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Jun 07, 2024

Tubería a bordo

Por Didier Vassal, vicepresidente de OEM y servicios marítimos de Victaulic 25 de abril de 2014 Didier Vassal, vicepresidente de OEM y servicios marítimos de Victaulic, compara las bridas y las ranuradas

Por Didier Vassal, vicepresidente de OEM y servicios marítimos de Victaulic 25 de abril de 2014

Didier Vassal, vicepresidente de OEM y servicios marítimos de Victaulic, compara las metodologías de unión de tuberías con bridas y ranuradas y explica las ventajas que ofrecen las juntas de tuberías ranuradas sobre las bridas. Los sistemas de tuberías eficientes son esenciales para la gama de servicios necesarios a bordo de un buque, incluidos sistemas secundarios como sistemas de achique y lastre, refrigeración por agua dulce y de mar, aceite lubricante, protección contra incendios y lavado de cubierta. Para estos sistemas, cuando la clase de tubería lo permita, un Una alternativa eficaz para unir tuberías a la soldadura/bridado es el uso de uniones mecánicas ranuradas que ofrecen una variedad de beneficios técnicos, económicos y prácticos. Estos incluyen un rendimiento mejorado; Instalación y mantenimiento más rápidos y sencillos y reducción de peso a bordo.Problemas de desempeño En una unión de tubería con bridas, dos bridas coincidentes se atornillan entre sí y comprimen una junta para crear un sello. A medida que los pernos y tuercas de una junta bridada absorben y compensan las fuerzas del sistema, con el tiempo los pernos y tuercas pueden estirarse y perder su ajuste original debido a aumentos repentinos de presión, presión de trabajo del sistema, vibración y expansión y contracción térmica. Cuando estos pernos experimentan una relajación del torque, la junta perderá su sello de compresión, lo que puede resultar en diversos grados de fuga. Dependiendo de la ubicación y función del sistema de tuberías, las fugas pueden ser costosas y peligrosas, lo que resulta en tiempos de inactividad por mantenimiento/reparación y exposición a riesgos. Será necesario reemplazar la junta cuando se desmonte la junta, ya que la junta se adherirá a las caras de la brida con el paso del tiempo. Cuando se desmonta la junta, será necesario raspar la junta de ambas caras de la brida y estas superficies deberán limpiarse antes de reemplazar la junta, lo que nuevamente aumenta el tiempo de inactividad por mantenimiento. Debido a las fuerzas de los pernos junto con la expansión y contracción del sistema, las juntas de brida también pueden desarrollar un "fraguado" por compresión con el tiempo, lo que presenta otra causa de fugas. El diseño de una junta de tubería mecánica ranurada supera estos problemas de rendimiento. Primero se forma una ranura en el extremo de la tubería y la conexión de la tubería se asegura mediante un acoplamiento que aloja una junta de elastómero resistente a la presión. La carcasa del acoplamiento encierra completamente la junta, reforzando el sello y fijándolo en su posición mientras el acoplamiento se acopla y forma un enclavamiento positivo en la ranura de la tubería. La última tecnología de acoplamiento permite ensamblar completamente tuberías de hasta 24” (600 mm) de diámetro con solo dos tuercas y pernos para asegurar la junta autorrescante. La junta mecánica crea un triple sello debido a la relación de diseño entre la tubería, la junta y las carcasas, que se mejora cuando el sistema está presurizado.Acoplamientos rígidos y flexibles Disponibles en formas rígidas y flexibles, los acoplamientos mecánicos ranurados para tuberías están aprobados por Class Society y pueden usarse en lugar de métodos soldados/bridados en 30 sistemas, sujeto a los criterios de instalación establecidos por cada agencia certificadora. Los acoplamientos rígidos se utilizan, por ejemplo, alrededor de áreas como colectores y válvulas, donde ofrecen un acceso y reemplazo más fáciles que las bridas. Por la naturaleza de su diseño, los acoplamientos rígidos también proporcionan una rigidez axial y radial comparable a las uniones bridadas o soldadas. Los acoplamientos flexibles tienen ventajas en aplicaciones donde se prevé un movimiento relativo entre la tubería y la estructura de soporte, además del movimiento de la tubería resultante de la expansión térmica o la vibración. La expansión y la contracción pueden sobrecargar la brida y la tubería, lo que puede comprometer la junta con el tiempo. Cuando esto ocurre, la articulación corre el riesgo de tener fugas. Los acoplamientos flexibles ranurados pueden acomodar el desplazamiento de la tubería en forma de movimiento axial o deflexión angular. Por esta razón, son ideales para instalar tramos largos de tuberías, especialmente entre bloques donde la alta mar puede hacer que las bridas se aflojen con el tiempo, lo que genera fugas y el riesgo de separación de las tuberías. Tanto los acoplamientos rígidos como los flexibles también brindan el beneficio de atenuar el ruido y la vibración, eliminando la necesidad de componentes especializados de reducción de ruido y fuelles de caucho perecederos o artículos similares. El