noticias de la compañía sobre La integridad de la brida en el ciclo térmico: una relación estresante

Muchos procesos industriales implican fluctuaciones significativas de temperatura, lo que lleva a un fenómeno conocido como ciclo térmico. Para las bridas metálicas, esto crea una relación particularmente estresante, ya que los ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento pueden desafiar la integridad de la junta atornillada, lo que lleva a la relajación de los pernos, la fluencia de la junta y, en última instancia, fugas. Mantener la integridad de la brida en estas condiciones requiere un diseño cuidadoso, selección de materiales y prácticas de montaje.

La mecánica del ciclo térmico en las bridas:

Cuando un sistema de tuberías sufre un cambio de temperatura, los materiales (brida, junta, pernos) se expanden o contraen. El problema surge porque:

1. Expansión térmica diferencial: Diferentes materiales dentro del conjunto de la brida (por ejemplo, brida de acero, junta elastomérica, pernos de acero aleado) tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Se expandirán y contraerán a diferentes velocidades. Esto puede crear tensiones internas dentro de la junta.

2. Fluencia y relajación de la junta:

   • Cuando se calientan, las juntas (especialmente las no metálicas) tienden a ablandarse y a "fluir" (deformarse plásticamente) bajo la carga sostenida de los pernos. Cuando el sistema se enfría, es posible que la junta no recupere por completo su grosor original. Esto conduce a una reducción de la tensión retenida de la junta, a menudo denominada relajación de la tensión.

   • Los ciclos repetidos exacerban esto, reduciendo progresivamente la fuerza de sellado.

3. Relajación de los pernos:

   • A temperaturas elevadas, los pernos también pueden experimentar relajación de la tensión o fluencia, perdiendo gradualmente su precarga.

   • La expansión diferencial entre los pernos y la brida también puede hacer que los pernos se estiren o compriman en relación con la brida, alterando la fuerza de sujeción inicial.

4. Deformación de la brida:

   • Los gradientes térmicos severos o el calentamiento/enfriamiento rápidos pueden inducir tensiones dentro del cuerpo de la brida, lo que podría causar una ligera deformación o distorsión de la cara de la brida, lo que compromete directamente el sellado de la junta.

Consecuencias del ciclo térmico:

• Pérdida de tensión de la junta: El resultado más común, que conduce a una reducción de la fuerza de sellado y a eventuales fugas.

• Aflojamiento de los pernos: La precarga reducida de los pernos puede hacer que las tuercas se aflojen, especialmente si también hay vibración.

• Fallo prematuro de la junta: Degradación o aplastamiento rápido de la junta debido a los golpes térmicos repetidos.

• Daño de la brida/perno: En casos extremos, las tensiones térmicas severas pueden provocar la aparición de grietas por fatiga en la brida o en los pernos.

Estrategias para mitigar los efectos del ciclo térmico:

1. Selección de materiales:

   • Juntas: Elija juntas diseñadas específicamente para el servicio de ciclo térmico, a menudo semimetálicas (por ejemplo, enrolladas en espiral con rellenos resilientes) o juntas de grafito flexible que tengan excelentes propiedades de recuperación y resistencia a la fluencia a altas temperaturas.

   • Bridas y pernos: Seleccione materiales con buena estabilidad a altas temperaturas y resistencia a la fluencia/relajación de la tensión (por ejemplo, aceros aleados de cromo-molibdeno para servicio a altas temperaturas). También puede ser beneficioso hacer coincidir los coeficientes de expansión térmica de la brida y los materiales de los pernos.

2. Consideraciones de diseño:

   • Tipo de brida: Las bridas con cuello soldado, con su cubo integrado, ofrecen una mejor distribución de la tensión durante la expansión térmica que las bridas deslizantes.

   • Diseño de pernos: Los pernos más largos o aquellos con mayor elasticidad pueden adaptarse mejor a la expansión térmica diferencial.

   • Contención de la junta: Los diseños que contienen completamente la junta (por ejemplo, machihembrados, macho y hembra) ayudan a evitar la extrusión durante las excursiones térmicas.

3. Procedimientos de montaje optimizados:

   • Precarga precisa de los pernos: Aplicar la carga inicial precisa de los pernos es fundamental. Se recomienda encarecidamente el uso de tensores hidráulicos para una carga uniforme y precisa para el servicio crítico.

   • Apriete de múltiples pasadas: Realizar el apriete en múltiples pasadas progresivas permite que la junta se asiente y se relaje gradualmente.

   • Reapriete en caliente (si es seguro y aplicable): Para algunos servicios a altas temperaturas, un "reapriete en caliente" (volver a apretar los pernos después de que el sistema haya alcanzado la temperatura de funcionamiento y se haya estabilizado) puede compensar la relajación inicial de la junta/perno. Esto debe hacerse con extrema precaución y con los protocolos de seguridad adecuados.

4. Diseño del sistema:

   • Minimizar los cambios rápidos de temperatura siempre que sea posible o diseñar el sistema para aumentar/disminuir gradualmente las temperaturas.

   • Garantizar el soporte y la alineación adecuados para evitar tensiones externas adicionales en las bridas durante la expansión/contracción.

La gestión de las bridas en sistemas de ciclo térmico es un desafío de ingeniería complejo. Al seleccionar cuidadosamente materiales resilientes, optimizar el diseño de las juntas y adherirse a procedimientos de montaje meticulosos, las industrias pueden mejorar significativamente la integridad y la longevidad de estas conexiones críticas, incluso en las condiciones térmicas más exigentes.