Agujeros de brida: cálculo y trazado paso a paso
Agujeros de brida: el cálculo del círculo de agujeros, la cuerda entre agujeros vecinos, las coordenadas de cada agujero y una tabla de clase 150.
El trazado de los agujeros de brida es una de las marcas más habituales en calderería y en el montaje de tuberías: agujeros para tornillos repartidos por igual en un círculo, que tienen que coincidir con los de la brida contraria. Cuando la brida se hace en el taller, o cuando los agujeros hay que marcarlos a partir de un plano, el cálculo del círculo de agujeros es lo que hace que los tornillos entren.
En este artículo trabajamos con el caso de la brida redonda de tubería:
N agujeros para tornillos o pernos (en el ejemplo, 8) repartidos por igual en un círculo de agujeros de diámetro D, el círculo que pasa por los centros de los agujeros;
N múltiplo de 4, como en las bridas ASME B16.5 (4, 8, 12, 16...);
ningún agujero sobre los ejes vertical y horizontal: los agujeros quedan uno a cada lado de ellos;
medidas en milímetros, con compás, regla y punzón (granete).
Qué es el círculo de agujeros y qué pide la norma
El círculo de agujeros (también llamado circunferencia de agujeros) es el círculo que pasa por el centro de cada agujero, y no por el borde de los agujeros ni por el borde de la brida. Su diámetro (D), el número de agujeros (N) y el diámetro de cada uno salen de la tabla de la brida; en los catálogos el círculo suele aparecer con la letra K, junto al número de tornillos.
Para las bridas ASME B16.5, la regla de los agujeros pide tres cosas: un número de agujeros múltiplo de cuatro, agujeros igualmente espaciados y agujeros por pares que quedan uno a cada lado de los ejes. Con N múltiplo de 4, el taladrado es igual en las cuatro posiciones en que se puede girar la brida 90°.
Figura 1: La brida del ejemplo, con 8 agujeros numerados del 1 al 8. El círculo de agujeros (amarillo, discontinuo) tiene diámetro D, la línea azul, medido entre los centros de dos agujeros opuestos (1 y 5); c es la cuerda entre dos agujeros vecinos (1 y 2). Los agujeros están ampliados en el dibujo.
El cálculo de los agujeros de brida: ángulo, cuerda y posición
Los N agujeros dividen el círculo en N partes iguales. El ángulo entre dos agujeros vecinos, el paso angular, es 360° ÷ N.
Para marcar con compás interesa la cuerda: la distancia en línea recta entre los centros de dos agujeros vecinos. Es c = D × sen(180° ÷ N), porque la cuerda y los dos radios forman un triángulo isósceles, y la mitad de ese triángulo es un triángulo rectángulo, con un ángulo de 180° ÷ N en el centro.
Como ningún agujero cae sobre el eje, el primero queda a medio paso angular, 180° ÷ N, del eje vertical. Así, los dos agujeros de arriba son simétricos respecto a él y la distancia entre ellos es la propia cuerda c.
Figura 2: La parte de arriba de la brida: los dos agujeros vecinos del eje vertical (discontinuo) quedan uno a cada lado, simétricos, y distan c entre sí. El ángulo entre ellos, visto desde el centro, es 360° ÷ N, con N igual al número de agujeros. Los agujeros están ampliados en el dibujo.
Ejemplo: brida NPS 4, clase 150 (ASME B16.5)
Datos de la tabla: círculo de agujeros D = 190,5 mm y N = 8 agujeros de 19 mm.
paso angular: 360 ÷ 8 = 45°; el primer agujero queda a 22,5° del eje vertical;
factor: sen 22,5° = 0,38268;
cuerda: 190,5 × 0,38268 = 72,90 mm entre agujeros vecinos;
radio: 190,5 ÷ 2 = 95,25 mm;
material entre dos agujeros vecinos: 72,90 − 19 = 53,90 mm.
