Si alguna vez ha necesitado medir el flujo en un sistema de tuberías presurizado, lo más probable es que alguien le haya recomendado una brida de orificio (‘orifice flange’). Estas bridas están diseñadas específicamente para la medición de flujo y hacen un trabajo muy bien: le dan acceso limpio a las lecturas de presión diferencial, con o sin un segmento de placa de orificio. Los juegos de orificio son de esos componentes que parecen simples hasta que se especifican los equivocados, y entonces usted tiene lecturas inexactas, fugas o un paro de planta para corregirlo.
Esto es lo que necesita saber sobre las bridas de orificio, desde cómo funcionan hasta cómo elegir la adecuada para el trabajo.
Cómo funciona una brida de orificio
Una brida de orificio se parece a una brida de cuello soldable estándar, pero con una diferencia fundamental: tiene una o dos tomas roscadas (tomas de presión) barrenadas radialmente a través de la base. Estas tomas se ubican a cada lado de una placa de orificio delgada que va entre un par de bridas de orificio acopladas. La placa de orificio tiene un diámetro interior de tamaño preciso que restringe el flujo y genera un diferencial de presión medible a través de la placa.
La toma aguas arriba mide la presión más alta antes de la restricción, y la toma aguas abajo mide la presión más baja después de que el flujo pasa por el orificio. Ese diferencial, combinado con el diámetro interior conocido del orificio y las dimensiones del tubo, permite que la instrumentación calcule el caudal. Es el mismo principio de la ecuación de Bernoulli, aplicado a un sistema de tuberías real.
Este diseño se rige por ASME B16.36 (bridas de orificio) y su correlación con B16.48, que define las dimensiones, tolerancias, capacidades de presión/temperatura y especificaciones de las tomas. Para la metodología de medición de flujo en sí, consulte normas como API 2530 o ISO 5167, según los requisitos de su proyecto.
Tipos de ensambles de bridas de orificio
Las bridas de orificio vienen en varias configuraciones según las necesidades de instalación y la forma en que se sujeta la placa de orificio.
Pares de bridas de orificio (bridas de orificio de cuello soldable): La configuración más común. Dos bridas de orificio de cuello soldable se sueldan a la tubería y se atornillan cara a cara con la placa de orificio entre ellas. Cada brida tiene un par de tornillos gato que permiten separar las bridas para retirar e inspeccionar la placa sin cortar la línea.
Bridas de orificio deslizables y roscadas: Disponibles para aplicaciones de menor presión y no críticas. Siguen las mismas convenciones de tomas, pero usan conexiones deslizables o roscadas en lugar de cuellos soldables. Son menos comunes en trabajos de refinería, pero aparecen en aplicaciones de servicios y de agua donde las capacidades ASME B16.5 Clase 150# y 300# son suficientes. También reducen los requisitos de espacio por la menor longitud del cuello.
Cuándo especificar una brida de orificio
Consideraciones clave para seleccionar una brida de orificio
La importancia de la brida de orificio en la medición de flujo
Las bridas de orificio son la decisión correcta cuando se necesita una medición de flujo permanente, en línea, con un dispositivo de presión diferencial. Los escenarios comunes incluyen:
Medición de transferencia de custodia en oleoductos y gasoductos, donde los datos de flujo precisos son literalmente dinero. Control de procesos en refinerías, donde los operadores necesitan datos de flujo en tiempo real para manejar las operaciones de las unidades. Medición de agua de alimentación de calderas en la generación de energía. Y plantas de tratamiento de agua y aguas residuales que miden el caudal conforme a AWWA y a los requisitos municipales.
Si su aplicación requiere un tubo Venturi, una boquilla de flujo u otra medición basada en presión diferencial, la combinación de placa de orificio y brida suele ser la más económica y la más fácil de mantener. La ventaja clave es que usted puede retirar e inspeccionar o reemplazar la placa de orificio sin cortar el tubo, siempre que los tornillos gato de las bridas de orificio estén en buen estado.
Ubicaciones de las tomas de presión en una brida de orificio
La ubicación de las tomas de presión en una brida de orificio es importante para la exactitud de la medición. ASME B16.36 define la ubicación estándar de las tomas, pero usted encontrará diferentes convenciones según la norma de medición aplicable.
Tomas en la brida (las más comunes): Las tomas de presión se barrenan a aproximadamente 1 pulgada de cada cara de la placa de orificio. Es la configuración predeterminada para las bridas de orificio ASME B16.36 y la más utilizada en Norteamérica conforme a AGA Report No. 3/API 2530.
Tomas de esquina: Las tomas se ubican inmediatamente junto a las caras de la placa de orificio. Son más comunes en la práctica europea conforme a ISO 5167.
Tomas D y D/2: La toma aguas arriba está a un diámetro de tubo (D) aguas arriba, y la toma aguas abajo está a D/2 aguas abajo. Son tomas de tubo, no de brida, y utilizan un método de instalación distinto.
