Livro Juntas Industriais

JUNTASINDUSTRIAIS

4ªEdição4ª Edição

JOSÉ CARLOS VEIGAJOSÉ CARLOS VEIGA

1

JOSÉ CARLOS VEIGA

JUNTASINDUSTRIAIS

4a Edição

2

©José Carlos Veiga, 2003

Reservam-se os direitos desta àJosé Carlos Carvalho Veiga

Av. Martin Luther King Jr., 893921530-010 Rio de Janeiro - RJ

Impresso no Brasil / Printed in Brazil

Obra Registrada sob o número 173.856 Livro 293 Folha 3Fundação Biblioteca Nacional – Ministério da Cultura

CapaAlexandre Sampaio

DesenhosAltevir Barbosa Vidal

GráficaBrasilform Chesterman Indústria Gráfica

Tiragem desta impressão: 3000 exemplares

Edições AnterioresLíngua Portuguêsa

1a Edição, 1989 – 3000 exemplares2 a Edição, 1993 – 3000 exemplares

3 a Edição, 1999 – 1000 exemplares (1 a impressão) 3 a Edição, 1999 – 1000 exemplares (2 a impressão)

Língua Inglesa1a Edição, 1994 – 10000 exemplares2a Edição, 1999 – 3000 exemplares3a Edição, 2003 – 3000 exemplares

Língua Espanhola1a Edição, 2003 – 2000 exemplares

Veiga, José CarlosJuntas Industriais / José Carlos Veiga – 4a Edição – Rio de Janeiro, RJ :Abril, 2003.

Dados bibibliográficos do autor.Bibliografia.Livro publicado com apoio de Teadit Industria e Comércio Ltda.1. Juntas (Engenharia). 2. Juntas Industriais (Mecânica). I Título

3

Para a minha esposaMARIA ODETE

4

AGRADECIMENTO

Agradeço aoGrupo TEADIT

cujo apoio tem sidoimprescindível para acontínua atualização

desta obra.

5

PrefácioA idéia desta publicação surgiu, por acaso, ao final de uma palestra técnica

que estávamos ministrando em um cliente, quando um dos participantes nos perguntouporque não organizávamos todas as informações e os exemplos que tínhamosapresentado em um livro, pois não havia conseguido encontrar nenhum materialpublicado de pesquisa sobre o tema.

Decidimos então compilar e ordenar todos os conhecimentos que o nossocorpo técnico detinha, através dos resultados das aplicações dos nossos produtos nosclientes e da analise técnica dos dados de laboratório da nossa Engenharia de Aplicação,estabelecendo assim uma correlação precisa entre a teoria e a prática.

Examinamos também a evolução da tecnologia de vedação de fluídos nacondição privilegiada de fabricante, presente há mais de 50 anos nesse mercado e demembro efetivo das principais organizações mundiais do setor (FSA - Fluid SealingAssociation, ESA - European Sealing Association, ASTM, entre outras), amalgamandodesta forma a experiência do passado com os dados e as tendências de hoje.

Procuramos transmitir aqui nossa visão técnica comprometida com a buscaconstante da inovação, pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias, em buscadas melhores soluções para as necessidades de vedação dos nossos clientes, que, aolongo destes anos, nos brindaram com sua preferência.

Os assuntos contidos neste livro foram dispostos de modo a facilitar suaconsulta, criando um conjunto de informações que possa ser útil aos técnicos daindústria em geral, dos escritórios e institutos de engenharia, universidades e outros,tentando responder a grande maioria dos quesitos que ocorrem no seu dia-a-dia.

Grupo TEADIT

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Capítulo 1 – Introdução .................................................................. 11

Capítulo 2 – Projeto .....................................................................131. Vazamento .................................................................................. 132. Vedação ...................................................................................... 143. Forças em uma União Flangeada ................................................ 144. Código ASME ............................................................................ 155. Simbologia ................................................................................. 206. Cálculo do Torque de Aperto dos Parafusos ................................ 217. Acabamento Superficial.............................................................. 238. Paralelismo da Superfície de Vedação ......................................... 259. Planicidade da Superfície de Vedação ......................................... 2710. Tipos de Flanges ......................................................................... 2711. As Novas Constantes de Juntas ................................................... 3012. Esmagamento Máximo ............................................................... 41

Capítulo 3 – Materiais para Juntas Não-Metálicas .................. 451. Critérios de Seleção .................................................................... 452. Fator P x T ou Fator de Serviço .................................................. 463. Papelão Hidráulico ..................................................................... 464. Politetrafluoretileno – PTFE ....................................................... 475. Grafite Flexível – Graflex . ....................................................... 476. Elastômeros ................................................................................ 497. Fibra Celulose ............................................................................ 518. Cortiça ........................................................................................ 519. Tecidos e Fitas ............................................................................ 51

SUMÁRIO

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10. Papelão de Amianto .............................................................. 5211. Papelão Isolit HT. ............................................................... 5312. Fibra Cerâmica ..................................................................... 5313. Beater Addition .................................................................... 5314. Papelão Teaplac. ................................................................. 53

Capítulo 4 – Juntas em Papelão Hidráulico ................................ 63

1. Papelões Hidráulicos Teadit ................................................. 632. Composição e Características ............................................... 633. Projeto de Juntas com Papelão Hidráulico ............................ 664. Juntas de Grandes Dimensões ............................................... 695. Espessura ............................................................................. 716. Força de Aperto dos Parafusos .............................................. 717. Acabamento das Juntas ......................................................... 718. Acabamento das Superfícies de Vedação dos Flanges ........... 719. Armazenamento ................................................................... 72

10. Papelões Hidráulicos Teadit Sem Amianto ............................ 7211. Papelões Hidráulicos Teadit Com Amianto ........................... 76

Capítulo 5 – Juntas em PTFE ........................................................951. Politetrafluoretileno – PTFE ................................................. 952. Tipos de Placas PTFE ........................................................... 953. TELON* - Placas de PTFE Aditivado .................................. 964. Quinflex® - PTFE Expandido ................................................ 1035. Juntas Tipo 933 Envelopadas em PTFE ................................ 107

Capítulo 6 – Materiais para Juntas Metálicas ............................1231 Considerações Iniciais .......................................................... 1232 Aço Carbono ........................................................................ 1243 Aço Inoxidável AISI 304 ...................................................... 1244 Aço Inoxidável AISI 304L ................................................... 1245 Aço Inoxidável AISI 316 ...................................................... 1246 Aço Inoxidável AISI 316L ................................................... 1247 Aço Inoxidável AISI 321 ...................................................... 1248 Aço Inoxidável AISI 347 ...................................................... 1259 Monel................................................................................... 125

10 Níquel 200 ............................................................................ 12511 Cobre ................................................................................... 125

9

12 Alumínio ............................................................................... 12513 Inconel................................................................................... 12514 Titânio ................................................................................... 125

Capítulo 7 –Juntas Metalflex. .......................................................1351 O que é uma Junta Metalflex. ............................................... 1352 Materiais ................................................................................ 1363 Densidade .............................................................................. 1384 Dimensionamento .................................................................. 1385 Espessura ............................................................................... 1396 Limitações Dimensionais e de Espessura ............................... 1397 Tolerâncias de Fabricação ...................................................... 1408 Acabamento das Superfícies de Vedação ................................ 1409 Pressão de Esmagamento ....................................................... 141

10 Tipos ..................................................................................... 14111 Juntas Tipo 911 ...................................................................... 14112 Juntas de Acordo com a Norma ASME B16.20 ...................... 14413 Juntas Tipo 913 – Apêndice E ASME B.16.5 ........................ 14814 Outras Normas ....................................................................... 14815 Dimensionamento de Juntas Tipo 913 Especiais .................... 14816 Juntas Tipo 912 ...................................................................... 15017 Juntas Tipo 914 ...................................................................... 151

Capítulo 8 –Juntas Metalbest. ......................................................1691 O que é uma Junta Metalbest . .............................................. 1692 Metais .................................................................................... 1703 Enchimento............................................................................ 1704 Dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............... 1705 Principais Tipos e Aplicações ................................................ 1706 Juntas para Trocadores de Calor ............................................. 1737 Juntas Tipo 927 para Trocadores de Calor .............................. 179

Capítulo 9 –Juntas Metálicas ..........................................................1831 Definição............................................................................... 1832 Juntas Metálicas Planas .......................................................... 1833 Materiais ................................................................................ 1844 Acabamento da Superfície de Vedação ................................... 1845 Tipos de Juntas Metálicas Planas ........................................... 1846 Ring Joints ............................................................................. 188

10

Capítulo 10 –Juntas Camprofile ...................................................2031 Introdução ............................................................................. 2032 Materiais ............................................................................... 2053 Limites de Operação .............................................................. 2054 Cálculo do Aperto.................................................................. 2065 Exemplo de Aplicação ........................................................... 2066 Acabamento Superficial......................................................... 2097 Dimensionamento.................................................................. 2098 Formatos ............................................................................... 2109 Juntas Camprofile para Flanges ASME B16.5........................ 210

Capítulo 11 –Juntas para Isolamento Elétrico ..........................2151 Corrosão Eletroquímica ......................................................... 2152 Proteção Catódica .................................................................. 2173 Sistema de Isolamento de Flanges .......................................... 2174 Especificação do Material das Juntas ..................................... 221

Capítulo 12 –Instalação e Emissões Fugitivas ...........................2231 Procedimento de Instalação ................................................... 2232 Aplicação do Aperto .............................................................. 2243 Tensões Admissíveis nos Parafusos ........................................ 2244 Causas de Vazamentos ........................................................... 2255 Flanges Separados, Inclinados ou Desalinhados ..................... 2256 Carga Constante ..................................................................... 2267 Emissões Fugitivas ................................................................ 229

Capítulo 13 –Fatores de Conversão .............................................235

Bibliografia ........................................................................................237

11

CAPÍTULO

1

INTRODUÇÃO

Este livro foi preparado para permitir um melhor projeto e aplicação dejuntas industriais. O seu sucesso em diversos países e, especialmente, no Brasil, otornou uma referência para quem está envolvido com Juntas Industriais. Esta QuartaEdição, revista e ampliada, incorpora os muitos avanços na tecnologia de juntasocorridos desde a publicação da edição anterior..

Ao analisar vazamentos, que, à primeira vista, são causados por deficiência dasjuntas, verifica-se, após uma análise mais cuidadosa, que pouca atenção foi dada adetalhes como:

· Projeto dos flanges e da junta.· Seleção correta dos materiais da junta.· Procedimentos de instalação.Os grandes problemas enfrentados nas indústrias, como explosões, incêndios

e poluição ambiental, causados por vazamentos, podem ser evitados com projeto eaplicação correta das juntas. Nos últimos anos os limites toleráveis de emissõesfugitivas estão sendo reduzidos obrigando as indústrias a adotar procedimentos decontrole cada vez mais rigorosos.

O objetivo deste livro é ajudar a prevenir estes acidentes, propiciando ummaior conhecimento de juntas industriais, especialmente as juntas em PapelãoHidráulico e as espiraladas Metalflex®, sem dúvida as mais usadas em aplicaçõesindustriais.

As condições existentes nas indústrias brasileiras foram cuidadosamenteconsideradas. Materiais e tipos de juntas não disponíveis ou difíceis de encontrarforam preteridos, enfocando-se, principalmente, aqueles mais comuns e de largaaplicação.

12

Este livro está dividido em capítulos que cobrem os seguintes temas:• Projeto e as Novas Constantes de Juntas.• Materiais para Juntas Não-Metálicas.• Juntas em Papelão Hidráulico.• Juntas em PTFE.• Materiais para Juntas Metálicas.• Juntas Metalflex®.• Juntas Metalbest®.• Juntas Metálicas.• Juntas Camprofile• Juntas para Isolamento de Flanges.• Instalação e Emissões Fugitivas.• Fatores de conversão.

As principais modificações desta Quarta Edição são:• Ampliação do capítulo sobre juntas em PTFE com informações e teste com juntas de PTFE Aditivado Tealon®.• Adição da Seção 9 no Capítulo 10 sobre as juntas Camprofile para flanges ASME B16.5.• Em todos os capítulos as tabelas foram atualizadas e adicionadas.

O autor deseja receber comentários e sugestões que podem ser enviadospara Av. Martin Luther King Jr., 8939, 21530-010, Rio de Janeiro - RJ

13

CAPÍTULO

2

PROJETO

1. VAZAMENTO

Partindo do princípio da inexistência do “vazamento zero”, se uma junta estáou não vazando depende do método de medição ou do critério usado. Em certasaplicações, o índice de vazamento máximo pode ser, por exemplo, até uma gota deágua por segundo. Em outras, pode ser o não aparecimento de bolhas de sabãoquando o equipamento estiver submetido a uma determinada pressão. Condições maisrigorosas podem até exigir testes com espectrômetros de massa.

No estabelecimento de critério para medir o vazamento máximo admissíveldeve-se considerar:

• Fluido a ser vedado.• Impacto para o meio ambiente, se o fluido escapar para a atmosfera.• Perigo de incêndio ou explosão.• Limites de Emissões Fugitivas.• Outros fatores relevantes em cada situação.

Em aplicações industriais, é comum definir como “vazamento zero” umvazamento de hélio entre 10-4 e 10-8 cm3/seg. O Centro Espacial Johnson (NASA), emHouston, Texas, estabelece o valor de 1.4 X 10 -3 cm/seg de N2 a 300 psig etemperatura ambiente. Como referência, podemos estabelecer que uma gota de fluidotem um volume médio de 0.05cm3. Serão, portanto, necessárias 20 gotas para fazer1cm3. Este é um valor de referência muito útil para estabelecer o vazamento máximotolerado em aplicações industriais.

Com o advento do controle de Emissões Fugitivas estabeleceu-se inicialmenteo limite de 500 ppm (partes por milhão) como o valor máximo admissível devazamento para flanges. Este valor está sendo questionado como muito elevado ealgumas organizações de controle do meio ambiente estão limitando a 100 ppm.

A taxa de vazamento é um conceito relativo e, em situações críticas, deve sercriteriosamente estabelecida.

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2. VEDAÇÃO

Se fosse econômica e tecnicamente viável a fabricação de flanges comsuperfícies planas e perfeitamente lapidadas, e se conseguíssemos manter estassuperfícies em contato permanente, não necessi tar íamos de juntas. Estaimpossibilidade econômica e técnica é causada por:

• Tamanho do vaso e/ou dos flanges.• Dificuldade em manter estas superfícies extremamente lisas durante o

manuseio e/ou montagem do vaso ou tubulação.• Corrosão ou erosão com o tempo das superfícies de vedação.

