Ensayos de bridas y fatiga

Ramiz Selimbasic pregunta qué tienen que ver las conexiones de brida sin soldadura con la seguridad de vuelo.

Las estadísticas son claras: los aviones siguen siendo uno de los modos de viaje más seguros disponibles en la actualidad. Esta es la razón por la cual los fabricantes de aeronaves están trabajando arduamente para mantener los estándares de seguridad durante todo el proceso de vuelo. Para probar las alas de un avión y construir enormes bancos de pruebas, las bridas de alto rendimiento (HPF) y los sistemas de bridas F37 de Parker están jugando un papel clave.

Para la construcción de aeronaves es fundamental cumplir con estrictas normas y certificaciones para garantizar la seguridad de las aeronaves. Uno de los componentes más destacados de un avión son las alas. Estos tienen un ancho de hasta 36 m y deben soportar grandes fuerzas durante el rodaje, el despegue, el vuelo y el aterrizaje.

Por eso, en uno de los mayores fabricantes de aviones del mundo con sede en el Reino Unido, se realizan pruebas de fatiga de las alas de los aviones para varios tipos de aeronaves. Dentro de las extensas pruebas, las alas de la aeronave se montan en un banco de pruebas operado hidráulicamente para simular las fuerzas que actúan sobre las alas durante la operación. Luego, las pruebas se realizan de forma continua durante varias semanas o incluso meses.

Para aumentar la capacidad, en 2018 se inauguró una nueva instalación llave en mano de aproximadamente 10.000 m2, con un total de cuatro áreas de prueba. La construcción del sistema hidráulico utilizado para alimentar los bancos de pruebas fue completada por Fluid Power Group, que se especializa en el diseño, fabricación, instalación y mantenimiento de sistemas hidráulicos, de aire comprimido, de combustible y de lubricación. La empresa tiene capacidades internas de diseño y construcción, combinadas con instalación y servicio in situ y soporte para OEM hidráulicos móviles e industriales especializados y, además, una amplia gama de usuarios finales industriales.

El equipo fue responsable del diseño, la fabricación, el montaje en el lugar y la puesta en servicio de los sistemas hidráulicos de este proyecto que presentaba algunos desafíos únicos y un cronograma ajustado. El objetivo era entregar un sistema hidráulico llave en mano que funcionara de manera confiable durante varias décadas. La unidad de potencia de 2,4 MW se dispuso en dos salas de plantas necesarias para poder distribuir de forma inteligente el caudal de 4200 litros por minuto a 300 bares a través de cuatro anillos principales utilizando tuberías de 3 a 10 pulgadas de diámetro exterior y una longitud total de 1,9 km. de tubería de gran calibre. Las tuberías debían soportar picos de presión durante la operación sin fugas para no interrumpir los ciclos de prueba y, por lo tanto, han sido uno de los desafíos clave.

El equipo de proyecto de Fluidpower Group se centró en la fiabilidad y la innovación a la hora de elegir con qué empresas asociarse para el suministro de componentes. El equipo se enteró de la Parker F37 Parflange, la HPF y el centro Complete Piping Solutions (CPS) a través de los medios de comunicación. Luego, el equipo aprendió en profundidad los detalles técnicos de ambos sistemas de bridas durante una visita de varios días al CPS de Parker en Augustdorf, Alemania, y se fue con la confianza de que la solución de Parker y el equipo del CPS serían la opción correcta para usar. y asociarse con para este proyecto.

La decisión tomada de utilizar los dos sistemas de brida Parker ofreció ventajas significativas sobre la soldadura clásica de tuberías hidráulicas. Estos incluyeron ahorros de tiempo en comparación con la soldadura tradicional porque los conectores de tubería de pared gruesa requieren varias capas y deben ser fabricados por soldadores calificados. Todas las soldaduras deben someterse a una inspección por rayos X y los sistemas de tuberías deben enjuagarse debido a la alta contaminación del proceso de soldadura. Dentro del proyecto de construcción del banco de pruebas para alas de aviones, el proceso de instalación mediante el sistema Parker se redujo de días a horas debido a la alta calidad y limpieza de los componentes desde el primer momento. El sistema HPF y F37 también era más respetuoso con el medio ambiente, ya que el proceso de rebordeado no genera gases nocivos y elimina los riesgos de incendio. Esto también redujo la necesidad de permisos de trabajo en caliente.

