Para obtener una conexión de brida sin fugas, se necesita una instalación adecuada de la junta, los pernos deben asignarse con la tensión correcta y la resistencia total de los pernos debe dividirse uniformemente sobre toda la cara de la brida.

Con el apriete por torsión (la aplicación de precarga a un sujetador girando la tuerca del sujetador) se puede lograr la tensión correcta del perno.

Apretar correctamente un perno significa aprovechar al máximo las propiedades elásticas del perno. Para funcionar bien, un perno debe comportarse como un resorte. En funcionamiento, el proceso de apriete ejerce una tensión de precarga axial sobre el perno. Esta carga de tensión es, por supuesto, igual y opuesta a la fuerza de compresión aplicada sobre los componentes ensamblados. Puede denominarse “carga de apriete” o “carga de tensión”.

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llave dinamométrica

Llave dinamométrica es el nombre general de una herramienta de atornillado manual y se utiliza para establecer con precisión la fuerza de una sujeción, como una tuerca o un perno. Permite al operador medir la fuerza de rotación (par) aplicada al perno para que pueda coincidir con las especificaciones.

Llave manual e hidráulica

La selección de la técnica adecuada de ajuste de pernos de brida requiere experiencia. La aplicación exitosa de cualquier técnica también requiere calificación tanto de las herramientas que se utilizarán como del personal que realizará el trabajo. A continuación se resumen las técnicas de apriete de pernos de brida más comúnmente utilizadas.

• llave manual
• Llave de impacto
• Llave de martillo
• Llave dinamométrica hidráulica
• Llave dinamométrica manual de viga y asistida por engranajes
• Tensor de perno hidráulico

Pérdida de par

La pérdida de torsión es inherente a cualquier unión atornillada. Los efectos combinados de la relajación de los pernos (aproximadamente un 10 % durante las primeras 24 horas después de la instalación), la fluencia de la junta, la vibración en el sistema, la expansión térmica y la interacción elástica durante el apriete de los pernos contribuyen a la pérdida de torsión. Cuando la pérdida de torsión llega a un extremo, la presión interna excede la fuerza de compresión que mantiene la junta en su lugar y se produce una fuga o explosión.

Una clave para reducir estos efectos es la instalación adecuada de las juntas. Al juntar las bridas lenta y paralelamente al instalar una junta y realizar un mínimo de cuatro pasadas de apriete de pernos, siguiendo la secuencia correcta de apriete de pernos, se obtiene una recompensa en costos de mantenimiento reducidos y mayor seguridad.

También es importante el espesor adecuado de la junta. Cuanto más gruesa sea la junta, mayor será su fluencia, lo que a su vez puede provocar una pérdida de torsión. En bridas de cara elevada estándar ASME normalmente se recomienda una junta de 1,6 mm de espesor. Los materiales de junta más delgados pueden soportar una mayor carga de junta y, por lo tanto, presiones internas más altas.

La lubricación reduce la fricción.

La lubricación reduce la fricción durante el apriete, disminuye la falla de los pernos durante la instalación y aumenta la vida útil de los pernos. La variación en los coeficientes de fricción afecta la cantidad de precarga lograda con un par específico. Una mayor fricción da como resultado una menor conversión de par en precarga. Se debe conocer el valor del coeficiente de fricción proporcionado por el fabricante del lubricante para establecer con precisión el valor de torque requerido.

Se deben aplicar compuestos lubricantes o antiagarrotamiento tanto a la superficie de apoyo de la tuerca como a las roscas macho.

Secuencia de apriete

En la primera pasada, apriete ligeramente el primer perno y luego muévalo directamente a lo ancho o 180 grados para el segundo perno, luego mueva 1/4 de vuelta alrededor del círculo o 90 grados para el tercer perno y directamente a lo ancho para el cuarto. Continúe esta secuencia hasta que todos los pernos estén apretados.
Al apretar una brida de cuatro pernos, utilice un patrón entrecruzado.

Secuencia de apriete

Atornillado de brida de preparación

En una conexión bridada, todos los componentes deben ser correctos para lograr un sello. La causa más común de juntas con juntas con fugas son los procedimientos de instalación inadecuados.