Para contornar esta dificuldade, as juntas são utilizadas como elemento devedação. Uma junta, ao ser apertada contra as superfícies dos flanges preenche asimperfeições entre elas, proporcionando a vedação. Portanto, para conseguirmos umavedação satisfatória, quatro fatores devem ser considerados:

• Força de esmagamento inicial: devemos prover uma formaadequada de esmagar a junta , de modo que ela preencha asimperfeições dos flanges. A pressão mínima de esmagamento énormalizada pela ASME (American Society of MechanicalEngineers) e será mostrada adiante. Esta força de esmagamentodeve ser l imitada para não destruir a junta por esmagamentoexcessivo.

• Força de vedação: deve haver uma pressão residual sobre a junta,de modo a mantê-la em contato com as superfícies dos flanges,evitando vazamentos.

• Seleção dos materiais: os materiais da junta devem resistir àspressões às quais a junta vai ser submetida e ao fluido vedado. Acorreta seleção de materiais será mostrada ao longo deste livro.

• Acabamento superficial: para cada tipo de junta e/ou materialexiste um acabamento recomendado para as superfícies de vedação.O desconhecimento destes valores é uma das principais causas devazamentos.

3. FORÇAS EM UMA UNIÃO FLANGEADA

A figura 2.1 mostra as principais forças em uma união flangeada.

• Força radial: é originada pela pressão interna e tende a expulsar ajunta.

• Força de separação: é também originada pela pressão interna etende a separar os flanges.

• Força dos parafusos: é a força total exercida pelo aperto dos parafusos.

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• Carga do flange: é a força que comprime os flanges contra a junta.Inicialmente é igual à força dos parafusos, após a pressurização dosistema é igual à força dos parafusos menos a força de separação

Figura 2.1

A força dos parafusos, aplicada inicialmente sobre a junta, além de esmagá-la,deve:

• compensar a força de separação causada pela pressão interna.• ser suficiente para manter uma pressão residual sobre a junta,

evitando o vazamento do fluido.

Do ponto de vista prático, a pressão residual deve ser “x” vezes a pressãointerna, de modo a manter a vedação. Este valor de “x” é conhecido como fator “m”no Código ASME e varia em função do tipo de junta. O valor de “m” é a razão entre apressão residual (força dos parafusos menos a força de separação) sobre a junta e apressão interna do sistema. Quanto maior o valor de “m”, maior será a segurança dosistema contra vazamentos.

4. CÓDIGO ASME

O Capítulo 8 do Código ASME (American Society of Mechanical Engineers)estabelece os critérios para o projeto de juntas e os valores de “m” (fator da junta) ede “y” (pressão mínima de esmagamento). Estes valores não são obrigatórios, mas sebaseiam em resultados de aplicações práticas bem sucedidas. O projetista tem aliberdade de usar valores diferentes, sempre que os dados disponíveis indiquem estanecessidade.

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O Apêndice II, do mesmo capítulo, requer que o cálculo de uma uniãoflangeada com aperto por parafusos seja feito para duas condições independentes: deoperação e de esmagamento.

Nota: o procedimento de cálculo a seguir deve ser usado sempre em unidadesinglesas de medida.

4.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS

Esta condição determina uma força mínima, pela equação:

Wm1 = (π G2 P / 4 ) + (2 b π G m P) (eq. 2.1)

Esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos necessária para ascondições operacionais é igual à soma da força de pressão mais uma carga residualsobre a junta vezes um fator e vezes a pressão interna. Ou, interpretando de outramaneira, esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos deve ser tal quesempre exista uma pressão residual sobre a junta maior que a pressão interna dofluido. O Código ASME sugere os valores mínimos do fator “m” para os diversostipos de juntas, como mostrado na Tabela 2.1.

4.2. ESMAGAMENTO

A segunda condição determina uma força mínima de esmagamento da junta,sem levar em conta a pressão de trabalho. Esta força é calculada pela fórmula:

Wm2 = π b G y (eq. 2.2)

onde “b” é definido como a largura efetiva da junta e “y” é o valor da pressão mínimade esmagamento, obtida na Tabela 2.1. O valor de “b” é calculado por:

b = b0, quando b0 for igual ou menor 6.4 mm (1/4")

ou

b = 0.5 ( b0 ) 0.5 quando b0 for maior que 6.4 mm (1/4")

O Código ASME também define como calcular b0 em função da face doflange, como mostrado nas Tabelas 2.1 e 2.2.

4.3. ÁREA DOS PARAFUSOS

Em seguida, deve-se calcular a área mínima dos parafusos Am:

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Am1 = (Wm1) / Sb (eq. 2.3)

Am2 = (Wm2) / Sa (eq. 2.4)

onde Sb é a tensão máxima admissível, nos parafusos na temperatura de operação, e Saé a tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente. O valor de Amdeve ser o maior dos valores obtidos nas equações 2.3 e 2.4.

4.4. CÁLCULO DOS PARAFUSOS

Os parafusos devem ser dimensionados de modo que a soma de suas áreas sejaigual ou maior que Am:

Ab = (número de parafusos) x (área mínima do parafuso, pol2)

A área resistiva dos parafusos Ab deve ser maior ou igual a Am.

4.5. PRESSÃO MÁXIMA SOBRE A JUNTA

A pressão máxima sobre a junta é calculada pela fórmula:

Sg (max) = (Wm) / ((π/4) (de2 - di2) )) (eq. 2.5)

ouSg (max) = (Wm) / ((π/4) ( (de - 0,125)2 - di2)) ) (eq. 2.6)

Onde Wm é o maior valor de Wm1 ou Wm2. A equação 2.6 deve ser usada parajuntas Metalflex e a equação 2.5 para os demais tipos de juntas.

O valor de Sg, calculado pelas equações 2.5 ou 2.6, deve ser menor que apressão de esmagamento máxima que a junta é capaz de resistir. Se o valor de Sg formaior, escolher outro tipo ou, quando isto não for possível, aumentar a área da juntaou prover o conjunto flange/junta de meios para que a força de esmagamento nãoultrapasse o máximo admissível. Os anéis internos e as guias de centralização nasjuntas Metalflex são exemplos de meios para evitar o esmagamento excessivo.

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Tabela 2.1Fator da junta (m) e pressão mínima de esmagamento (y)

Material da junta my

(psi)Perfil

ou tipoColuna b0

Superfíciede vedação

Borracha - abaixo de 75 Shore A- acima de 75 Shore Ac/reforço tela algodão

Papelão Hidráulico 3.2 mm espessura1.6 mm espessura0.8 mm espessura

Fibra vegetal

Metalflex aço inox ou Monel eenchimento de AmiantoDupla camisa metálica corrugada

AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxídáveis

Corrugada metálica AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Dupla camisa metálica lisaAlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Metálica ranhurada AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Metálica sólida AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Ring Joint Aço carbonoMonelAços inoxidáveis

0.501.001.252.002.753.501.75

3.00

2.502.753.003.253.502.753.003.253.503.75

3.253.503.753.503.753.253.503.753.754.254.004.755.506.006.505.506.006.50

0200400

1600370065001100

10000

2900370045005500650037004500550065007600

550065007600800090005500650076009000

101008800

13000180002180026000180002180026000

plana

plana

plana

911, 913914

926

900

923

941, 942

940

950, 951

II

II

II

II

II

II

II

II

I

I

(la) (lb) (1c)(1d) (4) (5)

(la) (lb) (1c)(1d) (4) (5)

(la) (lb) (1c)(1d) (4) (5)

(la) (1b)

(la) (1b)

(la) (1b)(1c) (1d)

(la) (1b)(1c) (1d) (2)

(6)

(la) (1b)(1c) (1d) (2)

(3)

(la) (1b)(1c) (1d) (2)(3) (4) (5)

19

20

Tabela 2.2 (Continuação)Localização da Força de Reação da Junta

5. SIMBOLOGIA

Ab = área real do parafuso na raiz da rosca ou na seção de menor área sob tensão(pol2)

Am = área total mínima necessária para os parafusos, tomada como o maior valorentre Am1 e Am2 (pol2).

Am1 = área total mínima dos parafusos calculada para as condições operacionais (pol2)

Am2 = área total mínima dos parafusos para esmagar a junta (pol2)

b = largura efetiva da junta ou largura de contato da junta com a superfície dosflanges (pol)

b0 = largura básica de esmagamento da junta (pol)

de = diâmetro externo da junta (pol)

di = diâmetro interno da junta (pol)

G = diâmetro do ponto de aplicação da resultante das forças de reação da junta,Tabela 2.2 (pol)

m = fator da junta, Tabela 2.1

N = largura radial usada para determinar a largura básica da junta, Tabela 2.2 (pol).

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P = pressão de projeto (1bs/pol2)

Sa = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente (1b/pol2)

Sb = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura de operação (1b/pol2)

Sg = pressão sobre a superfície da junta (1b/pol2)

Wm = força mínima de instalação da junta (1b)

Wm1= força mínima necessária nos parafusos nas condições operacionais (1b)

Wm2= força mínima necessária nos parafusos para esmagar a junta (1b)

y = pressão mínima de esmagamento, Tabela 2.1 (1b/pol2)

6. CÁLCULO DO TORQUE DE APERTO DOS PARAFUSOS

6.1. FATOR DE ATRITO

A força de atrito é a principal responsável pela manutenção da força de apertode um parafuso. Imaginando um fio de rosca “desenrolado”, podemos representá-lopor um plano inclinado. Ao se aplicar um torque de aperto, o efeito produzido ésemelhante ao de empurrar um corpo sobre um plano inclinado, sujeito às forçasmostradas na Figura 2.2.

Figura 2.2

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Onde:a = ângulo de inclinação da rosca.d = diâmetro do parafuso.Fp = força de aperto do parafuso.Fa = força de atrito.Fn = força normal à rosca.k = fator de aperto.Np = número de parafusos.r = raio do parafuso.T = torque aplicado ao parafuso.u = coeficiente de atrito.

Fazendo o equilíbrio das forças atuantes no sentido paralelo ao planoinclinado, temos:

(T/r) cos a = uFn + Fp sen a. (eq. 2.7)

no sentido perpendicular ao plano inclinado, temos:

Fn = Fp cos a + (T/r) sen a (eq. 2.8)

Sendo o ângulo da rosca muito pequeno, para facil idade de cálculo,desprezamos a parcela (T/r) sen a na equação 2.8. Substituindo o valor de Fn naequação 2.7, temos:

(T/r) cos a = uFp cos a + Fp sen a (eq. 2.9)

calculando o valor de T, temos:

T = Fp r (u + tg a) (eq. 2.10)

Como o coeficiente de atrito é constante para uma determinada condição delubrificação, como tg a também é constante para cada rosca e substituindo r por d,temos:

T = kFpd (eq. 2.11)

onde k é um fator determinado experimentalmente. Os valores de k para parafusos deaço bem lubrificados com óleo e grafite estão mostrados na Tabela 2.3. Os valoresbaseiam-se em testes prát icos. Parafusos não lubrif icados apresentamaproximadamente 50% de diferença. Diferentes lubrificantes podem dar valoresdiferentes dos mostrados na Tabela 2.3, que devem ser determinados em testespráticos.

23

6.2. TORQUE DE APERTO

Para calcular o toque de aperto devemos verificar qual o maior valor da forçade aperto necessária, Wm1 ou Wm2, conforme calculado nas equações 2.1 e 2.2.Substituindo na equação 2.11, temos:

T1 = (k Wm1 d) / Np (eq. 2.12)

T2 = (k Wm2 d) / Np (eq. 2.13)

O valor de T deve ser o maior dos valores obtidos nas equações 2.12 e 2.13.

Tabela 2.3PARAFUSOS OU ESTOJOS EM AÇO OU AÇO-LIGA

7. ACABAMENTO SUPERFICIAL

Para cada tipo de junta existe um acabamento recomendado para a superfíciedo flange. Este acabamento não é mandatório, mas baseia-se em resultados deaplicações práticas bem-sucedidas.

Como regra geral, é necessário que a superfície seja ranhurada para as juntasnão metálicas. Juntas metálicas exigem acabamento liso e as semi-metálicasligeiramente áspero. A razão para esta diferença é que as juntas não-metálicas precisamser “mordidas” pela superfície de vedação, evitando, deste modo, umaextrusão ou a expulsão da junta pela força radial.

l/45/163/8

7/16l/2

9/165/83/47/81

1 1/81 1/41 3/81 1/21 5/81 3/41 7/8

2

2018161413121110987766

5 1/255

4 1/2

0.230.220.180.190.200.210.190.170.170.180.200.190.200.180.190.200.210.19

1729446081

105130195270355447574680834977

112513221484

Diâmetro Nominalpol

Fios por polegada Fator de Atritok

Área da raizdarosca - mm2

24

No caso das juntas metálicas sólidas, é necessário uma força muito elevadapara “escoar” o material nas imperfeições do flange. Assim, quanto mais lisa asuperfície, menores serão as possibilidades de vazamento.

As juntas espiraladas Metalflex requerem um pouco de rugosidade superficialpara evitar o “deslizamento” sob pressão.

O tipo da junta vai, portanto, determinar o acabamento da superfície devedação, não existindo um acabamento único para atender aos diversos tipos dejuntas.

O material da junta deve ter dureza sempre menor do que o do flange, demodo que o esmagamento seja sempre na junta, mantendo o acabamento superficialdo flange inalterado.

7.1. ACABAMENTOS COMERCIAIS DAS FACES DOS FLANGES

As superfícies dos flanges podem variar do acabamento bruto de fundição atéo lapidado. Entretanto, o acabamento mais encontrado comercialmente para flangesem aço é o ranhurado concêntrico ou em espiral fonográfica, conforme mostrado nafigura 2.3. Ambas são usinadas com ferramentas com, no mínimo, 1.6 mm (1/16") deraio e 45 a 55 ranhuras por polegada. Este acabamento deve ter de 3.2 µm (125 µpol)Ra a 6.3 µm (250 µpol) Ra .

Figura 2.3

7.2. ACABAMENTOS RECOMENDADOS

A Tabela 2.4 indica o tipo de acabamento para os tipos de juntas industriaismais usados.

De acordo com a MSS SP-6 Standard Finishes for Contact of Pipe Flangesand Connecting-End Flanges of Valves and Fittings, o valor Ra (RoughnessAverage) está expresso em micro-metros (µm) e em micro-polegadas (µpol). Deve seravaliado por comparação visual com os padrões Ra da Norma ASME B46.1 e não porinstrumentos com estilete e amplificação eletrônica.

25

7.3. ACABAMENTO SUPERFICIAL E SELABILIDADE

A seguir, estão algumas regras que devem ser observadas ao compatibilizar oacabamento superficial com o tipo de junta:

• O acabamento superficial tem grande influência na selabilidade.• Uma força mínima de esmagamento deve ser atingida para fazer escoar a junta

nas irregularidades da superfície do flange. Uma junta macia (cortiça) requer umaforça de esmagamento menor que uma mais densa (papelão hidráulico).

• A força de esmagamento é proporcional à área de contato da junta com o flange.Ela pode ser reduzida diminuindo-se a largura da junta ou sua área de contato doflange.

