Las juntas (empaques) para bridas son sellos mecánicos que se colocan entre dos bridas para evitar fugas de líquido o gas. Estos empaques pueden fabricarse con diversos materiales, como caucho, corcho, fibra o metal, y se ofrecen en varias formas y tamaños.
Distintos tipos de empaques para bridas y su uso en diversas aplicaciones:
Empaque de cara completa
- Cubre toda la cara de la brida.
- Cuenta con barrenos que coinciden con los de la brida.
Empaque tipo anillo
- Está diseñado para ajustarse dentro del círculo de pernos de una brida.
- Estos empaques se fabrican con metales como acero inoxidable o acero al carbono.
Empaque espirometálico
- Consta de un devanado metálico con materiales de relleno, como grafito, colocados entre las espiras.
- Es adecuado para aplicaciones de alta presión y alta temperatura.
Empaque de perfil Kamm
- Consta de un núcleo metálico dentado con un material blando, como grafito o PTFE, colocado en ambos lados.
- Se utiliza en aplicaciones de alta temperatura y alta presión.
Empaque encamisado
- Tiene una envolvente metálica alrededor de un material de relleno blando, como grafito o PTFE.
- Son comunes en intercambiadores de calor y en otras aplicaciones con altas temperaturas y presiones.
Empaque metálico corrugado
- Fabricado con una lámina metálica delgada, corrugada o plegada, para crear un sello.
- Se utiliza en aplicaciones de alta presión y alta temperatura.
Empaque de caucho
- Los empaques de caucho se fabrican con materiales elastoméricos y caucho.
- Se utiliza en aplicaciones de baja presión.
Cómo elegir el empaque de brida adecuado: lo que debe saber
Al seleccionar un empaque para bridas, los ingenieros de tuberías deben tener en cuenta cuatro criterios importantes. Estos incluyen el tipo de fluido, la temperatura y la presión del proceso, la legislación sobre emisiones fugitivas y otros elementos pertinentes.
Veamos con detalle cada uno de estos factores:
Tipo de fluido
La selección del tipo correcto de empaque para una tubería depende del tipo de fluido que circulará por ella. Puede utilizar distintos materiales de empaque para diversos fluidos, a fin de que la unión embridada dure por un período prolongado.
Además, sellar gases es más complejo que sellar líquidos, y la agresividad de ciertos fluidos puede aumentar al exponerse a temperaturas más altas.
Por lo tanto, opte por un material de empaque que pueda resistir el ataque corrosivo del fluido del sistema y conservar sus propiedades físicas.
Temperatura y presión del proceso
Al seleccionar el material de empaque adecuado, se deben tener en cuenta la temperatura y la presión de trabajo de la tubería. Por lo tanto, el material debe ser capaz de soportar el escenario más extremo de temperatura y presión del proceso (temperaturas altas en aplicaciones calientes, temperaturas bajas en aplicaciones frías).
Además, el empaque no debe sufrir fluencia (‘creep’) al estar sometido a la presión máxima del sistema, que normalmente es la presión de prueba y puede superar el doble de la clasificación a temperatura ambiente.
La carga de la brida
Todos los materiales de empaque deben recibir suficiente presión de la brida para comprimir el empaque. Además, esto ayuda a garantizar que el empaque se mantenga íntegro y con un sello seguro.
La presión de la brida necesita una distribución uniforme, conocida también como el factor “y”. Sin embargo, durante la operación, la mayor fuerza suele ejercerse cerca de los pernos, mientras que la menor se da entre dos pernos.
Por lo tanto, los diseñadores de bridas deben tenerlo presente al tomar sus decisiones de diseño.
Diámetro y espesor del empaque de brida
El tamaño del diámetro exterior de un empaque desempeña un papel fundamental en su resistencia a la presión; cuanto mayor sea, mayor será la capacidad. Sin embargo, conviene considerar el espesor del empaque al elegir su material. En general,
cuanto más delgado es el empaque, más esfuerzo de compresión puede soportar, aunque requerirá un mejor acabado superficial de las caras de la brida. Para un rendimiento óptimo, el empaque debe ser cuatro veces más grueso que la rugosidad máxima de las caras.
En condiciones donde se presentan vibraciones, es recomendable elegir un empaque más grueso de lo que inicialmente se necesita.
Acabado superficial del empaque
El acabado superficial es crucial para formar una barrera física eficaz entre dos bridas. El acabado puede ser maquinado o prensado sobre el empaque.
Contiene ranuras o canales. Si el acabado es demasiado fino o poco profundo, carecerá del agarre necesario para mantener la integridad.
Un acabado demasiado profundo dificulta la formación del sello debido a una carga excesiva de los pernos en bridas grandes.
Relajación de esfuerzos
Esta métrica evalúa la resiliencia de un material a lo largo del tiempo, que comúnmente se indica como una disminución porcentual por unidad de tiempo.
Aunque cualquier material de empaque puede sufrir desgaste por la presión, la deformación restante debe mantenerse estable después del período inicial de relajación.
Leyes sobre emisiones fugitivas
Al seleccionar un empaque adecuado para un proceso, se deben considerar las leyes sobre emisiones fugitivas del país.
Unas regulaciones más estrictas sobre emisiones fugitivas pueden influir, en última instancia, en el tipo de brida y de empaque que deba utilizar en las uniones embridadas del proceso.
Aspectos generales a considerar al seleccionar un empaque de brida
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Oscilación y vibración de la tubería:
Se espera que los empaques soporten cualquier oscilación y vibración que pueda afectar a la tubería.
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Riesgo de contaminación del fluido
En ciertas circunstancias, los empaques resultan de gran utilidad. Al utilizarlos, no contaminan el fluido transportado por la tubería. Esto es relevante en sectores industriales como el de alimentos, el farmacéutico y el del gas.
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Corrosión de las bridas
Elegir el tipo y el material de empaque apropiados es imprescindible. Conviene tener en cuenta que ciertos materiales de brida, como el acero inoxidable austenítico, pueden ser susceptibles al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo.
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Integridad
Es esencial prevenir posibles daños a vidas humanas y evitar la contaminación del suelo, y los fluidos tóxicos requieren sellos completamente herméticos. Por lo tanto, es necesario optar por empaques más ajustados y resistentes.
Por ejemplo, para este tipo de aplicaciones, puede elegir un empaque espirometálico con anillo exterior en lugar de empaques sin asbesto.
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Riesgo financiero
La selección de empaques inapropiados puede generar un riesgo financiero significativo, a pesar de su costo relativamente bajo en comparación con otros materiales de tubería. Optar por empaques más baratos para ahorrar costos puede ser una decisión arriesgada.
Esto amenaza al contratista, quien puede enfrentar penalizaciones, y al usuario final. Por lo tanto, considere con cuidado el posible impacto financiero de una falla del empaque al decidir sobre su selección.
Conclusión
Aunque los empaques son económicos en la construcción de un sistema de tuberías, su papel en la preservación de la confiabilidad y la calidad del sistema es fundamental. Por ello, escatimar en empaques puede causar enormes dificultades a largo plazo, así que se debe tener cuidado al seleccionarlos para cualquier aplicación.