Antes de iniciar un proceso de empernado, los siguientes pasos preliminares evitarán problemas futuros:

• Limpie las caras de las bridas y compruebe si hay cicatrices; las caras deben estar limpias y libres de defectos (rebabas, picaduras, abolladuras, etc.).
• Inspeccione visualmente todos los pernos y tuercas en busca de roscas dañadas o corroídas. Reemplace o repare pernos o tuercas según sea necesario.
• Retire las rebabas de todas las roscas.
• Lubrique las roscas del perno o espárrago y la superficie de la cara de la tuerca adyacente a la brida o arandela. Se recomiendan arandelas endurecidas en la mayoría de las aplicaciones.
• Instale la nueva junta y asegúrese de que esté correctamente centrada. NO REUTILIZAR juntas viejas ni utilizar MÚLTIPLES juntas.
• Verifique la alineación de las bridas Tubería de proceso ASME B31.3:
  …las caras de las bridas deben ser paralelas dentro de 1/16″ por pie de diámetro, y los orificios de los pernos de las bridas deben estar alineados con un desplazamiento máximo de 1/8″.
• Ajuste la posición de las tuercas para asegurarse de que se vean 2 o 3 hilos encima de la parte superior de la tuerca.

Independientemente del método de apriete utilizado, siempre se deben realizar las comprobaciones y preparativos indicados anteriormente.

Observaciones del autor...

Mis propias experiencias sobre... llaves dinamométricas

• En el pasado he ensamblado cientos de conexiones de bridas sin fugas, desde NPS 1/2 hasta NPS 24 y mayores. Por lo tanto, rara vez he usado una llave dinamométrica.
  En la práctica, las conexiones de bridas de tuberías “normales” casi nunca se ensamblan con una llave dinamométrica. Las conexiones más difíciles para mí siempre fueron las “pequeñas” y especialmente las del tipo Raised Face por encima de Clase 300 (Altura RF = aproximadamente 6,4 mm).
  Relacionablemente, las caras de las bridas de una brida NPS 1/2 son más pequeñas que, por ejemplo, una brida NPS 6, y la posibilidad de desalineación, en mi opinión, es mucho mayor.
  En la práctica me encuentro regularmente con conexiones bridadas, donde la alineación no se encuentra dentro del límite de tolerancia. Si simplemente se sigue el orden del Procedimiento de Apriete el Mecánico no está bien ocupado. Posiblemente deba comenzarse en el perno seis en lugar de en el perno uno. Utilice sus ojos durante el montaje de la brida, es muy importante y muy probablemente contribuye a una conexión sin fugas.

Conexiones de brida incorrectas: ¡los pernos son demasiado cortos!

¿Qué puedes hacer?

• La imagen muestra una brida mal atornillada, porque dos pernos son demasiado cortos y las tuercas no están completamente en los pernos. Esto significa que es posible que la articulación no sea tan fuerte como debería ser. Las bridas están diseñadas de manera que toda la combinación de tuerca y perno mantenga las fuerzas sobre la brida. Si la tuerca está sólo parcialmente atornillada al perno, es posible que la conexión no sea lo suficientemente fuerte.
• Si su trabajo incluye armar equipos, ensamblar tuberías con bridas, atornillar tapas de alcantarilla u otras conexiones atornilladas en el equipo, u otro ensamblaje de equipo, recuerde que el trabajo no estará completo hasta que todos los pernos estén instalados y apretados correctamente.
• Algunos equipos requieren procedimientos especiales para apretar los pernos. Por ejemplo, es posible que deba utilizar una llave dinamométrica para apretar correctamente los pernos según las especificaciones o apretar los pernos en un orden especial. Asegúrese de seguir el procedimiento correcto, utilizar las herramientas correctas y estar debidamente capacitado en el procedimiento de montaje del equipo.
• Verifique que las tuberías y el equipo tengan bridas correctamente atornilladas como parte de las inspecciones de seguridad de su planta. Como guía simple, los pernos que no se extienden más allá de las tuercas deben ser revisados ​​por un técnico o ingeniero de tuberías de la planta.
• Si observa bridas mal atornilladas en su planta, infórmelo para que puedan ser reparadas y asegúrese de que se completen las reparaciones requeridas.
• Inspeccione el equipo nuevo o el equipo que haya sido reensamblado después del mantenimiento, para asegurarse de que esté correctamente ensamblado y atornillado correctamente antes de ponerlo en marcha.

¿Cuál es la longitud adecuada de un perno prisionero?
Como regla general, puede utilizar: La rosca libre del perno por encima de la parte superior de la tuerca es igual a 1/3 del diámetro del perno.