• Qualquer que seja o tipo de junta ou de acabamento é importante não haver riscosou marcas radiais de ferramentas na superfície de vedação. Estes riscos radiaissão muitos difíceis de vedar e, quando a junta usada é metálica, isso se tornaquase impossível.

• As ranhuras fonográficas são mais difíceis de vedar que as concêntricas. A junta,ao ser esmagada, deve escoar até o fundo da ranhura, para não permitir um“canal” de vazamento de uma extremidade a outra da espiral.

• Como os materiais possuem durezas e limites de escoamento diferentes, a escolhado tipo de acabamento da superfície do flange vai depender fundamentalmente domaterial da junta.

8. PARALELISMO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO

A tolerância para o paralelismo está mostrada na Figura 2.4. A ilustração dadireita é menos crítica, pois o aperto dos parafusos tende a corrigir o problema.

Total fora de paralelismo: 1 + 2 < = 0.4 mm

Figura 2.4

26

Descrição da junta

Plana não-metálica

Metálica corrugada

Metálica corrugada comrevestimento amianto

Metalflex (espiro-metálica)

Metalbest (dupla camisametálica )

Plana metálica

Metálica ranhurada

Metálica ranhurada comcobertura

Ring-Joint metálico

TipoTeadit

810820900

905

911913914920

923

926

927

929

940

941

942

950

951

RX

BX

1.6

3.2 a 6.3

1.6

3.2

2.0 a 6.3

1.6 a 2.0

1.6

1.6

1.6 a 2.0

125 a 250

63

125

63

80 a 250

63 a 80

63

63

63 a 80

Acabamento SuperficialRa

Seção transversalda junta

µm µ pol

Tabela 2.4Acabamento da Superfície de Vedação dos Flanges

27

9. PLANICIDADE DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO

A variação na planicidade das superfícies de vedação (Figura 2.5) depende dotipo de junta:

• Juntas em papelão hidráulico ou borracha: 0.8 mm.• Juntas Metalflex: 0.4 mm.• Juntas metálicas sólidas: 0.1 mm.

Figura 2.5

10. TIPOS DE FLANGES

Embora o projeto de flanges esteja além do objetivo deste livro, nas figuras aseguir estão mostradas as combinações mais usadas das possíveis faces dos flanges.

10.1. FACE PLANA

Junta não confinada (Figura 2.6). As superfícies de contato de ambos osflanges são planas. A junta pode ser do tipo RF, indo até os parafusos, ou FF,cobrindo toda a superfície de contato. Normalmente usados em flanges de materiaisfrágeis.

Figura 2.6

28

10.2. FACE RESSALTADA

Junta não confinada (Figura 2.7). As superfícies de contato são ressaltadas de1.6 mm ou 6.4 mm. A junta abrange normalmente até os parafusos. Permite acolocação e retirada da junta sem afastar os flanges, facilitando eventuais trabalhos demanutenção. É o tipo mais usado em tubulações.

Figura 2.7

10.3. LINGÜETA E RANHURA

Junta totalmente confinada (Figura 2.8). A profundidade da ranhura é igual ouum pouco maior que a altura da lingüeta. A ranhura é cerca de 1.6 mm mais larga quea lingüeta. A junta tem, normalmente, a mesma largura da lingüeta . É necessárioafastar os flanges para a colocação da junta. Este tipo de flange produz elevadaspressões sobre a junta, não sendo recomendado para juntas não metálicas.

Figura 2.8

29

10.4. MACHO E FÊMEA

Junta semi-confinada (Figura 2.9). O tipo mais comum é o da esquerda. Aprofundidade da fêmea é igual ou menor que a altura do macho, para evitar apossibilidade de contato direto dos flanges quando a junta é comprimida. O diâmetroexterno da fêmea é até de 1.6 mm maior que o do macho. Os flanges devem serafastados para montagem da junta. Nas figuras da direita e esquerda a junta estáconfinada no diâmetro externo; na figura do centro, no diâmetro interno.

Figura 2.9

10.5. FACE PLANA E RANHURA

Junta totalmente confinada (Figura 2.10). A face de um dos flanges é plana e aoutra possui uma ranhura onde a junta é encaixada. Usadas em aplicações onde adistância entre os flanges deve ser precisa. Quando a junta é esmagada, os flangesencostam. Somente as juntas de grande resiliência podem ser usadas neste tipo demontagem. Juntas espiraladas, O-rings metálicos não sólidos, juntas ativadas pelapressão e de dupla camisa com enchimento metálico são as mais indicadas.

Figura 2.10

30

10.6. RING-JOINT

Também chamado anel API (Figura 2.11). Ambos os flanges possuem canaiscom paredes em ângulo de 23 0 . A junta é de metal sólido com perfil oval ouoctogonal, que é o mais eficiente.

Figura 2.11

11. AS NOVAS CONSTANTES DE JUNTAS

Tradicionalmente os cálculos de flanges e juntas de vedação usam as fórmulase valores indicados pela American Society of Mechanical Engineers (ASME),conforme mostrado no início deste Capítulo.

A Seção VIII do Pressure Vessel and Boiler Code, publicado pela ASME,indica os valores da pressão mínima de esmagamento “y” e do fator de manutenção“m” para os diversos tipos de juntas. Estes valores foram determinados a partir detrabalho experimental em 1943.

Com a introdução no mercado de juntas fabricadas a partir de novos materiais,como o grafite flexível (Graflex), fibras sintéticas e PTFE, tornou-se necessário adeterminação dos valores de “m” e “y” para estes materiais. Em 1974 foi iniciadopelo Pressure Vessel Research Committee (PVRC) um programa experimental paramelhor entender o comportamento de uma união flangeada, já que não havia nenhumateoria analítica que permitisse determinar este comportamento. O trabalho foipatrocinado por mais de trinta instituições, entre elas a ASME, American PetroleumInstitute (API), American Society for Testing Materials (ASTM) e Fluid SealingAssociation (FSA). A Escola Politécnica da Universidade de Montreal, Canadá, foicontratada para realizar os testes, apresentar resultados e sugestões.

No decorrer do trabalho verificou-se não ser possível a determinação devalores de “m” e “y” para os novos materiais. Também foi constatado que osvalores para os materiais tradicionais não eram consistentes com os resultados obtidosnas experiências.

Os pesquisadores optaram por desenvolver , a partir da base experimental,nova metodologia para o cálculo de juntas que fosse coerente com os resultados

31

práticos então obtidos. Até a edição deste livro a ASME ainda não havia publicado anova metodologia de cálculo baseada nas constantes

11.1. COMO FORAM REALIZADOS OS ENSAIOS

Foram escolhidos para a pesquisa juntas que melhor representassem asaplicações industriais:

• Metálicas: planas (940) e ranhuradas (941) em aço carbono, cobrerecozido e aço inox.

• O’ring metálico.• Papelão hidráulico: elastômero SBR e NBR, fibras de amianto,

aramida e vidro.• Grafite flexível em lâmina com e sem inserção metálica.• PTFE em lâmina.• Espirais (913) em aço inoxidável e enchimento em amianto, mica-

grafite, grafite flexível e PTFE.• Dupla camisa metálica (923) em aço carbono e inoxidável,

enchimento em amianto e sem-amianto.As juntas foram testadas em vários aparelhos, um deles está esquematizado na

Figura 2.12.

Figura 2.12

Foram realizados ensaios em três pressões, 100, 200 e 400 psi com nitrogênio,hélio, querosene e água.

Os testes tiveram a seguinte seqüência:• Esmagamento inicial da junta, parte A da curva da Figura 2.13: a

junta é apertada até atingir uma compressão Sg e deflexão Dg.

32

Mantendo Sg constante a pressão é elevada até atingir 100 psi. Nesteinstante o vazamento Lrm é medido. O mesmo procedimento érepetido para 200 e 400 psi.

• Em seguida o aperto da junta é reduzido (parte B da curva) mantendoa pressão do fluido constante em 100, 200 e 400 psi, o vazamento émedido em intervalos regulares. O aperto é reduzido até o vazamentoexceder a capacidade de leitura do aparelho.

A junta é novamente comprimida até atingir valor mais elevado de Sg,repetindo o procedimento até atingir o esmagamento máximo recomendado para ajunta em teste.

Se a pressão do fluido for colocada em função do vazamento em massa paracada valor da pressão de esmagamento temos o gráfico da Figura 2.14.

Em paralelo foram também realizados ensaios para determinar o efeito doacabamento da superfície de vedação. Conclui-se que, embora ele afete a selabilidade,outros fatores, como o do tipo de junta, o esmagamento inicial e a capacidade da juntaem resistir as condições operacionais são mais importantes que pequenas variações noacabamento da superfície de vedação.

Figura 2.13

33

Figura 2.14

Dos trabalhos experimentais realizados pela Universidade de Montreal foramtiradas várias conclusões entre as quais destacam-se:

• As juntas apresentam um comportamento similar não importando otipo ou material.

• A selabilidade é uma função direta do aperto inicial a que a junta ésubmetida. Quanto maior este aperto melhor a selabilidade.

• Foi sugerido a introdução do Parâmetro de Aperto (TightnessParameter) Tp, adimensional, como a melhor forma de representar ocomportamento dos diversos tipos de juntas.

Tp = (P/P*) x (Lr m */ (Lrm x Dt))a

onde:0.5 < a < 1.2 sendo 0.5 para gases e 1.2 para líquidos

P = pressão interna do fluido (MPa)

P* = pressão atmosférica (0.1013 MPa)

Lrm = vazamento em massa por unidade de diâmetro (mg/seg-mm)

Lr m * = vazamento em massa de referência, 1 mg/seg-mm.Normalmente tomado para uma junta com 150mm dediâmetro externo.Dt = diâmetro externo da junta (mm)

O Parâmetro de Aperto pode ser interpretado como: a pressão necessária paraprovocar um certo nível de vazamento. Por exemplo, o valor de Tp igual a 100significa que é necessário uma pressão de 100 atmosferas (1470 psi ou 10.1 MPa)

34

para atingir um vazamento de 1 mg/seg-mm em uma junta com 150mm de diâmetroexterno.

Colocando em escala log-log os valores experimentais do Parâmetro de Apertotemos o gráfico da Figura 2.15.

Figura 2.15

Do gráfico podemos estabelecer as “Constantes da Junta”, que, obtidasexperimentalmente, permitem determinar o comportamento da junta. As constantessão:

• Gb = ponto de interseção da linha de esmagamento inicial com oeixo y (parte A do teste).

• a = inclinação da linha de esmagamento inicial.• Gs = ponto focal das linhas de alívio da pressão de esmagamento

inicial (parte B do teste).

Na Tabela 2.5 estão algumas constantes para os tipos de juntas mais usados.Está em fase de aprovação pela ASTM método para determinação das constantes dejuntas.

35

Papelão hidráulico com fibra de amianto1.6 mm espessura3.2 mm espessura

Papelão hidráulico com 1.6 mm espessuraTeadit NA 1002Teadit NA 1100

Lâmina de PTFE expandido Quimflex SH1.6 mm espessura

Junta de PTFE expandido Quimflex

Lâmina de PTFE reforçadoTeadit TF 1580Teadit TF 1590

Lâmina de Grafite Expandido (Graflex )Sem reforço (TJB)Com reforço chapa perfurada aço inoxidável (TJE)Com reforço chapa lisa de aço inoxidável (TJR)Com reforço de filme poliéster (TJP)

Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e Graflex

Sem anel interno ( tipo 913 )Com anel interno ( tipo 913 M )

Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e PTFESem anel interno ( tipo 913 )Com anel interno ( tipo 913 M )

Junta dupla camisa Metalbest em aço carbono e enchimentoem Graflex

Lisa ( tipo 923 )Corrugada ( tipo 926 )

Junta metálica lisa ( tipo 940 )AlumínioCobre recozido ou latão

17.2402.759

0.9380.903

2.945

8.786

0.7861.793

6.6909.6555.6286.690

15.86217.448

31.03415.724

20.00058.621

10.51734.483

0.1500.380

0.450.44

0.313

0.193

0.4470.351

0.3840.3240.3770.384

0.2370.241

0.1400.190

0.2300.134

0.2400.133

0.8070.690

5 E-45.4 E-3

3 E-4

1.8 E-14

1.103 E-80.043

3.448 E-46.897 E-54.552 E-43.448 E-4

0.0900.028

0.4830.462

0.1031.586

1.3791.779

Material da JuntaG b

(MPa) aGs

(MPa)

Tabela 2.5Constantes de Juntas

36

A figura 2.16 mostra o gráfico de uma junta espiralada tipo 913 com aço inox eGraflex.

Figura 2.16

11.2. CLASSE DE APERTO

Um dos conceitos mais importantes introduzidos pelos estudos do PVRC é o daClasse de Aperto. Como não é possível termos uma vedação perfeita como sugeria osantigos valores de m e y os pesquisadores sugeriram a introdução de Classes deAperto que correspondem a três níveis de vazamento máximo aceitável para aaplicação.

Tabela 2.6Classe de Aperto

Classe de Aperto Vazamento ( mg / seg-mm ) Constante de Aperto CAr, água 0.2 ( 1/5 ) 0.1Standard 0.002 ( 1/500 ) 1.0Apertada 0.000 02 ( 1/ 50 000 ) 10.0

É provável que futuramente haja uma classificação dos diferentes fluidos nas classesde vazamento levando-se em consideração os danos ao meio ambiente, riscos deincêndio, explosão etc.

As autoridades encarregadas da defesa do meio ambiente de alguns países já estãoestabelecendo níveis máximos de vazamentos aceitáveis.

37

Podemos visualizar os valores propostos fazendo um exemplo prático. Setomarmos uma junta espiral para flange ASME B16.5 de 4 polegadas de diâmetronominal e classe de pressão 150 psi, padrão ASME B16.20 com aperto na classe devazamento standard de 0.002 mg/seg.mm temos:

Vazamento (Lrm) = 0.002 x diâmetro externoLrm = 0.002 x 149.4 = 0.2988 mg/seg = 1.076 g/hora

Como vazamentos em massa são de visualização difícil, abaixo estão tabelaspráticas para melhor entendimento.

Tabela 2.7Equivalência volumétrica

Tabela 2.8Equivalência em bolhas

Vazamento Volume equivalente Equivalente em bolhas

10-1 mg / seg 1 ml a cada 10 segundos Fluxo constante10-2 mg / seg 1 ml a cada 100 segundos 10 bolhas por segundo10-3 mg / seg 3 ml por hora 1 bolha por segundo10-4 mg / seg 1 ml a cada 3 horas 1 bolha a cada 10 segundos

11.3. EFICIÊNCIA DE APERTO

Estudos mostraram uma grande variação da força exercida por cada parafusomesmo em situações onde o torque é aplicado de forma controlada. O PVRC sugeriua introdução de um fator de eficiência de aperto diretamente relacionado com ométodo usado para aplicar a força de esmagamento. Os valores da eficiência do apertoestão na Tabela 2.9.

