Tubería a bordo

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

Didier Vassal, vicepresidente de servicios marítimos y OEM de Victaulic, compara las metodologías de unión de tuberías con bridas y ranuradas y explica las ventajas que las uniones de tuberías ranuradas brindan sobre las bridas. Los sistemas de tuberías eficientes son esenciales para la gama de servicios necesarios a bordo de un buque, incluidos los sistemas secundarios, como los sistemas de sentina 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 de unión de tuberías a la soldadura/rebordeado es el uso de juntas mecánicas ranuradas que ofrecen una gama 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 junta de tubería con bridas, dos bridas de acoplamiento se atornillan juntas y comprimen una junta para crear un sello. Como los pernos y las tuercas de una unión bridada absorben y compensan las fuerzas del sistema, con el tiempo los pernos y las tuercas pueden estirarse y perder su ajuste original debido a los picos de presión, la presión de trabajo del sistema, la vibración y la expansión y contracción térmica. Cuando estos pernos experimentan una relajación del par, la junta perderá su sello de compresión, lo que puede provocar diversos grados de fuga. Según la ubicación y la función del sistema de tuberías, las fugas pueden ser costosas y peligrosas, lo que genera tiempo de inactividad por mantenimiento/reparación y exposición al riesgo. Será necesario reemplazar la junta cuando se desmonte la junta, ya que la junta se adherirá a las caras de la brida con el transcurso 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 empernado junto con la expansión y contracción del sistema, las juntas de brida también pueden desarrollar una "fijación" por compresión con el tiempo, presentando otra causa de fuga. 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 alberga una junta elástica de elastómero sensible a la presión. La carcasa del acople encierra completamente la junta, lo que refuerza el sello y lo asegura en su posición cuando el acople 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 autorrestringida. La junta mecánica crea un sello triple debido a la relación de diseño entre la tubería , junta y 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 se pueden usar 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 brindan una rigidez axial y radial comparable a las uniones bridadas o soldadas. Los acoplamientos flexibles tienen ventajas en aplicaciones en las que se prevé un movimiento relativo entre la tubería y la estructura de soporte, además del movimiento de la tubería como resultado de la expansión térmica o la vibración. La expansión y la contracción pueden estresar la brida y la tubería, lo que puede comprometer la junta con el tiempo. Cuando esto ocurre, la junta corre el riesgo de tener fugas. Los acoplamientos flexibles ranurados pueden acomodar el desplazamiento de la tubería en forma de movimiento axial o desviación 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 la atenuación del ruido y la vibración, lo que elimina la necesidad de componentes especializados para la reducción del ruido y fuelles de goma perecederos o elementos 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 sostener la junta. El índice de orificios para pernos en las entradas y salidas del equipo también debe alinearse perfectamente 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 alinearse con su brida de acoplamiento, lo que aumenta aún más la dificultad del 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. disponible para la tubería y los componentes de acoplamiento. No hay un patrón de orificios para pernos para alinear, y un acoplamiento se puede orientar en cualquier posición alrededor de la junta. El acople 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, las capacidades de orientación de 360 ​​grados de un acople, 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 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 unidas. En promedio, los acoplamientos ranurados tienen solo la mitad de este tamaño. La ventaja del tamaño del diseño más pequeño hace que el sistema ranurado sea ideal para trabajos en los que el espacio es limitado, como penetraciones en cubiertas y paredes, un hecho reconocido desde la década de 1930, cuando los acoples Victaulic se usaban originalmente en los astilleros del Reino Unido.Velocidad de montaje Debido a que los acoplamientos tienen menos pernos y no requieren torsión hasta 12" (300 mm), la tubería ranurada es mucho más rápida de instalar que la brida. 