o blandas. La RF ofrece un área específica para el sellado de la junta.

Junta tipo anillo (RTJ)

El tipo de cara presenta una ranura circular mecanizada en la cara de la brida. Utiliza juntas anulares ovaladas u octogonales que se comprimen dentro de la ranura para formar un sello hermético. Se utiliza normalmente para aplicaciones de alta presión y alta temperatura.

cara plana (FF)

Este tipo de cara presenta una superficie plana mecanizada. La brida de cara plana cuenta con juntas no metálicas de cara completa. Toda la superficie de la brida FF constituye el área de sellado. Se utiliza normalmente en aplicaciones de baja presión.

Machihembrado / Macho y Hembra

Este tipo de brida tiene una lengüeta elevada, y la brida de acoplamiento tiene una ranura o rebaje correspondiente. Utilizan una junta diseñada para adaptarse a la configuración ranura-lengüeta/macho-hembra.

¿Cómo seleccionar materiales antes del mecanizado?

La selección del material de las bridas para el mecanizado depende de diversos factores, como la resistencia, el coste, la resistencia a la corrosión y el tipo de aleación. A continuación, se describen los factores más comunes para la selección del material de las bridas.

Tipos de bridas de acero al carbono, acero inoxidable y acero aleado

Las bridas mecánicas de acero al carbono son económicas, ofrecen alta resistencia y buena maquinabilidad. Sin embargo, son propensas a la corrosión. Las bridas de acero inoxidable ofrecen excelente resistencia a la corrosión, robustez y soldabilidad. Sin embargo, son más caras y difíciles de mecanizar que las de acero al carbono. Las bridas de acero aleado ofrecen mayor resistencia y resistencia a la corrosión que las de acero al carbono, pero requieren tratamientos térmicos específicos para optimizar sus propiedades.

Aleaciones de níquel de alta temperatura

Las bridas de aleación de níquel ofrecen una resistencia excepcional, así como resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas. Sin embargo, son muy caras y, en ocasiones, difíciles de mecanizar. Se utilizan normalmente en maquinaria de alta temperatura y aplicaciones aeroespaciales.

Opciones de revestimiento resistente a la corrosión

El revestimiento resistente a la corrosión en bridas ofrece protección al metal base contra la corrosión sin comprometer la integridad estructural. Sin embargo, puede incrementar el costo total y la complejidad del componente. Se utiliza principalmente en plantas químicas y tuberías.

Operaciones de mecanizado CNC para una geometría de brida precisa

El mecanizado CNC proporciona un control preciso en bridas con geometrías complejas. Las operaciones de mecanizado más comunes para bridas con geometrías complejas son:

Torneado de cara y OD

El torneado frontal y exterior se realiza en tornos. Se retira material del diámetro exterior (DE) y se mecanizan las caras de la brida para lograr la forma y el tamaño deseados, como el cilíndrico.

Perforando el eje y el orificio

La mandrinadora se utiliza para agrandar y terminar con precisión el diámetro interior (orificio) de la brida. Ofrece concentricidad y un acabado liso de la brida.

Perforación y orificios para pernos indexados digitalmente

Los orificios para pernos se perforan con precisión alrededor de la brida. A menudo se utilizan plantillas de perforación especializadas para una colocación e indexación precisas de los orificios. Para los orificios indexados digitalmente, se utiliza software CAD/CAM para indexar digitalmente la ubicación del orificio. Esto ofrece una colocación precisa y repetibilidad. Posteriormente, estos datos de indexación digital se utilizan para programar la máquina CNC para taladrar los orificios.

Procesos de premecanizado

En general, se realizan procesos de premecanizado, como el forjado, para moldear la brida con la forma aproximada deseada antes del mecanizado. Esto mejora potencialmente la resistencia del material y la estructura del grano. El tratamiento térmico, como el endurecimiento previo al mecanizado, mejora aún más las propiedades del material, como la dureza y la tenacidad.

Inspección y control de calidad

Se utilizan máquinas de medición de coordenadas para inspeccionar las tolerancias y especificaciones requeridas de la brida mecanizada. También se realiza una inspección visual para verificar los defectos superficiales y la calidad general.

Tratamientos superficiales post-mecanizado

Se realizan tratamientos posteriores, como el anodizado y el recubrimiento en polvo, para mejorar el acabado superficial de la brida. El anodizado es un proceso electroquímico que crea una capa protectora de óxido anódico en las bridas. El recubrimiento en polvo ofrece un acabado duradero y estético. Además, aumenta la protección contra la corrosión y la resistencia al impacto. Otros tratamientos superficiales, como la pintura, el enchapado o la pasivación, también se utilizan para aumentar la durabilidad y la apariencia de las bridas.

¿Qué es la tolerancia y el acabado superficial de las bridas?

Las tolerancias críticas de las superficies de asentamiento permiten un asentamiento y sellado adecuados de la junta. La posición de los orificios y la rugosidad de la superficie también son importantes para el rendimiento del sellado.

Planitud y paralelismo de la cara de asiento

Las bridas de cara plana deben estar dentro del rango de planitud específico. Esto permite que la junta selle la superficie. La cara de asiento debe ser paralela a la cara del círculo del perno para permitir una distribución uniforme de la presión.

Posición verdadera del orificio del perno

Los orificios para pernos deben colocarse con precisión dentro de una zona de tolerancia para una correcta alineación y tensión de los pernos. La posición del orificio se referencia a puntos de referencia como la cara y los bordes de la brida para mantener la precisión.

Rugosidad (Ra) para ranuras de cara elevada y RTJ

Las bridas RF suelen tener acabados de 3.2 a 6.3 μm para un sellado adecuado de la junta. Las ranuras en las bridas RTJ también requieren una rugosidad superficial específica para un correcto asentamiento de la junta y un buen rendimiento de sellado. Ra se define como la media aritmética del valor absoluto de la desviación de la altura de la superficie con respecto a la línea media. Se utiliza para cuantificar la rugosidad superficial.

Conclusión

Una brida es una cresta o borde abultado que se utiliza para conectar tuberías y otros componentes. Las bridas proporcionan resistencia para una conexión fiable, facilitan el acceso para la inspección y alinean las tuberías para minimizar la tensión. Suelen ser metálicas y pueden tener una cara plana o elevada. Utilizan orificios para pernos para la fijación y juntas para sellar las tuberías. Las bridas se fabrican mediante procesos de mecanizado como corte, fresado y taladrado. Los tipos más comunes de bridas son las de cuello soldado, las de inserción, las de soldadura a enchufe, las de unión traslapada y las ciegas.

Preguntas frecuentes: desde el abastecimiento hasta el mecanizado

¿Qué tolerancia es típica para la profundidad de la ranura RTJ?

Según la norma ASME B16.5, la profundidad de la ranura RTJ (unión tipo anillo) tiene un valor de tolerancia de +0.4 mm, -0.0 mm.

¿Cómo puedo evitar la vibración de la herramienta en caras de gran diámetro?

Si desea evitar vibraciones de la herramienta en caras de gran diámetro, priorice la rigidez de las herramientas, ajuste los parámetros de corte con las frecuencias naturales de la pieza de trabajo y utilice fluidos de corte.

¿Cuándo debo especificar dúplex en lugar de acero inoxidable 316L?

Especifique Duplex cuando se requiera alta resistencia a la corrosión y resistencia como en ambientes marinos y condiciones de alta temperatura. 316L se utiliza donde se requiere alta resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.