Tabela 2.9Eficiência do aperto

Método de aperto Eficiência do aperto “Ae”

Torquímetro de impacto ou alavanca 0.75Torque aplicado com precisão ( ± 3 % ) 0.85Tensionamento direto e simultâneo 0.95Medição direta da tensão ou elongação 1.00

Fluido Massa - mg / seg Volume - l / hÁgua 1 0.036Nitrogênio 1 3.200Hélio 1 22.140

Equivalência volumétrica

38

11.4. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO MÉTODO PVRC

O método proposto pelo PVRC apresenta várias simplificações para facilitar oscálculos. Entretanto, estas simplificações podem provocar grandes variações nocálculo. Estas variações estão apresentadas na publicação “The Exact Method”apresentado 6th Annual Fluid Sealing Association Technical Symposium, Houston,TX, October, 1996 pelo Engenheiro Antônio Carlos Guizzo, Diretor Técnico daTeadit Indústria e Comércio. O mesmo autor apresentou outro trabalho no SealingTechnical Symposium, Nashville, TN, April 1998, onde mostra o comportamento dasjuntas comparando os resultados experimentais com valores previstos nos métodos decálculo propostos. Cópias destas publicações podem ser solicitadas à Teadit noendereço indicado no início deste livro.

Nota importante: na época da publicação da Terceira Edição deste livro ométodo proposto pelo PVRC ainda não estava aprovado pela ASME. O seu uso deveser cuidadosamente analisado para evitar danos pessoais e materiais provenientes dasincertezas que ainda podem existir na sua aplicação.

• Determinar na Tabela 2.5, as constantes Gb, a, e Gs para a junta que vaiser usada

• Determinar na Tabela 2.6, para a Classe de Aperto, e a Constante deAperto, C

• Determinar na Tabela 2.9, a eficiência de montagem, Ae, de acordo coma ferramenta a ser usada no aperto dos parafusos

• Calcular a área de contato da junta com o flange (área de esmagamento),Ag

• Determinar a tensão admissível nos parafusos na temperatura ambiente:Sa

• Determinar a tensão admissível nos parafusos na temperatura deoperação: Sb

• Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, deacordo com o Código ASME:

Ai = ( π /4 ) G2

G = de- 2bb = .5 ( b ) 0.5 ou b = bo se bo menor que 6.4 mm ( 1/4 pol )bo = N / 2

onde G é o diâmetro efetivo da junta conforme Código ASME ( Tabelas 2.1 e 2.2 )

• Calcular o parâmetro de aperto mínimo, Tpmin;

Tpmin = 18.0231 C Pd

39

onde C é a constante de aperto escolhida e Pd é a pressão de projeto.

• Calcular o parâmetro de aperto de montagem, Tpa. Este valor de Tpa deveser atingido durante a montagem da junta para assegurar que o valor deTp durante a operação da junta seja igual ou maior que Tpmin.

Tpa = X Tpmin

onde X > = 1.5 ( Sa / Sb)

onde Sa é a tensão admissível nos parafusos na temperatura ambiente e Sbé a tensão admissível nos parafusos na temperatura de projeto.

• Calcular a razão dos parâmetros de aperto:

Tr = Log (Tpa) / Log (Tpmin)

• Calcular a pressão mínima de aperto para operação da junta. Esta pressãoé necessária para resistir à força hidrostática e manter uma pressão najunta tal que o Parâmetro de Aperto seja, no mínimo, igual a Tpmin

Sml = Gs [(Gb / Gs) ( Tpa )a ] (1/Tr)

• Calcular a pressão mínima de esmagamento da junta:

Sy a = (Gb / Ae) ( Tpa )a

onde Ae é a Eficiência do Aperto, obtido na Tabela 2.9

• Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:

Sm2 = [( Sb / Sa )( Sy a / 1.5 )] - Pd (Ai / Ag)

onde Ag é a área de contato da junta com a superfície de vedação doflange

• Calcular a força mínima de esmagamento:

Wmo = ( Pd A i ) + ( Smo A g )

onde Smo é a o maior valor de Sm1, Sm2 ou 2 Pd

• Calcular a área resistiva mínima dos parafusos:

Am = Wmo / Sb

40

• Número de parafusos:

A área real dos parafusos, Ab, deve ser igual ou maior que Am. Para issoé necessário escolher um número de parafusos tal que a soma das suasáreas seja igual ou maior do que Am

11.5. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO MÉTODO PVRC

Junta espiralada diâmetro nominal 6 polegadas, classe de pressão 300 psi,dimensões conforme Norma ASME B16.20, com espiral em aço inoxidável,enchimento em Graflex e anel externo em aço carbono bicromatizado. Flange com 12parafusos de diâmetro 1 polegada em ASTM SA193-B7.

• Pressão de projeto: Pd = 2 MPa (290 psi)• Pressão de teste: Pt = 3 MPa (435 psi)• Temperatura de projeto: 450o C• Parafusos ASTM AS 193-B7, tensões admissíveis:

• Temperatura ambiente: Sa = 172 MPa• Temperatura de operação: Sb = 122 MPa• Quantidade: 12 parafusos

• Da Tabela 2.5 tiramos as constantes da junta:Gb = 15.862 MPaa = 0.237Gs = 0.090 MPa

• Classe de aperto: standard, Lrm = .002 mg/seg-mm• Constante de aperto: C = 1• Aperto por torquímento: Ae = 0.75• Área de contato da junta, Ag:

Ag = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.390 mm2

de = 209.6 mmdi = 182.6 mm

• Área efetiva de atuação da pressão interna, Ai:

Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.878 mm2

G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mmb = b0 = 5.95mmbo = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm

• Parâmetro de aperto mínimo:

Tpmin = 18.0231 C Pd = 36.0462

41

• Parâmetro de aperto de montagem:

Tpa = X Tpmin = 1.5 ( 172 / 122 ) 36.0462 = 76.229

• Razão dos parâmetros de aperto:

Tr = Log (Tpa) / Log (Tpmin) = 1.209

• Pressão mínima de aperto para operação:

Sml = Gs [( Gb / Gs ) ( Tpa )a ] 1/Tr = 15.171 MPa

• Pressão mínima de esmagamento:

Sy a = [ Gb/Ae ] ( Tpa )a = 59.069 MPa

• Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:

Sm2 = [( Sb / Sa )( Sy a / 1.5 )] - Pd (Ai / Ag) = 19.759 MPa

• Força mínima de esmagamento:

Wmo = ( Pd A i ) + ( Smo A g )

onde Smo é a o maior valor de

Sm1 = 15.171Sm2 = 19.7592 Pd = 4

Wmo = ( Pd A i ) + ( Smo A g ) = 203 089 N

12. ESMAGAMENTO MÁXIMO

Nas Seções 4 e 11 deste Capítulo estão os métodos para calcular a força deesmagamento mínima da junta para assegurar uma vedação adequada. Entretanto,conforme os estudos do PVRC quanto maior o aperto maior a selabilidade, portanto,é interessante saber qual o valor da força de aperto máxima. Fazendo-se a instalaçãocom o aperto próximo do máximo tira-se proveito da possibilidade de uma maiorselabilidade.

Um problema freqüentemente encontrado são juntas danificadas por excessode aperto. Para todos os tipos de juntas é possível estabelecer qual a pressão máximade esmagamento, este valor não deve ser superado na instalação sob pena de danificara junta.

42

12.1 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA DE APERTO

A seguir está descrito método para calcular o aperto máximo admissível pelajunta e pelos parafusos.

• Calcular a área de contato da junta com o flange (área de esmagamento),Ag.

• Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, de acordocom o Código ASME:

Ai = ( π /4 ) G2

G = de - 2bb = .5 ( b ) 0.5 ou b = b0 se b0 for menor que 6.4 mmb0 = N/2

onde G é o diâmetro efetivo da junta conforme tabelas do Código ASME

• Calcular a força de pressão, H:

H = Ai Pd

• Calcular a força máxima disponível para o esmagamento, Wdisp:

Wdisp = Aml Np Sa

onde Aml é a área da raiz da rosca dos parafusos ou menor área sobtensão, Np é o número de parafusos e Sa é a tensão máxima admissívelnos parafusos na temperatura ambiente.

• Calcular a pressão de esmagamento da junta, Sy a:

Sy a = Wdisp / Ag

• Determinar a máxima pressão de esmagamento para a junta de acordocom a recomendação do fabricante, Sym.

• Estabelecer como a pressão de esmagamento máxima, Sys, o menor valorentre Sy a e Sym.

• Calcular a força de esmagamento máxima, Wm a x:

Wm a x = Sys Ag

• Calcular a força de aperto mínimo Wmo de acordo com as Seções 4 ou 11deste Capítulo.

43

• Se o valor de Wm a x for menor do que Wmo a combinação das juntas eparafusos não é adequada para a aplicação.

• Se Wmax for maior do que Wmo a combinação junta e parafusos ésatisfatória.

• Com o valor da força de aperto máxima conhecido é possível entãodeterminar se todas as demais tensões estão dentro dos l imitesestabelecidos pelo Código ASME. Esta verificação está além dosobjetivos deste livro.

12.2 EXEMPLO DE CÁLCULO DA FORÇA DE APERTO MÁXIMA

No exemplo da Seção 11.5 podemos calcular a força de aperto máxima.

• Área de contato da junta com o flange:

Ag = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.37 mm2

de = 209.6 mmdi = 182.6 mm

• Área efetiva de atuação da pressão do fluido:

Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.8 mm2

G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mmb = b0 = 5.95mmbo = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm

• Calcular a força de pressão, H:

H = Ai Pd = 29711 x 2 = 59 423 N

• Força máxima disponível para o esmagamento:

Wdisp = Ae Aml Np Sa = 391 x 12 x 172 = 807 024 N

• Calcular a pressão de esmagamento da junta, Sy a:

Sy a = Wdisp / Ag = 807 024 / 7271 = 110.992 MPa

• Pressão de esmagamento máxima recomendada para a junta:

Sym = 210 MPa

44

• Pressão de esmagamento máxima, menor valor entre Sy a e Sym:

Sys = 110 MPa

• Calcular a força de esmagamento máxima, Wm a x:

Wm a x = Sys Ag = 110 x 7271 = 799 810 N

• Força de aperto mínimo, conforme Seção 11.5:

Wmo = 203 089 N

• Como o valor de Wm a x é maior Wmo a combinação das juntas e parafusosé adequada para a aplicação.

• Com os valores das forças máxima e mínima é possível calcular osvalores dos torques máximo e mínimo:

Tmin = k Wmo d p / Np = 0.2 x 203 089 x 0.0254 / 12 = 85.97 N-m

Tm a x = k Wm a x d p / Np = 0.2 x 799 810 x 0.0254 / 12 = 338.58 N-m

45

CAPÍTULO

3

MATERIAISPARA JUNTAS NÃO-METÁLICAS

1. CRITÉRIOS DE SELEÇÃO

A escolha de um material para junta não metálica é dificultada pela existência,no mercado, de uma grande variedade de materiais com características similares.Além disso, novos produtos ou variações de produtos existentes aparecemfreqüentemente.

É impraticável listar e descrever todos os materiais. Por esta razão, foramselecionados os materiais mais usados com as suas características básicas. Fazendo-senecessário um aprofundamento maior, recomenda-se consultar o fabricante.

As quatro condições básicas que devem ser observadas ao selecionar omaterial de uma junta são:

• Pressão de operação.• Força dos parafusos.• Resistência ao ataque químico do fluido (corrosão).• Temperatura de operação.

As duas primeiras foram analisadas no Capítulo 2 deste livro.

A resistência à corrosão pode ser influenciada por vários fatores,principalmente:• Concentração do agente corrosivo: nem sempre uma maior concentraçãotorna um fluido mais corrosivo.• Temperatura do agente corrosivo: em geral, temperaturas mais elevadas

aceleram a corrosão.

46

• Ponto de condensação: a passagem do fluido com presença de enxofre eágua pelo ponto de condensação, comum em gases provenientes decombustão, pode provocar a formação de condensados extremamentecorrosivos.

Em situações críticas são necessários testes em laboratório para determinar,nas condições de operação, a compatibilidade do material da junta com o fluido.

Ao iniciar o projeto de uma junta, uma avaliação total deve ser efetuada,começando pelo tipo de flange, força dos parafusos, força mínima de esmagamentoetc. Todas as etapas devem ser seguidas até a definição do tipo e do material da junta.Geralmente, a seleção de uma junta pode ser simplificada usando o Fator de Serviço,conforme mostrado a seguir.

2. FATOR P X T OU FATOR DE SERVIÇO

O Fator de Serviço ou fator Pressão x Temperatura ( P x T ) é um bom ponto departida para selecionar o material de uma junta. Ele é obtido multiplicando-se ovalor da pressão em kgf/cm2 pela temperatura em graus centígrados e comparando-seo resultado com os valores da tabela a seguir. Se o valor for maior que 25 000, deveser escolhida uma junta metálica.

Tabela 3.1Fator de Serviço

P X T Temperatura Material da Junta máximo máxima - oC 530 150 Borracha 1150 120 Fibra vegetal 2700 250 PTFE 15000 540 Papelão hidráulico 25000 590 Papelão hidráulico com tela metálica

Os limites de temperaturas e os valores de P x T não podem ser tomados comoabsolutos. As condições de cada caso, tais como variação nos tipos de matéria-prima,projeto de flanges e outras particularidades de cada aplicação podem modificar estesvalores.

Nota importante: as recomendações deste Capítulo são genéricas, e as condiçõesparticulares de cada caso devem ser avaliadas cuidadosamente.

3. PAPELÃO HIDRÁULICO

Desde a sua introdução, no final do século passado, o Papelão Hidráulico temsido o material mais usado para vedação de flanges. Possui características deselabilidade em larga faixa de condições operacionais. Devido à sua importância nocampo da vedação industrial, o Capítulo 4 deste livro é inteiramente dedicado àsjuntas de Papelão Hidráulico.

47

4. POLITETRAFLUOROETILENO ( PTFE )

Desenvolvido pela Du Pont, que o comercializa com a marca Teflon, o PTFEnas suas diferentes formas é um dos materiais mais usados em juntas industriais.Devido à sua crescente importância o Capítulo 5 deste livro cobre várias alternativasde juntas com PTFE.

5. GRAFITE FLEXÍVEL GRAFLEX®

Produzido a partir da expansão e calandragem da grafite natural, possui entre95% e 99% de pureza.

Flocos de grafite são tratados com ácido, neutralizados com água e secados atédeterminado nível de umidade. Este processo deixa água entre os grãos de grafite. Emseguida, os flocos são submetidos a elevadas temperaturas, e a água, ao vaporizar,“explode” os flocos, que atingem volumes de 200 ou mais vezes o original. Estesflocos expandidos são calandrados, sem nenhum aditivo ou ligante, produzindo folhasde material flexível.