Durante las próximas semanas, se llevaron a cabo muchas reuniones de proyectos en las que Parker pudo tomar la idea de construir una solución personalizada y diseñar toda la infraestructura de tuberías para Fluidpower Group. Después de algunos ciclos de prueba y reingeniería, se entregaron los productos listos para usar. Luego, Fluidpower Group pudo instalar toda la infraestructura de tuberías por su cuenta.

Fluidpower Group completó el proyecto antes de lo previsto, sin ningún problema y pudo cumplir con las especificaciones del cliente. Hoy en día, los bancos de prueba recién construidos se utilizan para simular las cargas y fuerzas que impactarán en las alas durante varios millones de ciclos, junto con los demás componentes de la aeronave que requieren pruebas rigurosas. En total, más de 2500 bridas HPF y F37 funcionan dentro del sistema de manera confiable todos los días.

Más allá de simplemente seleccionar sus productos, Fluidpower Group inició una intensa colaboración con el equipo de Parker CPS y se ha convertido en socio oficial de tuberías. En esta asociación, los ingenieros de Parker han demostrado ser diseñadores innovadores y pueden compartir su experiencia a largo plazo de otros proyectos en beneficio de Fluidpower Group.

La empresa también decidió tener componentes de tuberías y bridas para otros proyectos que se producirán en el Centro completo de soluciones de tuberías en Augustdorf y que se entregarán en el sitio. Fluidpower Group también compró máquinas HPF y Parflange F37 para el acabado de tuberías. Para estos, Parker brindó una amplia capacitación que incluyó cómo operar las máquinas, mostrando técnicas de ensamblaje y fabricación de tuberías que permitieron que la fabricación final de la tubería y el ensamblaje seguro se completaran en el sitio.

Parker y Fluidpower Group continúan fortaleciendo su relación, trabajando en estrecha colaboración en beneficio del cliente final con un objetivo: construir una cooperación beneficiosa para todas las partes involucradas.

El HPF fue diseñado como un sistema resistente al desprendimiento y que puede soportar presiones de trabajo de hasta 500 bar para diámetros de tubería de 25 a 150 mm y espesores de pared de hasta 20 mm. También está diseñado para patrones de orificios de brida de acuerdo con ISO 6162-1 (SAE J518, Código 61), ISO 6162-2 (SAE J518, Código 62) e ISO 6164.

El diseño de HPF se basa en plantillas del mundo natural. El rebordeado del tubo recuerda la base de una rama donde se encuentra con el tronco de un árbol: se utiliza una prensa axial hidráulica para crear la base abocinada del tubo. El área formada de la tubería crea una parábola que va de 10° a 37°. El inicio plano del área formada crea una protección adicional contra las vibraciones severas del sistema.

El sistema Parflange F37 tiene un área agrandada similar en la tubería. Después de colocar una brida F37 en una tubería sin costura, el extremo de la tubería que se va a conectar se expande mediante un proceso de rebordeado orbital especializado que comprime la superficie del extremo de la tubería mediante un moleteado con rodillo. Esto le da al extremo de la tubería una forma de embudo con un ángulo de 37°, lo que explica su nombre.

Luego se coloca un inserto de acero o acero inoxidable en el extremo expandido de la tubería con una geometría que coincida con el extremo en forma de embudo de la tubería misma. Este inserto tiene una junta tórica en el lado en forma de embudo que sella contra la pared de la tubería. También hay una ranura en la parte delantera del inserto, en la que se coloca un sello de perfil de sello F37 hecho de un material como el poliuretano. Alternativamente, el inserto puede diseñarse con un frente plano o una junta compuesta de acero o acero inoxidable con un labio de sellado de elastómero NBR o FKM. Existe una forma de inserto especial para conexiones de tubería a tubería que tiene contornos en forma de embudo con juntas tóricas en ambos lados.

El sistema Parflange F37 está autorizado para niveles de presión de hasta 420 bar. Se puede utilizar para conectar tuberías con un diámetro exterior de 16 a 273 mm (tamaño de brida de 1/2 pulg. a 10 pulg.).

Ramiz Selimbasic está conParker Hannifin HPCE