El diseño de conexión de brida industrial

El diseño de bridas implica la creación de un sistema de conexión para uniones con bridas, que incluye tres componentes clave: diseño de la junta, diseño del perno (o espárrago) y diseño del cuerpo de la brida. El método más utilizado para el diseño de bridas es el método Waters, que se adopta en GB 150. A continuación, se presentan los puntos principales involucrados en este enfoque de diseño:

Diseño de la junta
El diseño de la junta sirve como base para el diseño de la conexión de bridas. Es importante seleccionar el tipo y el material correctos de la junta en función de las condiciones de diseño y el tipo de medio involucrado. Se debe determinar el tamaño de la junta (su diámetro interior, diámetro exterior y espesor), seguido de los cálculos de la fuerza de sujeción de la junta tanto en el estado preapretado como en el estado operativo. La capacidad de la junta para sellar eficazmente durante estas condiciones es fundamental para el éxito de la conexión de la brida.

Diseño de pernos/espárragos
La selección de pernos (o espárragos) se guía por las condiciones de diseño. El área de perno requerida se calcula para garantizar que pueda proporcionar la fuerza de sujeción necesaria tanto para el estado de preapriete como para el estado operativo de la junta. El área de perno real utilizada no debe ser menor que el valor calculado. El principio clave en el diseño de pernos es determinar el diámetro del círculo central del perno más pequeño posible. Esto se puede lograr seleccionando las especificaciones de perno adecuadas y determinando la cantidad óptima de pernos necesarios.

Diseño del cuerpo de la brida
El diseño del cuerpo de la brida se puede dividir en dos casos principales: presión interna y presión externa. Las bridas que soportan presión externa se pueden diseñar utilizando el mismo método de cálculo que para la presión interna, con ligeras diferencias en el cálculo del par operativo.

- Bridas de cara estrecha: estas bridas se pueden calcular utilizando dos métodos: como bridas sueltas o como bridas integrales. En la mayoría de los casos, se utilizan bridas sueltas, pero para ciertas condiciones, se pueden simplificar como bridas integrales. Los cálculos de bridas sueltas son relativamente sencillos, ya que el espesor de la brida se puede determinar en un solo paso.

- Bridas integrales: el diseño de bridas integrales requiere cálculos más complejos. Inicialmente, se asumen las dimensiones del cuello del cono de la brida y del anillo de la brida en función de los requisitos estructurales. Luego se calculan el par y las tensiones en la brida. Si las tensiones exceden los límites permitidos, se realizan ajustes a las dimensiones de la brida y se repite el proceso hasta que las tensiones se encuentren dentro de los límites aceptables, lo que garantiza un diseño equilibrado y seguro.

- Bridas de cara ancha: para las bridas de cara ancha, el diseño generalmente se calcula utilizando un modelo simplificado que se asemeja a una "viga simplemente apoyada". Este método proporciona un enfoque más directo para evaluar la integridad estructural de la brida.

Al seguir el método de Waters y considerar estos elementos clave, el diseño de la brida garantiza una conexión segura y eficaz para varios sistemas de tuberías en diferentes condiciones de presión.