A grafite flexível apresenta reduzido creep, definido como uma deformaçãoplástica contínua de um material submetido a pressão. Portanto, a perda da força dosparafusos é reduzida, eliminando reapertos freqüentes.

Devido às suas características, a grafite flexível é um dos materiais de vedaçãomais seguros. Sua capacidade de selabilidade, mesmo nos ambientes mais agressivose em elevadas temperaturas, tem sido amplamente comprovada. Possui excelenteresistência aos ácidos, soluções alcalinas e compostos orgânicos. Entretanto, ematmosferas oxidantes e temperaturas acima de 450o C, o seu uso deve se rcuidadosamente analisado. Quando o carbono é aquecido em presença do oxigêniohá formação de dióxido de carbono (CO2). O resultado desta reação é uma redução damassa de material. Limites de temperatura: - 240o C a 3000o C, em atmosfera neutraou redutora, e de - 240o C a 450o C, em atmosfera oxidante.

A compatibilidade química e os limites de temperatura estão no Anexo 3.1.

5.1. PLACAS DE GRAFLEX ®

Por ser um material de baixa resistência mecânica, as placas de Graflex® sãofornecidas com ou sem reforço de aço inoxidável 316. As dimensões são1000 x 1000 mm e as espessuras são 0.8 mm, 1.6 mm e 3.2 mm. As recomendaçõesde aplicação estão na Tabela 3.2. Quando usar juntas fabricadas a partir de placas deGraflex® com reforço, é necessário verificar também a compatibilidade do fluido como reforço.

48

Tabela 3.2Tipos de Placas de Graflex®

Tabela 3.3Temperaturas de Trabalho

Temperatura oC

Máxima

Os valores de “m” e “y” e das constantes para cálculo para cada tipo de Placade Graflex estão na Tabela 3.4.

Tabela 3.4Valores para Cálculo

Tipo TJR T J E TJB m 2 2 1.5 y (psi) 1 000 2 800 900 Gb (MPa) 5.628 9.655 6.690 a 0.377 0.324 0.384 Gs (MPa) 4.555x10 - 4 6.897x10-5 3.448x10-4

Pressão de esmagamento 165 165 165 máxima (MPa)

5.2. FITAS DE GRAFLEX ®

O Graflex® também é fornecido em fitas com ou sem adesivo, lisa ou corrugadana espessura de 0.4 mm, os t ipos e condições de fornecimento estão naTabela 3.5.

Tipo

Reforço

Aplicação

TJRlâmina lisa de açoinoxidável 316Lserviços gerais,vapor,hidrocarbonetos

T J Elâmina perfurada de açoinoxidável 316Lserviços gerais, vapor,fluido térmico,hidrocarbonetos

TJB

nenhum

serviços gerais,flanges frágeisem geral

Meio

Neutro / redutorOxidante

Vapor

MínimaTJR T J E TJB

-240 870 870 3 000-240 450 450 450

-240 650 650 Não

recomendado

49

Tabela 3.5Fitas Graflex®

6. ELASTÔMEROS

Materiais bastante empregados na fabricação de juntas, em virtude das suascaracterísticas de selabilidade. Existem no mercado diversos tipos de polímeros eformulações, permitindo uma grande variação na escolha.

6.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

As principais características que tornam a borracha um bom material parajuntas são:• Resiliência: a borracha é um material com elevada resiliência. Sendo bastante

elástico, preenche as imperfeições dos flanges, mesmo com pequena força deaperto.

• Polímeros: há diversidade de polímeros com diferentes características físicas equímicas.

• Combinação de polímeros: a combinação de vários polímeros em uma formulaçãopermite obter diferentes características físicas e químicas, como resistência àtração ou a produtos químicos, dureza etc.

• Variedade : chapas ou lençóis com diferentes espessuras, cores, larguras,comprimento e acabamentos superficiais podem ser fabricados para atender àsnecessidades de cada caso.

6.2. PROCESSO DE SELEÇÃO

Em juntas industriais os Elastômeros normalmente são utilizados em baixaspressões e temperatura. Para melhorar a resistência mecânica, reforços com uma oumais camadas de lona de algodão podem ser empregados. A dureza normal parajuntas industriais é de 55 a 80 Shore A e espessura de 0.8 mm (1/32") a 6.4 mm(1/4"). O Anexo 3.2 apresenta a compatibilidade entre os diversos fluidos e osElastômeros mais utilizados, que estão relacionados a seguir. O código entre parêntesesé a designação ASTM.

Tipo

Apresentação

Aplicação

Rolos com

TJIfita lisa com adesivo

vedação de conexõesroscadas

12.7 x 8 000 ou 25.4x 15 000 mm

T J Hfita corrugada comadesivomoldada sobre asuperfície de vedaçãodos flanges12.7 x 8 000 ou 25.4 x15 000 mm

TJZfita corrugada semadesivoenrolada e prensadaem hastes de válvulase anéis pré-moldados6.4 ou 12.7 x 8 000 e19.1 ou 25.4 x 15000

50

6.3. BORRACHA NATURAL (NR)Possui boa resistência aos sais inorgânicos, amônia, ácidos fracos e álcalis;

pouca resistência a óleos, solventes e produtos químicos; apresenta acentuadoenvelhecimento devido ao ataque pelo ozônio; não recomendada para uso em locaisexpostos ao sol ou ao oxigênio; tem grande resistência mecânica e ao desgaste poratrito. Níveis de temperatura bastante limitados : de -50o C a 90o C.

6.4. ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)A borracha SBR, também chamada de “borracha sintética”, foi desenvolvida

como alternativa à borracha natural. Recomendada para uso em água quente e fria, ar,vapor e alguns ácidos fracos; não deve ser usada em ácidos fortes , óleos , graxas esolventes c lorados; possui pouca res is tência ao ozônio e à maior ia doshidrocarbonetos. Limites de temperatura de -50o C a 120o C.

6.5. CLOROPRENE (CR)Mais conhecida como Neoprene, seu nome comercial. Possui excelente

resistência aos óleos, ozônio, luz solar e envelhecimento, e baixa permeabilidade aosgases; recomendada para uso em gasolina e solventes não aromáticos; tem poucaresistência aos agentes oxidantes fortes e hidrocarbonetos aromáticos e clorados.Limites de temperatura de -50oC a 120oC.

6.6. NITRÍLICA (NBR)Também conhecida como Buna-N. Possui boa resistência aos óleos, solventes,

hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos e gasolina. Pouca resistência aos agentesoxidantes fortes, hidrocarbonetos clorados, cetonas e ésteres. Limites de temperaturade -50oC a 120oC.

6.7. FLUORELASTÔMERO (CFM, FVSI, FPM)Mais conhecido como Viton, seu nome comercial. Possui excelente resistência

aos ácidos fortes, óleos, gasolina, solventes clorados e hidrocarbonetos alifáticos earomáticos. Não recomendada para uso com aminos, ésteres, cetonas e vapor. Limitesde temperatura de -40oC a 204oC.

6.8. SILICONE (SI)A borracha silicone possui excelente resistência ao envelhecimento, não sendo

afetada pela luz solar ou ozônio, por isso muito usada em ar quente. Tem poucaresistência mecânica, aos hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e ao vapor. Possuilimites de temperatura mais amplos, de -100oC a 260oC.

6.9. ETILENO-PROPILENO (EPDM)Elastômero com boa resistência ao ozônio, vapor, ácidos fortes e álcalis. Não

recomendado para uso com solventes e hidrocarbonetos aromáticos. Limites detemperatura de -50oC a 120oC.

51

6.10. HYPALON

Elastômero da família do Neoprene, possui excelente resistência ao ozônio,luz solar, produtos químicos e boa resistência aos óleos. Limites de temperatura de-100oC a 260 oC.

7. FIBRA CELULOSE

A folha de fibra de celulose, muito conhecida pelo nome comercialVelumóide, é fabricada a partir de celulose aglomerada com cola e glicerina. É muitousada na vedação de produtos de petróleo, gases e vários solventes. Disponível emrolos com espessura de 0.5mm a 1.6mm. Limite máximo de temperatura 120oC.

8. CORTIÇA

Grãos de cortiça são aglomerados com borracha para obter a compressibilidadeda cortiça, com as vantagens da borracha sintética. Usada largamente quando a forçade aperto é limitada, como em flanges de chapa fina estampada ou de material frágilcomo cerâmica e vidro. Recomendada para uso com água, óleos lubrificantes e outrosderivados de petróleo em pressões até 3 bar e temperatura até 120oC. Possui poucaresistência ao envelhecimento e não deve ser usada em ácidos inorgânicos, álcalis esoluções oxidantes.

9. TECIDOS E FITAS

Tecidos de amianto ou fibra de vidro impregnados com um Elastômero sãobastante usados em juntas industriais. O fio do tecido pode, para elevar a suaresistência mecânica, ter reforço de fio metálico, como o latão ou aço inox. Asespessuras vão de 0.8mm (l/32") a 3.2mm (1/8"). Espessuras maiores são obtidasdobrando uma camada sobre a outra.

Os Elastômeros mais usados na impregnação de tecidos são: borracha estireno-butadieno (SBR), Neoprene, Viton e Silicone.

9.1. TECIDOS DE AMIANTO

Os tecidos de amianto impregnados normalmente possuem 75% de amianto e25% de outras fibras, como o Rayon ou algodão. Esta combinação é feita paramelhorar as propriedades mecânicas e facilitar a fabricação, com sensível redução decusto.

9.2. TECIDOS DE FIBRA DE VIDRO

Os tecidos de fibra de vidro são fabricados a partir de dois tipos de fios:• Filamento contínuo.• Texturizado.

52

Os tecidos feitos a partir de fio de filamento contínuo possuem espessurareduzida e, conseqüentemente, menor resistência mecânica.

Os tecidos com fio Texturizado, processo que eleva o volume do fio, possuemmaior resistência mecânica, por isso, mais usado em juntas industriais.

9.3. JUNTAS DE TECIDOS E FITAS

Os tecidos e fitas são dobrados e moldados em forma de juntas. Se necessáriopara atingir a espessura desejada podem ser dobrados e colados em várias camadas.

Estas juntas são usadas principalmente nas portas de visitas de caldeiras(manhole e handhole). Elas podem ser circulares, ovais, quadradas ou de outrasformas. São também usadas em fornos, fornalhas, autoclaves, portas de acesso e painéisde equipamentos.

9.4. FITA TADPOLE

Os tecidos podem ser enrolados em volta de um núcleo, normalmente umagaxeta de amianto ou fibra de vidro, conforme mostrado na figura 3.2. O tecido podeter ou não impregnação de Elastômeros. A junta com esta forma é conhecida como“tadpole”.

O tecido se estende além do núcleo, formando uma fita plana que pode terfuros de fixação. A seção circular oferece boa vedação em superfícies irregularessujeitas a aberturas e fechamento freqüentes, como portas de fornos e estufas.

Figura 3.2

10. PAPELÃO DE AMIANTO (PI 97-B)

Material fabricado a partir de fibras de amianto com ligantes incombustíveis,com elevada resistência à temperatura. Normalmente usado como isolante térmico, éempregado como enchimento de juntas semi-metál icas devido à suacompressibilidade e resistência térmica. Também é recomendado para a fabricaçãode juntas para dutos de gases quentes e baixas pressões. Temperatura limite de operaçãocontínua 800o C.

53

11. PAPELÃO ISOLIT HT

Devido às restrições ao manuseio do amianto, o Isolit HT é a alternativa aopapelão de amianto, com desempenho similar. Composto de fibra cerâmica com até5% de fibras orgânicas, que aumentam a sua resistência mecânica. Quando exposto atemperaturas acima de 200oC estas substâncias orgânicas carbonizam, resultando emmaterial totalmente inorgânico com resistência até a 800o C.

12. FIBRA CERÂMICA

Na forma de mantas é usada para fabricação de juntas para uso em dutos degases quentes e baixa pressão. Material também empregado como enchimento emjuntas semi-metálicas em substituição ao papelão de amianto. Limite de temperatura:1200o C.

13. BEATER ADDITION

O processo beater addition (BA) de fabricação de materiais para juntas ésemelhante ao de fabricação de papel. Fibras sintéticas, orgânicas ou minerais sãobatidas com ligantes em misturadores, que as “abrem”, propiciando uma maior áreade contato com os ligantes. Esta maior área de contato aumenta a resistência mecânicado produto final. Várias ligantes podem ser usados, como o látex, borracha SBR,nitrílica etc.

Devido à sua limitada resistência à pressão é um material pouco usado emaplicações industriais, exceto como enchimento de juntas semi-metálicas para baixastemperaturas.

Os materiais produzidos pelo processo BA são disponíveis em bobinas de até1200mm de largura, com espessuras de 0.3 mm a 1.5 mm.