uso de un sistema de tuberías ranuradas mecánicas puede acelerar y simplificar tanto la instalación como el mantenimiento y mejorar la eficiencia de los sistemas de tuberías a bordo.Facilidad de instalación En la instalación inicial, los orificios para pernos de una brida deben alinearse con precisión y luego apretarse para sujetar la junta. El índice de orificios para pernos en las entradas y salidas del equipo también debe estar perfectamente alineado con la brida de la tubería que se conectará a la unidad. Con solo una de varias posiciones fijas determinadas por la cantidad de orificios en una brida, un accesorio o válvula solo se puede girar para que coincida con los orificios de los pernos. Además, el extremo opuesto de la tubería con brida también debe estar alineado con su brida de acoplamiento, lo que aumenta aún más la dificultad de montaje y el riesgo de desalineación. Los sistemas de tuberías ranuradas no tienen este problema y permiten una instalación mucho más conveniente con una rotación completa de 360 ​​grados. disponibles para la tubería y los componentes de acoplamiento. No hay un patrón de orificios para pernos que alinear y se puede orientar un acoplamiento en cualquier posición alrededor de la junta. El acoplamiento se puede girar alrededor de la tubería para proporcionar un fácil acceso a los pernos y simplificar el acceso al equipo. Además de eliminar la desalineación durante la instalación, las capacidades de orientación de 360 ​​grados de un acoplamiento, junto con su perfil más pequeño en comparación con una brida, hacen que el Instalación de sistemas ranurados ideales para espacios reducidos. Además, el instalador puede orientar todos los pernos de montaje de cada junta en la misma posición para facilitar la inspección y el mantenimiento del sistema. Las bridas tienen aproximadamente el doble del diámetro exterior de la tubería a la que están unidas. En promedio, los acoplamientos ranurados tienen sólo la mitad de este tamaño. La ventaja de tamaño del diseño más pequeño hace que el sistema ranurado sea ideal para trabajos donde el espacio es limitado, como penetraciones en cubiertas y paredes, un hecho reconocido ya en la década de 1930, cuando los acoplamientos Victaulic se utilizaban originalmente en los astilleros del Reino Unido.Velocidad de montaje Debido a que los acoplamientos tienen menos pernos y no requieren torque de hasta 12” (300 mm), las tuberías ranuradas son mucho más rápidas de instalar que las bridadas. A diferencia de las bridas que deben soldarse al extremo de la tubería, los conjuntos de válvulas ranuradas no requieren soldadura, lo que reduce aún más el tiempo de instalación y elimina posibles daños por calor a la válvula, al mismo tiempo que reduce los riesgos de seguridad al eliminar los trabajos en caliente. Una comparación de una línea de lastre DIN 150 instalada con productos ranurados Victaulic versus métodos de unión tradicionales mostró una reducción del 66 % en el tiempo total de instalación requerido (150,47 horas hombre frente a 443,16 horas hombre). El tiempo necesario para instalar 52 bridas deslizantes y codos y tes soldados en comparación con 60 acoplamientos rígidos mostró las mayores diferencias de tiempo. Los acoplamientos requieren solo dos pernos hasta un tamaño de tubería de 24” (600 mm). A modo de comparación, en el rango de tamaño más alto, una brida requeriría un mínimo de 20 juegos de tuercas y pernos. Además, las bridas requieren mucho tiempo de apriete en forma de estrella con llaves especializadas para medir y garantizar que se logren las especificaciones de torque correctas. La tecnología de tubería ranurada permite ensamblar los acoplamientos utilizando herramientas manuales estándar y la junta se instala correctamente una vez que las almohadillas de los pernos coincidentes de las carcasas del acoplamiento se unen metal con metal. Una simple inspección visual confirma el correcto montaje. Las bridas, por el contrario, no proporcionan una confirmación visual: la única medida para garantizar un montaje adecuado es llenar y presurizar el sistema, comprobar si hay fugas y volver a apretar las juntas según sea necesario.Mantenibilidad Las mismas características de los sistemas de tuberías ranuradas que aceleran la instalación (menos pernos y sin requisitos de torsión) también hacen que el mantenimiento o la modificación del sistema sean una tarea rápida y sencilla. Para acceder a una bomba o válvula, por ejemplo, se aflojan los dos pernos del acoplamiento y se retiran las carcasas y la junta de la junta. En un sistema con bridas, es necesario quitar varios pernos. La misma secuencia de apriete de pernos que consume mucho tiempo y que se requiere en la instalación inicial también se requiere al volver a ensamblar la brida. Debido a que no requieren reapriete, los acoplamientos eliminan gran parte del mantenimiento de rutina asociado con las bridas. A diferencia de una brida que ejerce una tensión variable sobre la junta, las tuercas y los pernos, un acoplamiento mantiene la junta en una compresión precisa desde el exterior de la junta de la