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 la instalación. tiempo y elimina el daño potencial a la válvula por calor, a la vez que reduce los riesgos de seguridad al eliminar los trabajos en caliente Una comparación de una línea de balasto 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 soldar codos y tes en comparación con 60 acoplamientos rígidos mostró las mayores diferencias de tiempo. Los acoplamientos requieren solo dos pernos para un tamaño de tubería de hasta 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 un apretado patrón de estrella que lleva mucho tiempo con llaves especializadas para medir y garantizar que se logren las especificaciones de torsión correctas. La tecnología de tubería ranurada permite que los acoples se ensamblen usando herramientas manuales estándar y la unión se instala correctamente una vez que las almohadillas de pernos de acoplamiento de las carcasas del acople se encuentran metal con metal. Una simple inspección visual confirma el montaje correcto. Las bridas, por otro lado, no brindan una confirmación visual: la única medida para garantizar un montaje correcto es llenar y presurizar el sistema, verificar 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 alteración del sistema sea 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 requiere 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 con una compresión precisa desde el exterior de la unión de la tubería. Además, dado que las juntas de acoplamiento no están sujetas a grandes fuerzas de compresión, no es necesario reemplazarlas en un programa de mantenimiento regular, mientras que las juntas de brida deben reemplazarse cuando se desmonta el sistema para mantenimiento. Para atenuar el ruido y la vibración del sistema, los sistemas con bridas requieren fuelles de goma o mangueras flexibles trenzadas. Estos elementos pueden fallar debido a una extensión excesiva y, con el 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 ranurada mecánica duran la vida útil del sistema. Su capacidad para adaptarse a la vibración del sistema reduce el riesgo de fallas en las juntas, sin necesidad de productos especiales que requieran reparación o reemplazo periódicos. La junta elastomérica resistente que se encuentra dentro de los acoplamientos flexibles y rígidos es muy duradera y puede manejar presiones operativas significativas y cargas cíclicas. Un sistema se puede presurizar y despresurizar repetidamente sin fatigar la junta de elastómero.Reducción de peso Los conjuntos de válvulas se construyen típicamente con componentes con bridas. Sin embargo, este método de unión puede agregar peso innecesario a un sistema de tuberías. Un conjunto de válvula con brida de 6" (150 mm) construido con una válvula de mariposa con orejeta, conectada con bridas con 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 un válvula de mariposa con extremo ranurado, tubería 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 con brida. Por lo tanto, un conjunto de válvula ranurada es una alternativa ideal para la industria de la construcción naval. La comparación mencionada anteriormente de una línea de balasto DIN 150 instalada mostró una reducción de peso del 30 por ciento (2164 lb frente a 3115 lb) cuando se utilizaron productos ranurados Victaulic en lugar de los métodos de unión tradicionales. Las 52 bridas deslizantes, los juegos de pernos y las juntas, en comparación con los 60 acoplamientos rígidos, representaron los mayores aumentos de peso en el sistema soldado/bridado. Las reducciones de peso mediante el uso de acoplamientos de tubería ranurada en lugar de bridas se pueden lograr 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 pruebas en las que la tubería se conectó usando un acople Victaulic Estilo 77, el acople más pesado de la gama, en comparación con dos bridas deslizables PN10 livianas, el peso total instalado de los ensambles 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 acoples flexibles Estilo 75 o rígidos Estilo 07 más livianos y/o un tipo de brida más pesado, se pueden lograr fácilmente reducciones de peso del 70 %. Por ejemplo, un acoplamiento de 24" (600 mm) un conjunto con bridas para un sistema TG2 pesaría 507 lb, pero un conjunto comparable con acoplamientos Victaulic pesaría solo 88 lb. Los astilleros que han utilizado acoplamientos ranurados en lugar de bridas en sistemas seleccionados han registrado ahorros de peso de 12 toneladas en embarcaciones 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 con bridas 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 los propietarios, ingenieros y astilleros a elegir sistemas mecánicos ranurados en lugar de bridas. Esta tendencia creciente hacia el uso de tecnología ranurada está respaldada por proveedores de equipos. como intercambiadores de calor, enfriadores y enfriadores de caja, junto con fabricantes de válvulas y compresores, muchos de los cuales ahora ofrecen sus productos con conexiones de extremos ranurados. La gama de servicios en los que se pueden utilizar acoplamientos de tuberías ranuradas aumenta constantemente. Sobre la base de aplicaciones exitosas en sistemas de agua, Victaulic continúa con su larga historia de innovación para desarrollar empaquetaduras resistentes al fuego y obtener la aprobación de tipo para su uso en servicios marítimos de combustible.

(Como se publicó en la edición de abril de 2014 de Maritime Reporter & Engineering News - http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)