14. PAPELÃO TEAPLAC

Papelões para isolamento térmico sem Amianto Teaplac 800 e Teaplac 850 sãousados na fabricação de juntas para usos em elevadas temperaturas e baixas pressões

54

ANEXO 3.1

COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX®

FluidosAcetato de MonovinilAcetato IsopropílicoAcetonaÁcido AcéticoÁcido ArsênicoÁcido BenzilsulfônicoÁcido BóricoÁcido BrômicoÁcido CarbônicoÁcido CítricoÁcido ClorídricoÁcido DicloropropiônicoÁcido EsteáricoÁcido FluorídricoÁcido FluorsilícioÁcido FólicoÁcido FórmicoÁcido FosfóricoÁcido GraxoÁcido LáticoÁcido MonocloroacéticoÁcido NítricoÁcido OléicoÁcido OxálicoÁcido SulfúricoÁcido SulfúricoÁcido SulfurosoÁcido TartáricoÁgua BoronatadaÁgua DeaeradaÁgua MercaptanaÁlcool IsopropílicoÁlcool AmílicoÁlcool ButílicoÁlcool Etílico

Concentração %Todas100

0 - 100TodasTodas

60TodasTodasTodasTodasTodas

90 – 100100

Todas0 a 20TodasTodas0 a 85TodasTodas100

Todas100

Todas0 a 70

Maior que 70TodasTodas

--

Saturada0 - 100

100100

0 - 100

Temperatura máxima oCTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

55

ANEXO 3.1 (Continuação)


FluidosÁlcool metílicoAnidrido aceticoAnilinaArBenzenoBiflureto de AmôniaBromoCellosolve ButílicoCellosolve SolventeCloreto CúpricoCloreto de AlumímioClorato de CálcioCloreto de EstanhoCloreto de EtilaCloreto de NíquelCloreto de SódioCloreto de ZincoCloreto FérricoCloreto FerrosoClorito de SódioCloro secoCloroetilbenzenoClorofórmioDibromo EtilenoDicloro EtilenoDietanolaminaDioxanoDióxido de EnxofreÉter isopropílicoEtilaEtileno CloridinaEtileno GlicolFluidos para transferênciade calor (todos)Fluidos refrigerantes

Concentração %0 - 100

100100

-100

TodasTodas

0 - 100TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas0 - 4100100100100100

Todas0 - 100Todas100

Todas0 - 8Todas

-

Todas

Temperatura máxima oC650

TodasTodas450

TodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Todas

56

ANEXO 3.1 (Continuação)


FluidosFluorGasolinaGlicerinaHexaclorobenzenoHidrato de CloralHidrocloreto de AnilinaHidróxido de AlumínioHidróxido de AmôniaHidróxido de SódioHipocloreto de CálcioHipoclorito de SódioIodoManitolMetil-isobutil-cetonaMonocloreto de EnxofreMonoclorobenzenoMonoetanolaminaOctanolParadiclorobenzenoParaldeídoQueroseneSulfato de AmôniaSulfato de CobreSulfato de FerroSulfato de ManganêsSulfato de NíquelSulfato de ZincoTetracloreto de CarbonoTetracloroetanoTicloreto de ArsênioTiocianato de AmoniaTricloreto de FósforoTricloroetilenoVaporXileno

Concentração %Todas

-0 - 100

100-

0 - 60TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas100100100

Todas100100100

-TodasTodasTodasTodasTodasTodas100100100

0 – 63100100

-Todas

Temperatura máxima oCNão Recomendado

TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoNão RecomendadoNão Recomendado

TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas650

Todas

57

ANEXO 3.2RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS

1: boa resistência 3: sem informação2: resistência regular 4: pouca resistência

NBR: nitrílica SBR: stireno-butadienoFE : fluorelastômero NR : naturalCR : cloroprene SI : silicone

FluidoAcetaldeídoAcetato de alumínioAcetato de butilaAcetado de etilaAcetado de potássioAcetilenoAcetonaÁcido acético 5%Ácido acético glacialÁcido benzóicoÁcido bóricoÁcido butíricoÁcido cítricoÁcido clorídrico (concentrado)Ácido clorídrico (diluído)Ácido crômicoÁcido fluorídrico (concentrado)Ácido fluorídrico (diluído)Ácido fosfórico concentradoácido fosfórico diluídoÁcido láticoÁcido maleicoÁcido nítrico concentradoÁcido nítrico diluídoÁcido nítrico fumeganteÁcido oléicoÁcido oxálicoÁcido palmíticoÁcido salicílico

NBR32442142241414344444144443212

F E44444141411211111111111122111

CR32442221241414144111144242223

SBR34444242241414344232144444222

NR21441242241314344432144444221

S I24424241241314434432334444243

58

ANEXO 3.2 ( Continuação )RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS

FluidoÁcido sulfúrico concentradoÁcido sulfúrico diluídoÁcido sulfúrico fumeganteÁcido sulfurosoÁcido tânicoÁcido tartáricoÁcidos graxosÁgua do marÁgua potávelAlcatrãoÁlcool butílico (butanol)Álcool de madeiraÁlcool isopropílicoÁlcool propílicoAmônia líquida (anidra)Amônia quente (gás)Amônia fria (gás)AnilinaAr até 100’CAr até 150’CAr até 200’CAr até 250’CBenzenoBicarbonato de sódioBóraxCaféCarbonato de amôniaCarbonato de cálcioCarbonato de sódioCervejaCianeto de potássioCiclo-hexanolCloreto de alumínioCloreto de amôniaCloreto de bárioCloreto de cálcioCloreto de etila

NBR4442112111112124141244412141111211111

F E1111111311141144411113211131111113111

CR4242112212111112141244411111111211112

SBR4342224114112144142444412131111411112

NR4342113114111144142444412131111411111

S I4444213114211121141112412131111423114

59


FluidoCloreto de etilenoCloreto de magnésioCloreto de metilenoCloreto de potássioCloreto de sódioCloro (seco)Cloro (úmido)ClorofórmioDecalinDibutil ftalatoDióxido de enxofre (seco)Dióxido de enxofre (úmido)Dissulfeto de carbonoDowtherm AEsgoto sanitárioEtanoEtanolÉter dibutílicoÉter etílicoÉter metílicoEtileno glicolFenolFluoreto de alumínioFormaldeídoFosfato de cálcioFreon 12Freon 22Gás carbônicoGás liquefeito de petróleoGás naturalGasolinaGlicerinaGlicoseHeptanoHidrogênioHidróxido de amônia (concentrado)Hidróxido de cálcio

NBR4141143444444411143114141141111111141

F E1121111112441111334111341142111111111

CR4141124444114222144312142111212112111

SBR4141143444244414144114141112424114231

NR4141143444244414144114241212424114231

S I4141143443223414144114241442314114313

60


FluidoHidróxido de magnésioHidróxido de potássioHidróxido de sódioHipoclorito de cálcioHipoclorito de sódioIsso-octanoIeiteMercúrioMetanoMetanolMetil butil cetonaMetil butil cetona ( MEK )Metil isobutil cetona ( MIBK )Metil isopropril cetonaMetil salicilatoMonóxido de carbonoNaftaNeonNitrato de alumínioNitrato de potássioNitrato de prataNitrogênioOctanoÓleo bunkerÓleo combustívelÓleo combustível ácidoÓleo cruÓleo de amendoimÓleo de cocoÓleo de linhaçaÓleo de madeiraÓleo de milhoÓleo de olivaÓleo de sojaÓleo dieselÓleo hidráulico ( mineral )Óleo lubrificante

NBR2222211111444441211121211121111111111

F E1411111112444431113111111111111111111

CR1112211121444441411111441243312321322

SBR2222241141444432411111444444444444444

NR2212241141444432411111444444444444444

S I3312241341444431412111424141114111424

61

FluidoÓleo para turbinaÓleo siliconeÓleo vegetalÓleos mineraisOxigênioOxigênio ( 100-200’C )Oxigênio líquidoOzonaPentanoPercloroetilenoPeróxido de hidrogênioPetróleoPropanoQueroseneSilicato de cálcioSilicato de sódioSoluções cáusticasSolventes cloradosSulfato de alumínioSulfato de amôniaSulfato de cobreSulfato de magnésioSulfato de sódioSulfato de zincoSulfito de magnésioTetracloreto de carbonoTetracloroetanoThinnerToluenoTricloroetanoTricloroetilenoUísqueVaporVinagreVinhoXilenoXilol

NBR1111242412211111241111111244443112144

F E1111121111111111211411111112211111111

CR4131141314222211241111111444444112144

SBR4144444434244411242222222444444122144

NR4144241444244411141122222444444122144

S I4312112144144433241311111434444111144


62

63

CAPÍTULO

4

JUNTAS EMPAPELÃO HIDRÁULICO

1. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT

São fabricados a partir da vulcanização sob pressão de Elastômeros com fibrasminerais ou sintética. Por serem bastante econômicos em relação ao seu desempenho,são os materiais mais usados na fabricação de juntas industriais, cobrindo ampla faixade aplicação. Suas principais características são:

• Elevada resistência ao esmagamento• Baixo relaxamento (creep relaxation )• Resistência a altas temperaturas e pressões• Resistência a produtos químicos

2. COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS

Na fabricação do papelão hidráulico, fibras de amianto ou sintéticas, como aaramida (Kevlar*), são misturados com Elastômeros e outros materiais, formandouma massa viscosa. Esta massa é calandrada a quente até a formação de uma folhacom as características físicas e dimensões desejadas.

A fibra, o elastômero ou a combinação de Elastômeros, aditivos, a temperaturae o tempo de processamento são combinados de forma a resultar em um papelãohidráulico com características específicas para cada aplicação.(*Marca registrada da E. I. Du Pont de Nemours, EUA)

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2.1 FIBRAS

As fibras possuem a função estrutural, determinando, principalmente, ascaracterísticas de elevada resistência mecânica dos papelões hidráulicos.

Nos papelões à base de amianto, o problema de riscos pessoais aos usuários ébastante reduzido, por estarem as fibras totalmente impregnadas por borracha.

Os papelões à base de fibras sintéticas são totalmente “sem-amianto”, dandobastante segurança aos usuários.

Importante: recomenda-se o uso correto dos papelões à base de amianto; olixamento, raspagem ou qualquer processo que provoque poeira, deve ser feitoevitando-se sua inalação, usando-se máscaras com filtros descartáveis. As roupas detrabalho devem ser guardadas e lavadas em separadas das demais. Maioresinformações para o manuseio e uso correto de produtos de amianto, podem ser obtidasno Anexo 12 da NR 15 da Portaria 3214 de 8/06/1978 do Ministério do Trabalho.

2.2 ELASTÔMEROS

Os Elastômeros, vulcanizados sob pressão com as fibras, determinam aresistência química do papelão hidráulico, dando-lhe também as suas característicasde flexibilidade e elasticidade. Os Elastômeros mais usados são:

• Borracha natural ( NR ): produto natural extraído de plantas tropicais,apresenta excelente elasticidade, flexibilidade, baixa resistência química e àtemperatura.

• Borracha estireno-butadieno ( SBR ): também conhecida como “borrachasintética”, foi desenvolvida como alternativa à borracha natural, possuindocaracterísticas similares.

• Cloropreno ( CR ): mais conhecido pelo seu nome comercial, Neoprene*,possui excelente resistência a óleos, gasolina, solventes de petróleo e ao ozônio.

• Borracha nitrílica ( NBR ): superior às borrachas SBR e CR em relação aprodutos químicos e temperatura. Tem excelente resistência a óleos, gasolina,solventes de petróleo, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, solventes clorados eóleos vegetais e animais.

• Hypalon: possui excelente resistência química inclusive aos ácidos eálcalis.

2.3 REFORÇO METÁLICO

Para elevar a resistência mecânica, os papelões hidráulicos podem ser reforçadoscom tela metálica. Estes materiais são recomendados para aplicações onde a juntaestá sujeita a tensões mecânicas altas. A tela é normalmente de aço carbono, podendo,entretanto, ser usado aço inoxidável, para melhor resistir ao fluido vedado.

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Juntas de papelão hidráulico com inserção metálica apresentam umaselabilidade menor, pois a inserção da tela possibilita um vazamento através daprópria junta. A tela metálica também dificulta o corte da junta e deve ser usadasomente quando estritamente necessário.

2.4 ACABAMENTO

Os diversos tipos de papelão hidráulico são fabricados com dois acabamentossuperficiais, ambos com o carimbo do tipo e marca Teadit:

• Natural: permite uma maior aderência ao flange.• Grafitado: evita a aderência ao flange, facilitando a troca da junta,

quando esta é feita com freqüência.

2.5 DIMENSÕES DE FORNECIMENTO

Os papelões hidráulicos Teadit são normalmente comercializados em folhas de1500 mm por 1600 mm. Sob encomenda podem ser fornecidos em folhas de 1500 mmpor 3200 mm. Alguns materiais também podem ser fabricados em folhas de 3000 mmpor 3200 mm.

2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

As associações normalizadoras e os fabricantes, desenvolveram vários testespara permitir a uniformidade de fabricação, determinação das condições, limites deaplicação e comparação entre materiais de diversos fabricantes.

2.6.1 COMPRESSIBILIDADE E RECUPERAÇÃO

Medida de acordo, com a Norma ASTM F36A, é a redução de espessura domaterial, quando submetido a uma carga de 5000 psi ( 34.5 MPa ) expressa como umaporcentagem da espessura original. Recuperação é a retomada da espessura quando acarga sobre o material é retirada, expressa como porcentagem da espessura comprimida.

A compressibilidade indica a capacidade do material de se acomodar àsimperfeições dos flanges. Quanto maior a compressibilidade, mais facilmente omaterial preenche as irregularidades.

A recuperação indica a capacidade do material em absorver os efeitos dasvariações de pressão e temperatura.

2.6.2 SELABILIDADE

Medida de acordo com a Norma ASTM F37, indica a capacidade de vedar sobcondições controladas de laboratório com isoctano, pressão de 1atm e de carga doflange variando de 125 psi (0.86 MPa) a 4000 psi (27.58 MPa).

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2.6.3 RETENÇÃO DE TORQUEMedida de acordo com a ASTM F38, indica a capacidade do material em

manter o aperto ao longo do tempo, expressa como uma percentagem de perda decarga inicial. Um material estável retém o torque após uma perda inicial, ao contráriode um material instável que apresenta uma contínua perda, causando uma degradaçãoda vedação, com o tempo. A pressão inicial de teste é de 21 MPa, temperatura 100o Ce tempo 22 horas. Quanto maiores a espessura do material e temperatura de operação,menor a retenção de torque. As Normas DIN 52913 e BS 2815 estabelecem os métodos demedição da Retenção de Torque.

2.6.4 IMERSÃO EM FLUIDOMedida de acordo com a Norma ASTM F146, permite verificar a variação do

material, quando imerso em fluidos por tempo e temperatura determinados. Os fluidosde testes de imersão mais comuns são o óleo IRM 903, à base de petróleo e o ASTMFuel B, composto de 70% isoctano e 30% tolueno e também imersão em ácidos. Sãoverificadas variações de compressibilidade, recuperação, aumento de espessura,redução de resistência à tração e aumento de peso.

2.6.5 RESISTÊNCIA À TRAÇÃOMedida de acordo com a Norma ASTM F152, é um parâmetro de controle de

qualidade, e seu valor não está diretamente relacionado com as condições deaplicação do material.

2.6.6 PERDA POR CALCINAÇÃOMedida pela Norma ASTM F495 indica a porcentagem de material perdido ao

calcinar o material.

2.6.7 DIAGRAMA PRESSÃO X TEMPERATURANão havendo teste internacionalmente adotado para estabelecer os limites de

operação dos materiais para juntas, a Teadit desenvolveu procedimento específicopara determinar a pressão máxima de trabalho, em função da temperatura. O fluidode teste é o Nitrogênio.

3. PROJETO DE JUNTAS COM PAPELÃO HIDRÁULICO

3.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS

Ao iniciarmos o projeto de uma junta, devemos, em primeiro lugar, verificar seas condições operacionais são adequadas ao uso de papelão hidráulico. A pressão etemperatura de trabalho, devem ser comparadas com as máximas indicadas pelofabricante.

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Para os Papelão Hidráulicos Teadit do tipo NA (Não Amianto), foramdeterminadas as curvas P x T que representam o comportamento do material,considerando a ação simultânea da pressão e temperatura. As curvas P x T sãodeterminadas com Nitrogênio e junta na espessura de 1.6 mm. Para determinar se umacondição é adequada, dever-se verificar se a pressão e a temperatura de operaçãoestão dentro da faixa recomendada para o material, que é representada pela área sob acurva inferior do gráfico. Se o ponto cair na área entre as duas curvas é necessárioconsultar a Teadit pois, dependendo de outros fatores tais como tipo de fluido eexistência de ciclo térmico, o material pode ou não ser adequado para a aplicação.

