Curso Teórico – Práctico
ENTRENAMIENTO EN ARMADO Y TORQUEO DE JUNTAS PERNADAS BAJO LOS LINEAMIENTOS ASME-PCC-12013
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¿Qué son las juntas bridadas?
Las juntas bridadas son un conjunto de dos ensambles mecánicos conformados por dos bridas, sujetadores (pernos, tuercas y arandelas) y un empaque de por medio. Están diseñadas para alojar o permitir el transporte de un fluido de servicio en una tubería o recipiente, logrando que se garantice la hermeticidad del sistema.
En su forma más práctica, las juntas permiten la unión de tuberías con equipos (bombas, intercambiadores de calor, tanques, etc.) o accesorios (codos, válvulas, etc.). En la figura 1.1, se muestra un ejemplo de junta bridada.
El principio de una unión bridada se basa en la carga aplicada a los pernos, la cual ocasiona que el elemento de sellado (empaque, ring-joint, entre otros) fluya dentro de las imperfecciones macroscópicas y microscópicas de la brida, gracias a esto, se logra la combinación entre la tensión de contacto y la densificación del material sellante que impide el escape de fluido dentro del recipiente.
La ventaja de las uniones bridadas radica en el hecho de que por estar unida con sujetadores espárragos, pernos), permite el rápido montaje y desmontaje al momento de realizar reparaciones o mantenimientos.
Definiciones
Integridad de juntas bridadas
Una junta empernada es uno de los muchos componentes críticos de un sistema presurizado, el fracaso de éstas puede llegar a tener consecuencias potencialmente catastróficas. En muchas zonas, las instalaciones operan a altas presiones e incluso se extienden de su periodo de funcionamiento.
Esto trae como consecuencia que se comprometa la seguridad del personal y el incremento de costos operativos.
Adicionalmente, la fuga en uniones empernadas dentro de instalaciones donde se manejan hidrocarburos y otros materiales peligrosos, han sido unas de las principales causas de emisiones de productos nocivos hacia el medio ambiente.
Frente a este reto, todos los involucrados que trabajen en sistemas presurizados deben gestionar activamente la integridad de juntas bridadas, permitiendo que éstas operen de forma eficaz para garantizar su función requerida.
Componentes principales de una junta empernada
Toda junta empernada consta de tres elementos fundamentales, los cuales se nombran a continuación:
• Bridas
• Elemento sellante
• Pernos
Para entender la integridad de juntas es importante conocer lo que representa cada uno de estos elementos. Los mismos serán clave al momento de presentarse algún inconveniente en la unión bridada.
Causas comunes de fuga en juntas bridadas
Un estudio de la PVRC (Pressure Vessel Research Council), resalta las siguientes causas de fugas en uniones empernadas:
• Desajuste de bridas (12%).
• Pernos flojos (15%).
• Empaque defectuoso (22%).
• Brida dañada (20%).
• Instalación incorrecta (31%).
Como indica el estudio, los componentes dañados, el equipo desajustado y el ensamblaje incorrecto de las juntas provoca las fallas de sellado. A pesar de estas fallas, el factor humano sigue siendo la causa número uno (1) de fuga. Las situaciones más concurrentes que se presentan por práctica indebida del personal se nombran a continuación:
Consecuencias de fugas en juntas bridadas empernadas
Las fugas por uniones bridadas en instalaciones industriales generan altos impactos, a continuación, se muestran algunos ejemplos en materia económica de los que puede costar una fuga:
• Cierre imprevisto de tubería de gas de 3 in. (76.2 mm) con presión de 1500 lb (680.4 kg) debido a una carga insuficiente en el perno; pérdida en costos de producción valorada en 2.25 millones de dólares.
• Válvula de 16 in (406 mm) y 300 lb (136.1 kg) apretada por operadores sin formación, con un incendio posterior: pérdida en costos de producción valorada en 1.68 millones de dólares. Cuando las juntas no tienen una buena integridad se compromete al resto de los activos que están a su alrededor. Es por esto que, el diseñador de la junta debe conseguir un diseño seguro, hermético y libre de mantenimiento, si no cumple con algunos de estos requerimientos, es posible que la junta no trabaje de manera óptima, trayendo consigo eventos no deseados.
Consideraciones a tomar cuando se arma una junta
A continuación, se nombran algunas consideraciones que se deben tomar al momento de armar una junta:
• Se debe aplicar un lubricante adecuado al tipo de material del perno.
• Se debe aplicar la carga correcta al perno.
