Caras de Brida Explicadas (Planas, Elevadas, etc.)

¿Qué es una cara de brida?

Existen tres tipos comunes de cara de brida: la plana, la elevada y la de junta tipo anillo (RTJ). Existen otros tipos de cara de brida, principalmente los diseños de lengüeta y ranura (T&G), brida de unión de solape y macho y hembra (M&F), pero son menos comunes. Los estándares de tuberías definen la geometría, dimensiones, material y acabado superficial exactos de una cara de brida.

Tipos de Caras de Brida

Como regla general, cuanto menor es el área de superficie de contacto entre las caras de las bridas, más duro será el material de la junta y de la superficie de sellado de la brida. Esto se debe a que una menor área de cara de sellado permite aplicar una mayor presión con menos fuerza (presión = fuerza / área). Los materiales más duros requieren una mayor presión para sellar que los materiales más blandos, incluso si las superficies se rectifican y pulen antes de acoplarse. Para alcanzar presiones más altas sin necesidad de aplicar un par excesivo a los sujetadores, se reduce el tamaño del área de superficie de contacto de la cara de sellado.

Por esta razón, las bridas de cara plana tienen juntas que se extienden desde el diámetro interior de la brida hasta el diámetro exterior de la brida; estos tipos de juntas se conocen como juntas de ‘cara completa’ y tienen un área de sellado de contacto grande. Las bridas de cara elevada solo tienen una junta en la cara elevada; estos tipos de juntas se conocen como juntas de ‘anillo plano’. Para las bridas de junta tipo anillo, el área de sellado es comparativamente pequeña y el material de la junta comparativamente duro (metal).

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Cara Plana (FF)

Las bridas de cara plana (FF) utilizan juntas no metálicas (juntas blandas) y siempre deben tener una superficie de sellado estriada. Este tipo de brida es adecuado para aplicaciones de baja presión y se utiliza para clases de presión 125 y 250. 

Las juntas se instalan directamente en la cara frontal de sellado de la hoja de la brida, es decir, en el mismo plano que la cara del círculo de pernos. El área de sellado de la junta es desde el diámetro interior de la brida hasta el diámetro exterior de la brida. Los materiales típicos de juntas blandas suelen estar clasificados para 100°C (212°F) y no más de 20 bar (290 psi) de presión. Debido a que las bridas de cara plana utilizan un área de sellado tan grande, están hechas para ajustarse. Las juntas de brida de cara plana no pueden girar una vez instaladas debido a las perforaciones de los agujeros de los pernos a través de la junta. Debido al gran tamaño de la cara de sellado, las bridas de cara plana son resistentes a la distorsión mecánica (flexión, arqueo, etc.).

Las bridas de cara plana nunca deben acoplarse con bridas de cara elevada, particularmente si la brida de cara elevada está fabricada con un material más duro.

Brida de Cara Plana (izquierda) y Brida de Cara Elevada (derecha)

Cara Elevada (RF)

Una brida de cara elevada (RF) tiene una cara de sellado de forma circular que sobresale del plano del círculo de pernos de la brida. Las bridas de cara elevada están disponibles en todas las clases de presión, y por lo tanto para una amplia gama de clasificaciones de presión y temperatura. Las bridas RF son el tipo de brida más común empleado en las industrias de petróleo y gas e ingeniería química.

Las bridas RF utilizan superficies de sellado estriadas con juntas de tipo no metálico o semi-metálico. La cara de sellado de una brida RF es desde el diámetro interior de la brida hasta el diámetro exterior de la cara elevada. Una junta típica para bridas RF sería una junta de composición grafito-acero con una clasificación de temperatura de hasta 400°C (750°F) y una clasificación de presión de hasta 250 bar (3,625 psi).

Bridas y Juntas de Cara Completa (izquierda) y Cara Elevada (derecha)

La altura de la cara elevada sobre el plano de la cara de los pernos está dictada por la clase de la brida y el estándar del que se toma. Para el estándar ASME B16.5, las bridas de acero en las clases 150 y 300 tienen una altura de cara elevada de 1/16 de pulgada (1.6mm); las bridas de acero que exceden la clase 300 utilizan una cara elevada de 1/4 de pulgada (6.4mm). En un mundo ideal, la altura de una cara elevada aumentaría a medida que aumenta la clase, pero esto no ocurre en la mayoría de los estándares; sin embargo, es una generalización lógica.

Junta Tipo Anillo (RTJ)

Las bridas de junta tipo anillo (RTJ) son una variación del diseño de brida de cara elevada. Las bridas RTJ se utilizan típicamente para aplicaciones más severas, particularmente para sistemas de alta presión y/o alta temperatura (>750°C / 1,382°F). Es posible utilizar bridas RTJ en todas las clases de presión, pero se utilizan típicamente para clase 900 y superiores.

La diferencia entre una brida RTJ y una brida de cara elevada es la forma en que se obtiene un sello. Se utilizan juntas metálicas (duras) con bridas RTJ, mientras que las juntas de cara elevada utilizan juntas blandas o semi-metálicas. Hay tres grupos principales de juntas tipo anillo, estos son R, RX y BX; nos centraremos en el tipo de junta R porque es con mucho el más común.

Las juntas RTJ tipo R son circulares en forma con un perfil/cuerpo ovalado o octogonal; el perfil octogonal obtiene el sello más eficiente y es el diseño más moderno. Se mecaniza una ranura en la cara de una brida RTJ y la junta asociada se instala en esta ranura. Cuando se ensambla la brida, las dos caras de acoplamiento comprimen la junta hasta que se deforma y se forma un sello metal a metal. Si la brida se ensambla correctamente, las dos bridas RTJ de acoplamiento no deben entrar en contacto físico entre sí.

Componentes RTJ (junta octogonal izquierda, junta ovalada derecha)

Las juntas RTJ a menudo se fabrican con un material ligeramente más blando que el de la brida. Debido a que el material de la junta es más blando, se deforma a una presión más baja que la brida, esto asegura que sea la junta la que se deforma para hacer el sello en lugar de que la brida se deforme alrededor de la junta.

Resumen de Caras de Brida

La siguiente tabla resume las características de las tres caras de brida más comunes.

Resumen de Características de Caras de Brida

Tipos de Bridas, Caras y Superficies - ¡Explicado!

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Recursos Adicionales

http://www.wermac.org/flanges/flanges_raised-face_flat-face_ring-type-joint.html

https://www.kamleshmetal.com/flanges-faces-types.html

https://www.theprocesspiping.com/introduction-to-flanges