3.2 RESISTÊNCIA QUÍMICA

Antes de decidirmos pelo uso de um tipo de papelão hidráulico, devemosverificar a sua resistência química ao fluido a ser vedado.

O Anexo 4.2, no final deste capítulo, apresenta a compatibilidade entre váriosprodutos e os diversos tipos de papelão hidráulico Teadit.

Importante : as recomendações do Anexo 4.2 são genéricas, portanto ascondições particulares de cada caso devem ser analisadas cuidadosamente.

3.3 TIPOS DE JUNTAS

3.3.1. TIPO 810 RF ( RAISED FACE )

O Tipo 810 ou RF ( Figura 4.1 ) é uma junta cujo diâmetro externo tangênciaos parafusos, fazendo-a auto-centrante ao ser instalada. É o tipo de junta mais usadoem flanges industriais por ser o mais econômico, sem perda de performance.

• Sempre que possível, deve-se usar o tipo RF, pois é mais econômico e,apresentando menor área de contato com o flange, tem maior facilidade deesmagamento.

Figura 4.1

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3.3.2. TIPO 820 FF ( FULL FACE )

O Tipo 820 ou FF ( Figura 4.2 ) é uma junta que se estende até o diâmetroexterno do flange. É normalmente usada em flanges de materiais frágeis ou de baixaresistência. Deve-se tomar bastante cuidado em esmagar adequadamente a junta,devido a sua maior área de contato.

Figura 4.2

3.3.3 TIPO 830 PARA TROCADORES DE CALOR

É bastante freqüente o uso de juntas em flanges não normalizados, como, porexemplo, nos espelhos de trocadores de calor. Neste caso, as recomendações deprojeto do Capítulo 2 deste livro, devem ser observadas cuidadosamente. A pressãomáxima de esmagamento não deve ultrapassar os valores indicados para cada tipo depapelão hidráulico.

3.4 DIMENSIONAMENTO PARA FLANGES NORMAS ASME

As juntas para uso em flanges ASME, estão dimensionadas na Norma ASMEB16.21, Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges. Nesta norma estão as dimensõesdas juntas para diversos tipos de flanges, usados em tubulações e equipamentosindustriais, conforme Anexos 4.3 a 4.10.

3.5 DIMENSIONAMENTO PARA FLANGES NORMA DIN

As dimensões da juntas conforme Norma DIN 2690 estão no Anexo 4.11.

3.6 DIMENSIONAMENTO PARA OUTRAS NORMAS

Outras associações normalizadoras também especificam as dimensões parajuntas. As normas BS e JIS da Inglaterra e Japão, respectivamente, são usadas emequipamentos projetados nestes países. Seu uso é bastante restrito no Brasil.

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3.7 TOLERÂNCIAS

As tolerâncias de fabricação com base na Norma ASME B16.21 estão naTabela 4.1.

Tabela 4.1Tolerâncias de Fabricação

4. JUNTAS DE GRANDES DIMENSÕES

Quando as dimensões da junta forem maiores que a folha de papelãohidráulico, ou se, devido a razões econômicas, for necessário a sua fabricação emsetores, são usados dois tipos de emendas: cauda-de-andorinha e chanfrada.

4.1 CAUDA-DE-ANDORINHA

É a emenda mais usada em aplicações industriais, permitindo a fabricação dejuntas em qualquer tamanho e espessura, conforme mostrado na Figura 4.3. Cadaemenda macho e fêmea é ajustada de modo que haja um mínimo de folga. Ao montar,deve ser observada a indicação existente, evitando trocas de setores.

O dimensionamento da Cauda de Andorinha deve seguir as seguintesrecomendações:

Juntas com largura ( L ) menor ou igual a 200 mm:

A = B = C = (.3 a .4 ) L

Juntas com largura L maior que 200 mm:

A = (.15 a .2 ) L

B = (.15 a .25 ) L

C = (.25 a .3 ) L

Diâmetro Externo

Diâmetro Interno

Círculo de Furação

Centro a centro dos furos dos parafusos

Até 300 mm (12")

Acima de 300 mm (12")

Até 300 mm (12")

Acima de 300 mm (12")

+0 -1.5

+0 -3.0

± 1.5

± 3.0

± 1.5

± 0.8

Característica Tolerância - mm

70

Figura 4.3

4.2 CHANFRADA

Quando a força de esmagamento não for suficiente, podem ser feitasemendas chanfradas e coladas ( Figura 4.4 ). Devido à dificuldade de fabricação, só éviável este tipo construtivo para espessuras de, no mínimo, 3.2mm. Não érecomendável o uso deste tipo de emenda com Papelão Hidráulico com Amianto, aolixar a emenda pode-se gerar poeira, operação sujeita a controles de nível de fibras nomeio ambiente.

Figura 4.4

71

5. ESPESSURA

O Código ASME recomenda três espessuras para aplicações industriais:1/32" ( 0.8 mm ), 1/16" (1.6 mm ) e 1/8" ( 3.2 mm ). Ao especificar a espessura deuma junta, devemos levar em consideração, principalmente, a superfície de vedação.Como regra geral, recomenda-se que a junta seja de espessura apenas suficiente parapreencher as irregularidades dos flanges.

Aplicações práticas bem sucedidas recomendam que a espessura seja igual aquatro vezes a profundidade das ranhuras. Espessuras acima de 3,2 mm só devem serusadas quando estritamente necessário. Em flanges muito desgastados, distorcidos oude grandes dimensões, podem ser usadas espessuras de até 6.4 mm.

Para flanges com superfícies retificadas ou polidas, deve-se usar a menorespessura possível ( até 1.0 mm ). Não havendo ranhuras ou irregularidades para“morder”, a junta pode ser expulsa pela força radial provocada pela pressão interna.

6. FORÇA DE APERTO DOS PARAFUSOS

A força de aperto dos parafusos deve ser calculada de acordo com asrecomendações do Capítulo 2 deste livro. Esta força não deve provocar uma pressãode esmagamento excessiva extrudando a junta. A pressão máxima de aperto, dependeda espessura e da temperatura de trabalho da junta. Na temperatura ambiente apressão máxima de esmagamento recomendada é de 210 MPa (30 000 psi).

7. ACABAMENTO DAS JUNTAS

O acabamento para a maioria das aplicações deve ser o natural. O uso deanti-aderentes como grafite, silicone, óleos ou graxas, diminuem o atrito com osflanges, dificultando a vedação e diminuindo a resistência a altas pressões.

O acabamento graf i tado só deve ser usado quando for f reqüente adesmontagem. Neste caso, recomenda-se a grafitagem em apenas um lado. Agrafitagem em ambos os lados só deve ser especificada em juntas para trabalho emtemperaturas muito elevadas, pois a grafite eleva a resistência superficial ao calor.

Não se recomenda a lubrificação com óleos ou graxas.

8. ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO DOS FLANGES

O acabamento da superfície do flange em contato com a junta deve ter umarugosidade suficiente para ‘morder’ a junta. É recomendado o ranhurado concêntricoou em espiral fonográfica especificado pelas Normas ASME B16.5 e MSS SP-6,normalmente encontrado nos flanges comerciais. Ambos são usinados por ferramentacom, no mínimo, 1.6 µm (1/16") de raio, tendo 45 a 55 ranhuras por polegada. Esteacabamento deve ter de 3.2 mm (125 µpol) Ra a 6.3 µm (250 µpol) Ra.

Ranhuras concêntricas em ‘V’ de 90o com passo de 0.6 a 1.0mm também sãoaceitáveis.

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Flanges com ranhuras em espiral são mais difíceis de vedar. Um esmagamentoinadequado pode permitir um ‘canal de vazamento’ através da espiral.

Riscos radiais são difíceis de vedar e devem ser evitados.

9. ARMAZENAMENTO

O papelão hidráulico em folhas, bem como juntas já cortadas, não deve serarmazenado por longos períodos. O elastômero usado como ligante, provoca o“envelhecimento” do material com o tempo, alterando as suas características físicas.

Ao armazenar deve-se escolher um local fresco, seco e sem luz solar direta.Evitar contato com a água, óleos e produtos químicos. As folhas e juntas de papelãohidráulico devem ser mantidas de preferência, deitadas, sem dobras ou vincos. Evitarpendurar ou enrolar, para não provocar deformações permanentes.

10. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT SEM AMIANTO

Os Papelões Hidráulicos sem Amianto, para aplicações industr iais ,disponíveis no mercado por ocasião da publicação de livro, estão relacionados aseguir. Por ser um produto em constante evolução, novas formulações sãocontinuamente oferecidas aos usuários.

10.1 Papelão hidráulico NA 1000Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR. Indicado paraderivados de petróleo, solventes, vapor saturado e produtos químicos emgeral.Cor: verde.Classificação ASTM F104: 713100E33M9

10.2. Papelão hidráulico NA 1000MPapelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR com inserçãode tela metálica. Indicado para derivados de petróleo, solventes, vapor saturado eprodutos químicos em geral.Cor: verde.Classificação ASTM F104: 713230E23M6

10.3 . Papelão hidráulico NA 1002Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR. Indicado paraderivados de petróleo, água, vapor saturado, gases e produtos químicos emgeral.Cor: verde.Classificação ASTM 712120E22M5

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Gráfico P x T para NA 1002

10.4 Papelão hidráulico NA 1020Papelão hidráulico para uso geral à base de fibra aramida e borracha SBR.Indicado para vapor saturado, gases, ácidos moderados, álcalis e produtosquímicos em geral.Cor: branco.Classificação ASTM F104: 712940E44M5Aprovação KTW para uso com água potável.


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10.5 Papelão hidráulico NA 1040Papelão hidráulico universal de fibra celulose e borracha NBR. Indicado paraderivados de petróleo, água e produtos químicos em geral a baixatemperatura.Cor: vermelho.Classificação ASTM 712990E34M4


10.6 Papelão Hidráulico NA 1100Papelão hidráulico universal de elevada resistência térmica e isento de amianto.Contém fibra de carbono e grafite, unidos com borracha NBR.Indicado para óleos quentes, solventes, água, vapor e produtos químicos emgeral.Cor: preta.Classificação ASTM F104: 712120E23M6Aprovações: DVGW e KTW.


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10.7 Papelão Hidráulico NA 1060 FDAPapelão hidráulico isento de amianto a base de fibra aramida e borrachaSBR. Indicado para trabalhar com alimentos, remédios e outros produtos quenão podem sofrer contaminação.Cor: branco.Classificação ASTM F104: 712940E34M9Atende os requisitos da Food and Drug Administration – USA (FDA) para uso emcontato com alimentos e produtos farmacêuticos.

10.8 Papelão hidráulico NA 1085Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha Hypalon (CSM). Apresentaexcelente resistência química e mecânica. Desenvolvido para trabalhar comácidos fortes e produtos químicos em geral.Cor: azul cobalto.Classificação ASTM F104: 712000E00M5


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11. PAPELÕES HIDRÁULICOS COM AMIANTO

Os Papelões Hidráulicos com Amianto, para aplicações industriais,disponíveis no mercado por ocasião da publicação deste livro, estão relacionados aseguir.

11.1 . Papelão Hidráulico AC 83Papelão hidráulico com amianto e liga especial de borracha resistente aosácidos e bases, fortes e moderados amplamente usado na indústria química.Cor: azul.Classificação ASTM F104: F112000E00-M6.

Propriedades físicas após imersão em ácidos: 5 horas a 23o C Propriedade Sulfúrico 25% Nítrico 25% Clorídrico 25%

Aumento de peso (%) 12 7 4 Aumento de espessura (%) 13 8 4

11.2. Papelão Hidráulico S 1212Papelão hidráulico universal com amianto e borracha NBR para uso comóleos quentes, gasolina, combustíveis, solventes e gases.Cor: verde.Classificação ASTM F104: F112200E33-M6.

11.3. Papelão Hidráulico S 1200Papelão hidráulico universal com amianto, borracha NBR e inserção de telametálica para uso com óleos quentes, gasolina, combustíveis, solventes e gases.Cor: verde.Classificação ASTM F104: F112230E34-M9.

11.4. Papelão hidráulico U 60Papelão hidráulico para serviços gerais com amianto e borracha SBR.Recomendado para água, vapor, gases e uma ampla faixa de produtosquímicos e compostos orgânicos.Cor: preta.Classificação ASTM F104: F112950E59-M6.

11.5. Papelão hidráulico U 60MPapelão hidráulico para serviços gerais com amianto, borracha SBR einserção de tela metálica. Recomendado para água, vapor, gases e umaampla faixa de produtos químicos e compostos orgânicos.Cor: preta.Classificação ASTM F104: F112940E55-M9

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11.6. Papelão hidráulico U 90Papelão hidráulico especial com amianto e borracha SBR, para vapor aaltas pressões e temperaturas, ácidos e álcalis moderados e produtosquímicos em geral.Cor: prata.Normas atendidas: - ASTM F 104: F112940E39-M7.

11.7 Papelão hidráulico V 15V15 é um papelão hidráulico composto de amianto e borracha SBR fabricadopor meio de calandragem sob alta pressão e temperatura e com um rigorosocontrole de qualidade.Cor: vermelha.Classificação ASTM F104: F119000E00-M9.

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Temperatura limite - oC

Pressão limite – bar

3802009040

1.6312 - 23

5013361315-

202637

0.80

380200100401.9

10 - 2040

18.53720152015---

40024011050

1.757 - 17

4511.534121015152528

0.25

3802707050

1.947 - 17

4513.028402030302238

0.25

21020050201.8

5 - 1545

9.730252025202626

0.25

45027013070

1.655 - 15

501550151515152235

0.20

3802707050

1.957 – 17

4513.529302030202039

0.25

MáximaUso contínuoMáximaUso contínuo

Densidade – g/cm 3

Compressibilidade – ASTM F36A - %Recuperação – ASTM F36A - %Resist. tração transversal ASTM F152 - MPaPerda por calcinação - % máximoAumento de espessuraASTM F 146 - % máximoAumento de pesoASTM F 146 - % máximo

IRM903Fuel BIRM903Fuel B

Perda de torque ASTM F 38 - %Retenção de torque DIN 52913 - MPaSelabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F38 – ml/h

Características Físicas

NA

100

0

NA

100

0M

NA

100

2

NA

102

0

NA

104

0

NA

110

0

NA

1060

FD

ACaracterísticas Físicas

Temperatura limite - oC

Pressão limite – bar

Densidade – g/cm 3

Compressibilidade – ASTM F36A - %Recuperação – ASTM F36A - %Resist. tração transversal ASTM F152 - MPaPerda por calcinação - %Aumento de espessuraconcentração 25% a 23 o C% máximoAumento de peso concentração25% a 23o C% máximoPerda de torque ASTM F 38 - %Selabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F38 – ml/hRetenção de torque DIN 52913 - MPa

H2SO4

HNO3

HClH2SO4

HNO3

HCl

MáximaUso contínuoMáximaUso contínuo

24020068501.7

5 – 1540

1437665665260.228

NA

108

5

Anexo 4.1Características Físicas - Papelões Não Amianto

79

Características Físicas

Temperatura máxima - oCPressão máxima - barDensidade – g/cm 3

Compressibilidade – ASTM F36A - %Recuperação – ASTM F36A - %Resist. tração transversal ASTM F152 - MPaAumento de espessuraASTM F 146 - %Aumento de pesoASTM F 146 - %

IRM903Fuel BIRM903Fuel B

450851.8115718

Not

a 1

5401401.81260279111111

5402102.11452279

131110

5401001.813541827182416

5401402.013532230172513

5902102.08

552936212413

200152.019357

AC

83

S 12

12

S 12

00

U 6

0

U 6

0M

U 9

0

V 1

5

Características Físicas - Papelões Com Amianto

Nota 1: na descrição do produto estão o aumento de espessura e de peso com ácidos.

