El vicepresidente de OEM y servicios marinos de Victaulic, Didier Vassal, comparó los métodos de unión de tuberías con bridas y ranuradas y explicó las ventajas de las uniones de tuberías ranuradas sobre las bridas. Los sistemas de tuberías eficientes son esenciales para una variedad de servicios requeridos en los barcos, incluidos los sistemas secundarios como los sistemas de sentina y lastre, refrigeración de agua salada y dulce, aceite lubricante, protección contra incendios y limpieza de cubierta. Para estos sistemas, donde el grado de la tubería lo permite, una alternativa eficaz de conexión de tuberías a la soldadura/bridación es el uso de juntas mecánicas ranuradas, que brindan una serie de ventajas técnicas, económicas y prácticas. Estas incluyen un rendimiento mejorado; una instalación y un mantenimiento más rápidos y simples y un peso reducido a bordo. Problemas de rendimiento En las uniones de tuberías con bridas, se atornillan dos bridas de acoplamiento y la junta se comprime para formar un sello. A medida que los pernos y las tuercas de la unión con brida absorben y compensan la fuerza del sistema, con el tiempo, los pernos y las tuercas se estirarán y perderán su estanqueidad original debido a las fluctuaciones de presión, la presión de trabajo del sistema, la vibración y la expansión y contracción térmica. Cuando estos pernos experimentan relajación de torsión, la junta perderá su sello de compresión, lo que puede provocar distintos grados de fuga. Dependiendo de la ubicación y la función del sistema de tuberías, las fugas pueden ser costosas y peligrosas, lo que genera tiempos de inactividad y riesgos de mantenimiento/reparación. La junta debe reemplazarse al desmontar la junta, porque con el tiempo, la junta se adherirá a la superficie de la brida. Al desmontar la junta, las juntas deben rasparse de las dos superficies de la brida, y estas superficies deben limpiarse antes de reemplazar las juntas, lo que nuevamente aumenta el tiempo de inactividad por mantenimiento. Debido a la fuerza de conexión del perno y la expansión y contracción del sistema, la junta de la brida también producirá una "deformación" por compresión con el tiempo, que es otra causa de fuga. El diseño de juntas de tubería mecánicas ranuradas supera estos problemas de rendimiento. Primero, se forma una ranura en el extremo de la tubería, y la conexión de la tubería se fija mediante una junta, y se instala una junta de elastómero elástica que responde a la presión en la junta. La carcasa del acoplamiento rodea completamente la junta, fortaleciendo el sello y manteniéndolo en su lugar, porque el acoplamiento se acopla y forma un enclavamiento confiable en la ranura de la tubería. La última tecnología de acoplamiento permite ensamblar completamente tuberías de hasta 24 pulgadas (600 mm) de diámetro con solo dos tuercas y pernos para asegurar las juntas autocontenidas. Debido a la relación de diseño entre tuberías, juntas y carcasa, las juntas mecánicas forman un triple sello. Esta relación se fortalecerá cuando el sistema esté presurizado. Las juntas rígidas y flexibles están disponibles en dos formas: rígidas y flexibles. Las juntas mecánicas de tuberías con ranura han pasado la certificación de tipo de la sociedad de clasificación y pueden reemplazar los métodos de conexión de soldadura/brida en 30 sistemas, según los estándares de instalación establecidos por cada organismo de certificación. Por ejemplo, use acoplamientos rígidos alrededor de áreas como colectores y válvulas, donde son más fáciles de acceder y reemplazar que las bridas. Debido a la naturaleza de su diseño, los acoplamientos rígidos también brindan rigidez axial y radial comparable a las bridas o las juntas soldadas. Además del movimiento de la tubería causado por la expansión térmica o la vibración, las juntas flexibles tienen ventajas en aplicaciones donde se espera un movimiento relativo entre la tubería y la estructura de soporte. La expansión y la contracción ejercen presión sobre las bridas y las tuberías, lo que con el tiempo puede dañar la junta. Cuando esto sucede, existe el riesgo de fugas en las juntas. El acoplamiento flexible tipo ranura puede adaptarse al desplazamiento de la tubería en forma de movimiento axial o deflexión angular. Por este motivo, son muy adecuados para instalar tuberías largas, especialmente entre bloques. La alta mar puede hacer que las bridas se aflojen con el tiempo, lo que genera el riesgo de fugas y separación de la tubería. Los acoplamientos rígidos y flexibles también tienen las ventajas de la reducción de ruido y la reducción de vibraciones, sin la necesidad de componentes especiales de reducción de ruido y fuelles de goma perecederos o elementos similares. El uso de sistemas de tuberías ranuradas mecánicas puede acelerar y simplificar la instalación y el mantenimiento, y mejorar la eficiencia del sistema de tuberías del barco. Fácil de instalar Al instalar por primera vez, los