tubería. Además, dado que las juntas de acoplamiento no están sujetas a altas fuerzas de compresión, no es necesario reemplazarlas en un programa de mantenimiento regular, mientras que las juntas de brida deben reemplazarse cuando el sistema se desmonta para mantenimiento. Para atenuar el ruido y la vibración del sistema, los sistemas bridados requieren fuelles de goma o mangueras flexibles trenzadas. Estos elementos pueden fallar debido a una extensión excesiva y, con un desgaste normal, deben reemplazarse cada 10 años en promedio, lo que genera costos y tiempo de inactividad del sistema. Sin embargo, los acoplamientos de tubería ranurados mecánicos duran toda la vida útil del sistema. Su capacidad para adaptarse a la vibración del sistema reduce el riesgo de falla de las juntas, sin la necesidad de productos especiales que requieran reparación o reemplazo periódicos. La junta elastomérica resistente contenida dentro de los acoplamientos rígidos y flexibles es muy duradera y puede soportar presiones operativas significativas y cargas cíclicas. Un sistema puede presurizarse y despresurizarse repetidamente sin fatigar la junta de elastómero.Reducción de peso Los conjuntos de válvulas suelen construirse con componentes bridados. Sin embargo, este método de unión puede agregar peso innecesario a un sistema de tuberías. Un conjunto de válvula con bridas de 6” (150 mm) construido con una válvula de mariposa de orejeta, conectada con bridas de cuello soldado y ocho pernos y tuercas a cada lado de la válvula, pesa aproximadamente 85 libras. Un conjunto de válvula de 6” (150 mm) que utiliza una válvula de mariposa con extremo ranurado, un tubo con extremo ranurado y dos acoplamientos rígidos para conectar los componentes pesa aproximadamente 35 libras, lo que representa una reducción de peso del 58 % con respecto al conjunto bridado. Por lo tanto, un conjunto de válvula ranurada es una alternativa ideal para la industria de la construcción naval. La comparación antes mencionada de una línea de lastre DIN 150 instalada mostró una reducción de peso del 30 por ciento (2164 libras frente a 3115 libras) cuando se utilizaron productos ranurados Victaulic en lugar de métodos de unión tradicionales. Las 52 bridas deslizantes, juegos de pernos y juntas, frente a los 60 acoplamientos rígidos, representaron importantes aumentos de peso en el sistema soldado/bridado. Se pueden lograr reducciones de peso mediante el uso de acoplamientos de tubería ranurados en lugar de bridas en una variedad de tamaños de tubería. La magnitud de la reducción depende del diámetro de la tubería y del tipo de acoplamiento utilizado. En las pruebas en las que las tuberías se conectaron utilizando un acoplamiento Victaulic Estilo 77 (el acoplamiento más pesado de la gama), en comparación con dos bridas deslizantes PN10 livianas, el peso total instalado de los conjuntos ranurados fue significativamente menor. Las reducciones de peso se registraron de la siguiente manera: 4” (100 mm): 67 por ciento; 12” (300 mm): 54 por ciento; 20” (500 mm): 60,5 por ciento. Con los acoplamientos flexibles Estilo 75 o los rígidos Estilo 07, más livianos, y/o un tipo de brida más pesada, se pueden lograr fácilmente reducciones de peso del 70 %. Como ejemplo, un conjunto con bridas de 24” (600 mm) para un sistema TG2 pesaría 507 libras, pero un conjunto comparable que utilice acoplamientos Victaulic pesaría solo 88 libras. Los astilleros que han utilizado acoplamientos ranurados en lugar de bridas en sistemas seleccionados han registrado ahorros de peso de 12 toneladas en buques de apoyo en alta mar y 44 toneladas en cruceros. Los beneficios económicos de la tecnología ranurada para los armadores son claros: menos peso significa más carga o pasajeros y menos consumo de combustible. También facilita el manejo de los sistemas de tuberías a bordo.Tendencia creciente Los sistemas de tuberías ranuradas pueden ofrecer ventajas significativas sobre sus equivalentes bridados debido a su velocidad de instalación, facilidad de mantenimiento y peso reducido. Estas características, junto con beneficios adicionales como confiabilidad, facilidad de alineación y menores riesgos de seguridad, están llevando a propietarios, ingenieros y astilleros a elegir sistemas mecánicos ranurados en lugar de bridas. Esta creciente tendencia hacia el uso de tecnología ranurada está respaldada por proveedores de equipos. como intercambiadores de calor, refrigeradores de caja y enfriadores, junto con fabricantes de válvulas y compresores, muchos de los cuales ahora ofrecen sus productos con conexiones finales ranuradas. La gama de servicios en los que se pueden utilizar acoplamientos ranurados para tuberías está aumentando constantemente. Basándose en aplicaciones exitosas en sistemas de agua, Victaulic continúa su larga historia de innovación para desarrollar juntas resistentes al fuego y obtener la aprobación de tipo para su uso en servicios de combustible marítimo.

(Según lo publicado en la edición de abril de 2014 de Maritime Reporter & Engineering News - http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)