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Coordenadas de cada agujero
Para taladrar por coordenadas (trazado, corte por plasma, CNC) o para comprobar la marca, calcula la posición de cada agujero desde el centro de la brida. Con el ángulo θ medido desde el eje vertical, en sentido horario, x = R × sen θ (hacia la derecha) e y = R × cos θ (hacia arriba). En el ejemplo, R = 95,25 mm:
Agujero | θ (grados) | x (mm) | y (mm) |
|---|---|---|---|
1 | 22,5 | +36,45 | +88,00 |
2 | 67,5 | +88,00 | +36,45 |
3 | 112,5 | +88,00 | −36,45 |
4 | 157,5 | +36,45 | −88,00 |
5 | 202,5 | −36,45 | −88,00 |
6 | 247,5 | −88,00 | −36,45 |
7 | 292,5 | −88,00 | +36,45 |
8 | 337,5 | −36,45 | +88,00 |
Comprueba: los agujeros 1 y 8 quedan a 36,45 mm a cada lado del eje vertical, y 2 × 36,45 = 72,90 mm es la cuerda. La tabla es simétrica respecto a los dos ejes, y todo agujero está a 95,25 mm del centro.
Tabla del factor de cuerda
Cuerda = D × factor, y el factor depende solo de N. Para D = 190,5 mm:
N (agujeros) | Paso angular (grados) | Factor sen(180° ÷ N) | Cuerda (mm) |
|---|---|---|---|
4 | 90 | 0,70711 | 134,70 |
8 | 45 | 0,38268 | 72,90 |
12 | 30 | 0,25882 | 49,31 |
16 | 22,5 | 0,19509 | 37,16 |
20 | 18 | 0,15643 | 29,80 |
Agujeros de brida clase 150: círculo de agujeros y cuerda
Círculo de agujeros, número de agujeros y diámetro de los agujeros de la clase 150, tal como aparecen en tablas de fabricantes de bridas, y la cuerda calculada con la fórmula anterior:
NPS | Círculo de agujeros D (mm) | N | Agujero (mm) | Cuerda c (mm) |
|---|---|---|---|---|
2" | 120,7 | 4 | 19 | 85,35 |
4" | 190,5 | 8 | 19 | 72,90 |
6" | 241,3 | 8 | 22 | 92,34 |
8" | 298,5 | 8 | 22 | 114,23 |
10" | 362,0 | 12 | 25,4 | 93,69 |
12" | 431,8 | 12 | 25,4 | 111,76 |
Confirma los valores de tu brida en la tabla del proyecto o de la norma: el círculo de agujeros cambia con la clase de presión y con la norma (ASME B16.5, EN 1092-1).
Paso a paso: cómo marcar los agujeros de brida
Confirma en la tabla de la brida el círculo de agujeros D, el número de agujeros N y el diámetro de los agujeros.
Calcula el factor sen(180° ÷ N) con 5 decimales y la cuerda c = D × factor.
Traza los dos ejes perpendiculares y marca el centro de la brida.
Con el compás abierto al radio R = D ÷ 2, traza el círculo de agujeros.
Traza dos paralelas al eje vertical, una a cada lado, a una distancia de c ÷ 2. Cortan el círculo en los dos agujeros de arriba (los agujeros 8 y 1 de la Figura 1) y, en espejo, en los dos de abajo.
Abre el compás a la cuerda c y, desde el agujero 1, marca los demás agujeros a lo largo del círculo.
Cierra la cuenta: del agujero 1 al agujero 8 hay 7 aberturas, y la última tiene que caer sobre el agujero 8. Si sobra o falta, corrige la abertura poco a poco y vuelve a marcar; no repartas la diferencia a ojo.
Comprueba los agujeros opuestos: con N par, la distancia entre dos agujeros opuestos es igual a D.
Marca cada centro con el punzón y solo entonces taladra. La norma ASME B16.5-2003 admite ±0,8 mm entre los centros de agujeros vecinos y ±1,5 mm en el diámetro del círculo de agujeros.
Errores habituales en los agujeros de brida
1. Un agujero sobre el eje
Ocurre cuando se marca sin el cálculo. Con 8 agujeros, el primero cae sobre el eje vertical, a 95,25 mm del centro, y el taladrado deja de ser el de las bridas de fábrica, que tienen los agujeros a 22,5° del eje.