orificios de los pernos de la brida deben estar alineados con precisión y luego apretarse para fijar la junta. Los índices de los orificios de los pernos en la entrada y salida del equipo también deben estar perfectamente alineados con las bridas de las tuberías que se van a conectar al equipo. Dado que el número de orificios en la brida determina una de las muchas posiciones fijas, solo se puede girar el accesorio o la válvula para que coincidan con los orificios de los pernos. Además, el otro extremo de la tubería de la brida también debe estar alineado con su brida de acoplamiento, lo que aumenta aún más la dificultad de montaje y el riesgo de desalineación. El sistema de tuberías ranuradas no tiene este problema y la instalación es más cómoda. Las tuberías y las piezas de acoplamiento se pueden girar completamente 360 grados. No hay un patrón de orificios para pernos que alinear y el acoplamiento se puede colocar en cualquier lugar alrededor de la junta. El acoplamiento se puede girar alrededor de la tubería para facilitar el acceso a los pernos y simplificar el acceso al equipo. Además de eliminar la desalineación durante la instalación, la función de orientación de 360 grados del acoplamiento y su perfil más pequeño en comparación con las bridas hacen que la instalación del sistema de ranuras sea muy adecuada para espacios estrechos. Además, el instalador puede colocar todos los pernos de montaje en 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 conectadas. En promedio, las juntas ranuradas tienen solo la mitad de este tamaño. La ventaja de tamaño del diseño más pequeño hace que el sistema de ranuras sea ideal para operaciones con restricciones de espacio, como la penetración en cubiertas y paredes, un hecho que se reconoció ya en la década de 1930, cuando las juntas Victaulic se utilizaron por primera vez en los astilleros británicos. Velocidad de montaje Debido a que el acoplamiento tiene menos pernos y no tiene un requisito de torque de hasta 12” (300 mm), las tuberías ranuradas se pueden instalar mucho más rápido que las bridas. A diferencia de las bridas que deben soldarse a los extremos de la tubería, los conjuntos de válvulas ranuradas no requieren soldadura, lo que acorta aún más el tiempo de instalación y elimina el daño térmico potencial a la válvula, al tiempo que reduce los riesgos de seguridad al eliminar el procesamiento térmico. Comparación de la línea de lastre DIN 150 instalada con productos ranurados Victaulic y métodos de conexión tradicionales Muestra que el tiempo total de instalación requerido se ha reducido en un 66% (150,47 horas-hombre y 443,16 horas-hombre). En comparación con 60 acoplamientos rígidos, el tiempo necesario para instalar 52 bridas de manguito deslizante y codos y tes soldados muestra la mayor diferencia de tiempo. El acoplamiento requiere solo dos pernos y el diámetro de la tubería puede alcanzar las 24 pulgadas (600 mm). Por el contrario, en el rango de tamaño más grande, la brida requiere al menos 20 juegos de tuercas y pernos. Además, el método Lan necesita usar llaves especiales para el apriete en estrella que requiere mucho tiempo para medir y garantizar que se alcancen las especificaciones de torque correctas. La tecnología de tubo ranurado permite el uso de herramientas manuales estándar para ensamblar el acoplamiento, una vez que las almohadillas de perno de acoplamiento de la carcasa del acoplamiento se encuentran con el par de metal, los accesorios se pueden instalar correctamente si el metal lo requiere. Una simple inspección visual puede confirmar el ensamblaje correcto. Por otro lado, las bridas no proporcionan una confirmación visual: la única forma de garantizar un montaje correcto es llenar y presurizar el sistema, comprobar si hay fugas y reconstruir según sea necesario. Apretar las juntas. La misma característica del sistema de tuberías ranuradas de fácil mantenimiento es que acelera la instalación (menos pernos y sin requisitos de par) y también hace que el mantenimiento o la modificación del sistema sea una tarea rápida y sencilla. Por ejemplo, para acceder a las bombas o válvulas, afloje los dos pernos del acoplamiento y retire la carcasa y la junta de la junta. En el sistema de bridas, es necesario quitar varios pernos. Al volver a ensamblar la brida, se requiere la misma instalación inicial que consume mucho tiempo. La secuencia de apriete de los pernos. Debido a que no es necesario volver a apretarlos, los acoplamientos eliminan la mayor parte del mantenimiento diario relacionado con las bridas. A diferencia de las bridas que aplican una tensión variable sobre las arandelas, las tuercas y los pernos, los acoplamientos cambian las arandelas de compresión externa precisa de la junta de la tubería. Además, debido a que la junta de acoplamiento no se ve afectada por una alta fuerza de compresión, no necesita ser reemplazada regularmente, mientras que la junta de brida necesita ser reemplazada durante