• Se debe buscar que la cara de la brida esté limpia, no dañada y con un correcto acabado superficial para la empaca dura seleccionada.
• Debe haber planitud en las caras de la brida.
• Debe haber una correcta alineación.
• Los pernos deben encontrarse en buenas condiciones.
• Se debe usar una correcta secuencia de apretado.
ASME PCC-1
ASME (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, por sus siglas en inglés) formó un grupo de trabajo sobre la Post Construcción en el año 1993. Este grupo nace en respuesta a una mayor necesidad de normas para la inspección y mantenimiento de equipos que están sometidos bajo presión, después que han sido colocados en servicio. Entre las recomendaciones de este grupo, en el año 1995, se creó el Comité de Post construcción (PCC, por sus siglas en inglés). En 1998 un grupo de trabajo bajo la PCC comienza la preparación de los lineamientos para el montaje de juntas bridadas, para luego finalmente en el año 2000 aprobar la primera publicación de la ASME PCC-1, la cual comprende de una guía para el montaje de juntas bridadas, tanto nuevas como las que ya están en servicio.
Es importante destacar que ninguno de estos documentos son códigos ni normas, a su vez, están hechos para proporcionar prácticas reconocidas y aceptadas que pueden ser usadas en conjunto con códigos posterior a la construcción, tales como:
• API 510 – Código de inspección de recipientes a presión.
• API 570 – Programa de inspección de tuberías.
• NB – 23 – Código nacional de inspección de juntas.
La publicación ASME PCC-1, desde la primera publicación, ha tenido dos revisiones en función de prácticas actualizadas por personal certificado en el manejo de juntas. La primera revisión fue aprobada por ANSI en enero. La segunda revisión fue aprobada, igualmente por ANSI, en agosto de 2013. A continuación, se muestran los cambios de mayor impacto realizados desde la primera revisión:
Cambios realizados en la revisión PCC-1-2010:
• Se agregaron los lineamientos para superficies aceptables de empaca dura y planitud (Apéndice D).
• Se agregaron los lineamientos para la alineación de bridas (Apéndice E).
• Se agregaron las alternativas para el patrón de apretado (Apéndice F).
• Se agregó la guía para el uso de arandelas (Apéndice M).
• Se agregaron los lineamientos para la determinación de carga suministrada a los pernos (Apéndice O).
• Se agregó la guía de cómo resolver problemas en juntas bridadas con fugas (Apéndice P).
Cambios realizados en la revisión PCC-1-2013:
• Se agregaron los lineamientos para el retorqueo durante el proceso de arranque como complemento adicional de la sección de apretado de pernos (sección 10).
• Se hizo una mayor descripción a la sección de registros (sección 14), donde se recomienda cómo se debe reportar la junta una vez ha sido ensamblada.
• Se dan ejemplos de formatos para registro de desarme, como complemento adicional de la sección de desarme (sección 15).
• Se agregaron los lineamientos para entrenamiento, calificación y certificación del personal del montaje de juntas (Apéndice A).
• Se agregó la descripción de términos comunes (apéndice B).
• En el apéndice D (lineamientos para superficies de empaca duras y planitudes aceptables), se agregó la sección para empaca duras RTJ.
• En el apéndice F (alternativas del patrón de apretado), se agregó la descripción para empaca duras RTJ (sección F-3).
ENTRE LOS LINEAMENTOS DESCRITOS SEGÚN ASME PCC-1 SE EXALTA:
• Examinación, limpieza de bridas y de superficies de contacto de sujetadores.
• Alineación de bridas.
• Instalación de empaca duras.
• Lubricación.
• Instalación de pernos.
• Apretado de pernos.
• Entrenamiento, calificación y certificación de personal.
Antes de que comience el montaje, se debe remover todos los componentes de la superficie donde se encontraba instalada la empaca dura anterior, para esto, se pueden usar cepillos de alambres y solventes adecuados. Una vez ya removida la superficie, se deben seguir los siguientes pasos:
1. Diagnosticar y examinar la superficie de contacto de la empaca dura de ambas bridas en busca de imperfecciones, esencialmente cuando se trabaje en bridas críticas que ya han tenido registro de fuga. Se le recomienda al personal medir la superficie de la brida con un comparador.
2. Examine la rosca de los pernos, tuercas y caras de arandela en busca de daños, tales como: herrumbre, corrosión y rebabas; reemplace y corrija cualquier componente que contenga estos daños. Las condiciones en que se encuentren los pernos y tuercas previamente usados, poseen una gran influencia en el rendimiento de una junta bridada.