Figura 3: A la izquierda, 8 agujeros con cuatro de ellos sobre los ejes, dos en el vertical y dos en el horizontal (en rojo): mal. A la derecha, el primer agujero a 22,5° del eje vertical y ningún agujero sobre los ejes (en verde, todos): bien. Los agujeros están ampliados.
2. Usar el diámetro exterior en lugar del círculo de agujeros
El diámetro exterior de la brida NPS 4 de la tabla es 228,6 mm. En la fórmula, la cuerda saldría 228,6 × 0,38268 = 87,48 mm, en lugar de 72,90 mm: 87,48 − 72,90 = 14,58 mm de más entre agujeros.
3. Marcar el arco en lugar de la cuerda
El arco entre dos centros mide 74,81 mm (3,1416 × 190,5 ÷ 8), mayor que la cuerda. 74,81 − 72,90 = 1,91 mm de más por marca del compás.
4. Cambiar 180° por 360° en la fórmula
Con sen(360° ÷ 8) = sen 45° = 0,70711, la cuerda saldría 190,5 × 0,70711 = 134,70 mm, que es la cuerda de una brida de 4 agujeros.
5. Dejar que se acumule el error del compás
Un error de 0,3 mm en la abertura suma 7 × 0,3 = 2,1 mm de cuerda de más hasta el agujero 8 y, en la práctica, el agujero 8 queda unos 2,3 mm fuera de posición. Por eso el último paso tiene que caer sobre el agujero 8 antes de hacer los agujeros.
Preguntas frecuentes sobre los agujeros de brida
¿Cuántos agujeros tiene una brida?
Depende del tamaño y de la clase. En la clase 150, el NPS 2 tiene 4 agujeros, del NPS 4 al NPS 8 son 8 agujeros y los NPS 10 y 12 tienen 12. La ASME B16.5 pide un número de agujeros múltiplo de cuatro.
¿Cómo se calcula la cuerda de una brida de 6 agujeros?
Con N = 6, sen 30° = 0,5 y la cuerda es igual al radio: 190,5 × 0,5 = 95,25 mm. Seis agujeros no siguen la regla de la ASME B16.5 (múltiplo de cuatro), pero aparecen en bridas y tapas de diseño propio; en ese caso, la posición respecto a los ejes es la del plano.
¿Cómo se traza una brida de 12 agujeros?
En el NPS 10 de la clase 150, D = 362 mm y N = 12: el paso angular es de 30°, el primer agujero queda a 15° del eje vertical y la cuerda es 362 × 0,25882 = 93,69 mm.
¿El cálculo sirve para la norma EN 1092-1?
El método es el mismo; solo cambian los valores de la tabla. En PN 16, DN 100, el círculo de agujeros es de 180 mm, con 8 agujeros de 18 mm: la cuerda es 180 × 0,38268 = 68,88 mm. Comprueba en el plano la posición del primer agujero.
¿Cómo se calcula el material entre dos agujeros?
Es la cuerda menos el diámetro del agujero: 72,90 − 19 = 53,90 mm en el ejemplo. Si el resultado sale negativo, los agujeros se solapan. Para el peso de la brida o de la chapa con agujeros, consulta Cómo calcular el peso de una chapa de acero y de un tubo.
Véase también
Resumen
Agujeros de brida: paso angular de 360° ÷ N, cuerda c = D × sen(180° ÷ N), primer agujero a 180° ÷ N del eje y agujeros opuestos a una distancia D.
Importante
Los valores de tabla de este artículo son de bridas ASME B16.5 clase 150 y de ejemplos de catálogos de fabricantes. Comprueba siempre el círculo de agujeros, el número y el diámetro de los agujeros en la tabla o en el plano de tu proyecto antes de marcar. Sujeta la pieza y usa el equipo de protección individual (EPI o EPP) al hacer los agujeros y cortar. El artículo no sustituye a la norma ni al procedimiento de montaje de tu lugar de trabajo.
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