el desmontaje y mantenimiento del sistema. Para reducir el ruido y la vibración del sistema, el sistema de brida requiere fuelles de goma o mangueras flexibles trenzadas. Estos componentes pueden fallar debido a un estiramiento excesivo y, con un desgaste normal, deben reemplazarse cada 10 años en promedio, lo que genera costos y tiempo de inactividad del sistema. Sin embargo, las juntas de tuberías ranuradas mecánicas pueden extender la vida útil del sistema. Su capacidad para adaptarse a la vibración del sistema reduce el riesgo de falla de la junta sin la necesidad de productos especiales que requieran mantenimiento o reemplazo regulares. Las arandelas de resorte elásticas incluidas en los acoplamientos flexibles y rígidos son muy duraderas y pueden soportar enormes La presión de trabajo y la carga cíclica. El sistema se puede presurizar y descomprimir repetidamente sin fatiga de la junta de elastómero. El conjunto de válvula de reducción de peso generalmente se compone de componentes de brida. Sin embargo, este método de conexión agregará peso innecesario al sistema de tuberías. Un conjunto de válvula con brida de 6 pulgadas (150 mm) consta de una válvula de mariposa con orejeta. Está construida, conectada a una brida de cuello soldada, con ocho pernos y tuercas a cada lado de la válvula, y pesa aproximadamente 85 libras. Un conjunto de válvula de 6 pulgadas (150 mm) utiliza una válvula de mariposa con extremo ranurado, un tubo con extremo ranurado y dos acoplamientos rígidos para conectar el conjunto. Pesa alrededor de 35 libras, lo que representa un 58 % menos de peso que el conjunto con brida. Por lo tanto, el conjunto de válvula ranurada es un sustituto ideal para la industria de la construcción naval. Una comparación de las tuberías de lastre DIN 150 instaladas anteriormente muestra que cuando se utilizan productos ranurados Victaulic en lugar del método de conexión tradicional, el peso se reduce en un 30 % (2164 libras frente a 3115 libras). En comparación con 60 acoplamientos rígidos, 52 bridas de manguito deslizante, juegos de pernos y arandelas dan como resultado un aumento en el peso del sistema de soldadura/brida. El uso de uniones ranuradas en lugar de bridas puede reducir el peso y es adecuado para tuberías de varios tamaños. La magnitud de la reducción depende del diámetro de la tubería y del tipo de uniones utilizadas. En una prueba en la que se utilizó un acoplamiento Victaulic 77 (el acoplamiento más pesado de la serie) para conectar la tubería, el peso total de instalación del componente ranurado fue mucho menor que el de dos bridas de manguito deslizante PN10 livianas. La pérdida de peso se registró de la siguiente manera: 4” (100 mm): 67 %; 12” (300 mm): 54 %; 20 pulgadas (500 mm): 60,5 %. El uso de acoplamientos flexibles más livianos tipo 75 o rígidos tipo 07 y/o tipos de bridas más pesadas puede lograr fácilmente una reducción de peso del 70 %. Por ejemplo, el conjunto de bridas de 24 pulgadas (600 mm) utilizado en el sistema TG2 pesa 507 libras, pero componentes similares que utilizan accesorios Victaulic pesan solo 88 libras. Los astilleros que utilizan preferentemente acoplamientos ranurados en lugar de bridas en sistemas seleccionados han registrado que los buques de apoyo offshore han reducido su peso en 12 toneladas y los cruceros lo han hecho en 44 toneladas. Los beneficios económicos que aporta la tecnología de canaletas a los armadores son obvios: el peso más ligero significa más carga o pasajeros y menos consumo de combustible. También hace que el manejo del sistema de tuberías del barco sea más fácil. Tendencia de desarrollo Debido a la rápida velocidad de instalación, la gran capacidad de mantenimiento y el peso ligero, los sistemas de tuberías de canaletas pueden proporcionar ventajas más significativas que los productos de brida similares. Estas características, junto con ventajas adicionales como la fiabilidad, la facilidad de alineación y los menores riesgos de seguridad, han impulsado a los armadores, ingenieros y astilleros a elegir sistemas mecánicos ranurados en lugar de bridas. Esta creciente tendencia de utilizar tecnología ranurada está respaldada por proveedores de equipos como intercambiadores de calor, enfriadores de caja y enfriadores, así como fabricantes de válvulas y compresores, muchos de los cuales ahora ofrecen productos con conexiones de extremo ranuradas. La gama de servicios que pueden utilizar juntas de tubería ranuradas está aumentando constantemente. Basándose en su exitosa aplicación en sistemas de agua, Victaulic continúa su larga trayectoria de innovación para desarrollar juntas resistentes al fuego y obtener la aprobación tipo para servicios de combustible en alta mar.
(Publicado en la edición de abril de 2014 de Maritime Reporter y Engineering News: http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)
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Hora de publicación: 23 de agosto de 2021