Selección de tamaño y clase de presión
Las bridas de orificio siguen el mismo sistema de capacidades de presión/temperatura que las bridas estándar ASME B16.5, pero omiten la clase 150# por la falta de espesor en la base. Se encuentran en 300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#. El rango de tamaños normalmente va de 1″ a 12″ para las configuraciones estándar ASME B16.36.
Especificaciones de las bridas de orificio de un vistazo
| Especificación | Detalles |
| Norma aplicable | ASME B16.36 |
| Rango de tamaños | 1″ a 24″ (tamaños mayores disponibles como especiales) |
| Clases de presión | 300#, 400#, 600#, 900#, 1500#, 2500# (clase 150# no disponible) |
| Materiales comunes | A105 (acero al carbono), SA-182 F304/F304L, SA-182 F316/F316L, A350 LF2 |
| Opciones de cara | Cara realzada (RF), junta tipo anillo (RTJ) |
| Tamaño de la toma | 1/2″ o 3/4″ o 1″ NPT (estándar ASME B16.36) |
| Norma de flujo | API 2530 / ISO 5167 |
| Característica clave | Tornillos gato para retirar la placa sin cortar la línea |
Al dimensionar, el diámetro interior de la placa de orificio (la relación beta, que es el diámetro del orificio de la placa dividido entre el diámetro interior del tubo) determina el rango de flujo medible. Una relación beta entre 0.3 y 0.7 es típica para la mayoría de las aplicaciones, según las guías de API 2530. El tamaño de la brida coincide con el tamaño del tubo, y la placa de orificio se maquina con la relación beta requerida para las condiciones de flujo específicas.
Selección de material para bridas de orificio
La elección del material sigue la misma lógica que para cualquier otra brida ASME, pero también debe considerarse el material de la placa de orificio, ya que está en contacto directo con el fluido de proceso.
Acero al carbono (A105/SA-105): El caballo de batalla para servicio general en petróleo, gas y petroquímica. Bueno para temperaturas de -20F a 800F según la clase.
Acero inoxidable (SA-182 F304/F304L, F316/F316L): Requerido para servicio corrosivo, aplicaciones de grado alimenticio o donde la limpieza del proceso es importante. F316L es la opción preferida para ambientes con cloruros y para especificaciones marinas.
Acero al carbono para baja temperatura (A350 LF2): Para servicios por debajo de -20F. Común en GNL, criogenia y aplicaciones de ductos en climas fríos donde se requieren pruebas de impacto Charpy conforme a las especificaciones ASME.
Aleaciones cromo-molibdeno (SA-182 F11, F22, F91): Servicio a alta temperatura en generación de energía y aplicaciones de refinería. Haga coincidir el grado de la aleación con la temperatura de diseño del sistema de tuberías y con los requisitos del código ASME.
Vale la pena notar que la placa de orificio suele ser de acero inoxidable 316 incluso en sistemas de acero al carbono, para mantener preciso el borde del orificio con el tiempo.
Errores comunes al pedir bridas de orificio
Algunas cosas que hacen tropezar a la gente al especificar bridas de orificio:
No especificar la orientación de las tomas con respecto a la tubería. Las tomas deben orientarse correctamente (normalmente sobre la línea central horizontal para servicio de líquidos, y en la parte superior del tubo para servicio de gas) para obtener lecturas exactas y evitar problemas de condensado o gas arrastrado en las líneas de impulso.
Olvidar los tornillos gato. Las bridas de orificio estándar conforme a ASME B16.36 incluyen barrenos para tornillos gato, pero si usted pide una genérica “de cuello soldable con tomas barrenadas” a un taller que no conoce la especificación, es posible que no los incluya. Los tornillos gato no son opcionales para el servicio en campo.
Pedir el tamaño o la ubicación de toma equivocados. Si su paquete de instrumentación requiere dimensiones de toma específicas o una ubicación de toma no estándar, indíquelo en la orden de compra. El valor predeterminado según ASME B16.36 son tomas de brida de ½” o 1″ NPT, pero las especificaciones del proyecto pueden variar.
Obtenga la brida de orificio correcta desde la primera vez
Las bridas de orificio son componentes de precisión disfrazados de herrajes de tubería estándar. Las dimensiones, las tomas y el material deben coincidir con sus requisitos de medición de flujo, o usted terminará con lecturas en las que no puede confiar. Conviene definir correctamente la especificación desde el principio.
Si necesita bridas de orificio en cualquier tamaño, clase o material, póngase en contacto con Texas Flange y le enviaremos una cotización rápidamente. Para más información sobre cómo seleccionar bridas para servicio de alta presión, consulte nuestra publicación sobre cómo elegir la brida adecuada para sistemas de alta presión.
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