80

Anexo 4.2

Tabela de RecomendaçõesPapelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado.B: depende das condições de trabalho, recomenda-se consultar o fabricanteC: não-recomendado

Fluido

Acetamida

AcetaldeídoAcetato de AlumínioAcetato de AmilaAcetato de Butila

Acetato de EtilaAcetato de PotássioAcetilenoAcetona

Ácido Acético (T 90ºC)Ácido Acético (T 90ºC)Ácido Adípico

Ácido BenzóicoÁcido BóricoÁcido CítricoÁcido Clorídrico 10%

Ácido Clorídrico 37%Ácido CrômicoÁcido EsteáricoÁcido Fluorídrico

Ácido FórmicoÁcido FosfóricoÁcido Lático 50%Ácido Maléico

Ácido Nítrico 50% (T 50ºC)Ácido Nítrico 50%

NA1000NA1000M

A

BAB

BCAA

CACA

BAAA

CCA

CBBA

ACC

NA1002

A

BABB

CAAC

ACA

BAAA

CCAC

BBAA

CC

NA1020

CBAB

CCBA

BACB

BAA

CCCA

CACA

CCC

NA1040

ABB

BCCB

ACAC

ACAA

BCC

ACCC

BACC

NA1060

CBA

BCC

BABA

CBBA

ACCC

BCA

CACC

C

NA1085

BB

ABC

CCAB

AAAB

AAAA

BAC

AAAC

AC

NA1100NA1092

AB

ABBC

AACA

CAB

AAAC

CACB

BAAC

C

81

Fluido

Ácido Oléico

Ácido Oxálico

Ácido Palmítico

Ácido Sulfúrico 90%

Ácido Sulfúrico 95%

Ácido Sulfúrico oleum

Ácido Sulfuroso

Ácido Tânico

Ácido Tartárico

Água

Água de Alimentação deCaldeiraÁgua do Mar

Aguarrás

Álcool Isopropilico

Amônia – Fria (Gás)

Amônia – Quente (Gás)

Anilina

Ar

Benzeno

Bicarbonato de Sódio

Bissulfito de Sódio

Butadieno

Butano

Butanol

Butanona (MEK)

Carbonato de Amônia

Carbonato de Sódio

Ciclohexano

Ciclohexanol

Ciclo-hexanona

Cloreto de Alumínio

Cloreto de Amônia

Cloreto de Bário

A

B

A

C

C

C

B

A

A

A

A

A

A

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C

A

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C

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A

C

B

C

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

B

A

C

C

A

A

B

C

A

A

A

C

B

B

C

C

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

C

B

A

C

B

A

C

C

A

C

A

A

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

B

C

A

A

A

A

A

A

C

A

A

B

C

A

C

A

A

B

A

A

C

C

A

C

B

C

A

A

A

A

B

A

C

C

C

B

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

A

A

C

C

A

A

A

C

A

A

A

NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085NA1000NA1000M

NA1100NA1092

Anexo 4.2 (Continuação)Tabela de Recomendações

Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

82

Fluido NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085NA1000NA1000M

Cloreto de Cálcio

Cloreto de Etila

Cloreto de Magnésio

Cloreto de Metila

Cloreto de Potássio

Cloreto de Sódio (T<50ºC)

Cloro (Seco)

Cloro (Úmido)

Clorofórmio

Condensado

Creosato

Cresol

Decano

Dicromato de Potássio

Dimetilformamida

Dióxido de Carbono

Dióxido de Cloro

Dióxido de Enxofre

Dissulfeto de Carbono

Estireno

Etano

Etanol

Éter de Petróleo

Éter Etílico

Etileno

Etileno Glicol

Fenol

Formaldeído

Freon 12

Freon 22

Freon 32

Gás Natural - GLP

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

B

C

A

C

B

C

C

B

A

C

C

B

A

C

B

A

A

A

B

A

C

A

C

A

A

C

C

C

A

A

C

A

A

C

A

C

C

C

C

C

B

A

C

B

A

C

B

A

C

A

B

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

B

C

A

C

B

C

C

B

A

C

C

B

A

C

B

A

A

A

B

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

A

C

A

C

B

C

C

B

A

A

B

B

A

C

B

A

A

A

C

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

NA1100NA1092



83

Gasolina

Glicerina

Glicol

Graxa

Heptano

Hexano

HidrogênioHidróxido de Amônia 30% (T<50ºC)

Hidróxido de Magnésio(T<50ºC)Hidróxido de Potássio(T<50ºC)

Hidróxido de Cálcio (T<50ºC)


Hidróxido de Sódio (T<50ºC)

Hidróxido de Sódio (T≥50ºC)

Hipoclorito de Cálcio

Isooctano

Metano

Metanol

Nafta

Nitrato de Potássio

Nitrobenzeno

Nitrogênio

Octano

Óleo Diesel

Óleo de Rícino

Óleo de Silicone

Óleo de Transformador

Óleo Hidráulico – Base Petróleo

Óleo Mineral

Óleo Térmico Dowtherm

Oxigênio

Ozônio

Pentano

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

C

A

A

C

C

C

A

C

A

B

B

B

C

C

C

C

A

C

B

C

A

C

C

A

A

C

C

C

C

C

C

C

A

A

A

A

B

B

A

B

A

C

C

C

C

C

A

B

A

A

B

C

A

B

A

A

A

A

A

A

C

C

C

B

C

A

A

C

C

C

A

C

A

B

B

B

C

C

C

C

A

C

B

C

A

C

C

A

A

C

C

C

C

C

C

C

C

A

A

C

B

A

A

A

A

A

A

A

C

A

A

B

A

B

A

C

A

B

B

A

A

B

B

B

C

B

B

B

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

NA1100NA1092



84




Petróleo

Piridina

Propano

Propileno

Querosene

Salmoura

Silicato de Sódio

Sulfato de Alumínio

Sulfato de Cobre (T<50ºC)

Sulfato de Magnésio

Sulfato de Sódio

Sulfeto de Sódio

Tetracloreto de Carbono

Tetracloro-eteno

Tolueno

Tricloro-trifluor-etano

Trietanolamina – TEA

Vapor de água saturado

Xileno

Percloroetileno

Permanganato de PotássioPeróxido de Hidrogênio<30%

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

C

B

B

B

C

C

C

C

A

A

B

A

A

A

A

C

C

C

C

B

A

C

C

A

A

A

C

B

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

C

B

C

C

B

B

B

C

C

C

C

A

A

B

A

A

A

A

C

C

C

C

B

A

C

C

B

B

B

C

B

C

B

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

C

A

B

C

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

NA1100

NA1092

85

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

FFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRF

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

3.501.883.882.254.252.624.633.005.003 .386.004.127.004.887.505.388.506.389.006.88

10.007.75

11.008.75

13.5011.0016.0013.3819.0016.1321.0017.7523.5020.2525.0021.6227.5023.8832.0028.25

3.752.124.622.624.882.885.253.256.123.756.504.387.505.128.255.889.006.50

10.007.1211.008.50

12.509.88

15.0012.1217.5014.2520.5016.6223.0019.1225.5021.2528.0023.5030.5025.7536.0030.50

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

2.62

3.25

3.50

3.88

4.50

5.00

5.88

6.62

7.25

7.88

9.25

10.62

13.00

15.25

17.75

20.25

22.50

24.75

27.00

32.00

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

16

16

20

20

24

24

24

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

0.62

0.75

0.75

0.75

0.88

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

1.38

1.62

DiâmetroNominal

JuntaTipo

DiametroInterno

Diametro Externo Circulo Furação No de Furos Diametro Furos150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi

ANEXO 4.3Dimensões das juntas FF e RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.5

Classes 150 e 300 psi - dimensões em polegadas

86

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

400

2.12

2.62

2.88

3.25

3.75

4.38

5.12

5.88

6.38

7.00

8.38

9.75

12.00

14.12

16.50

19.00

21.12

23.38

25.50

30.25

600

2.12

2.62

2.88

3.25

3.75

4.38

5.12

5.88

6.38

7.62

9.50

10.50

12.62

15.75

18.00

19.38

22.25

24.12

26.88

31.12

900

2.50

2.75

3.12

3.50

3.88

5.62

6.50

6.62

-

8.12

9.75

11.38

14.12

17.12

19.62

20.50

22.62

25.12

27.50

33.00

Diâmetro ExternoDiâmetroInterno

DiâmetroNominal

Anexo 4.4

Dimensões das juntas RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.5 -Classes 400, 600 e 900 psi - dimensões em polegadas

87

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

3.50

3.88

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

8.50

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

3.75

4.62

4.88

5.25

6.12

6.50

7.50

8.25

9.00

10.00

11.00

12.50

15.00

-

-

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

-

-

0.62

0.75

0.75

0.75

0.88

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.00

-

-

2.62

3.25

3.50

3.88

4.50

5.00

5.88

6.62

7.25

7.88

9.25

10.63

13.00

-

-

DiâmetroNominal

Diam.Int. Diam.

Ext.NúmeroFuros

Diam.Furo

Diam.Circ.

Furação

Diam.Ext.

NúmeroFuros

Diam.Furo

Diam.Circ.

Furação

Classe 150 Classe 300

Anexo 4.5

Dimensões das juntas FF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.24em Liga de Cobre Fundido Classes 150 e 300 psi - dimensões em

polegadas

88

22 (1)

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

22.00

26.00

28.00

30.00

32.00

34.00

36.00

38.00

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

54.00

56.00

58.00

60.00

26.00

30.50

32.75

34.75

37.00

39.00

41.25

43.75

45.75

48.00

50.25

52.25

54.50

56.50

58.75

61.00

63.25

65.50

67.50

300

27.75

32.88

35.38

37.50

39.62

41.62

44.00

41.50

43.88

45.88

48.00

50.12

52.12

54.25

56.25

58.75

60.75

62.75

64.75

400

27.63

32.75

35.12

37.25

39.50

41.50

44.00

42.26

44.58

46.38

48.50

50.75

53.00

55.25

57.26

59.75

61.75

63.75

66.25

600

28.88

34.12

36.00

38.25

40.25

42.25

44.50

43.50

45.50

48.00

50.00

52.26

54.75

57.00

59.00

61.25

63.50

65.50

67.75

150DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

Anexo 4.6

Dimensões das juntas RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.47Série A

Classes 150, 300, 400 e 600 psi - dimensões em polegadas

Nota 1: o flange de 22" está incluído apenas como referência pois não pertence à ASME B16.47.

89

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

26.00

28.00

30.00

32.00

34.00

36.00

38.00

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

54.00

56.00

58.00

60.00

75

27.88

29.88

31.88

33.88

35.88

38.31

40.31

42.31

44.31

46.50

48.50

50.50

52.50

54.62

56.62

58.88

60.88

62.88

150

28.56

30.56

32.56

34.69

36.81

38.88

41.12

43.12

45.12

47.12

49.44

51.44

53.44

55.44

57.62

59.62

62.19

64.19

300

30.38

32.50

34.88

37.00

39.12

41.25

43.25

45.25

47.25

49.25

51.88

53.88

55.88

57.88

61.25

62.75

65.19

67.12

400

29.38

31.50

33.75

35.88

37.88

40.25

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

600

30.12

32.25

34.62

36.75

39.25

41.25

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Anexo 4.7

Dimensões das juntas RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.47Série B

Classes 75, 150, 300, 400 e 600 psi - dimensões em polegadas

90

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

1/4

3/81/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

0.56

0.69

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

2.50

2.50

3.50

3.88

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

9.00

10.00

11.00

13.60

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

0.44

0.44

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.69

1.69

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

DiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam. Circ.Furação

Anexo 4.8

Dimensões das juntas FF conforme ASME B16.21 para flanges MSS SP-51Classe 150LW - dimensões em polegadas

91

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

30

36

42

48

54

60

72

84

96

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

30.00

36.00

42.00

48.00

54.00

60.00

72.00

84.00

96.00

6.88

7.88

8.88

11.12

13.63

16.38

18.00

20.50

22.00

24.25

28.75

35.12

41.88

48.50

55.00

61.75

68.12

81.38

94.25

107.25

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

38.75

46.00

53.00

59.50

66.25

73.00

86.50

99.75

113.25

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

28

32

36

44

44

52

60

64

68

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

36.00

42.75

49.50

56.00

62.75

69.25

82.50

95.50

108.50

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam.Circ.

Furação

Juntas RF Juntas FF

Anexo 4.9

Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1Classe 25 de Ferro Fundido - dimensões em polegadas

92

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno Diâmetro

ExternoDiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam.Circ.

Furação

Juntas RF Juntas FF

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

3 ½

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

30

36

42

48

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

30.00

36.00

42.00

48.00

2.62

3.00

3.38

4.12

4.88

5.38

6.38

6.88

7.75

8.75

11.00

13.38

16.12

17.75

20.25

21.62

23.88

28.25

34.75

41.25

48.00

54.50

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

8.50

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

38.75

46.00

53.00

59.50

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

28

32

36

44

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

1.62

1.62

1.62

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

36.00

42.75

49.50

56.00

Anexo 4.10

Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1Classe 125 de Ferro Fundido - dimensões em polegadas

93

Anexo 4.11Dimensões das juntas RF conforme DIN 2690 – dimensões em mm

4681015202532405065801001251501752002503003504004505006007008009001000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000

610141822283543496177901151411691952202743253684204705206207208209201020122014201620182020202220242026202820302032203420362038204020

129014901700190021002305250527052920312033203520373039304130

6-

28333843536375859511513215218220723726231837342347352857868078589099010901305152017201930213523452555276029703170338035903800

--

328378438490540595695810915101511201340154517701970218023802590279030103225

-----

1621922182482733303854454975576187358059101010112513401540176019602165237525852785

-------

2552853424024585155656257308309401040115013601575179520002230

----------

40-

384345506070829210712714216819522526729235341847554757262874585097010801190139516151830

------------

Usar ClassePN 6

Usar Classe PN 40

UsarClassePN 16

Diâmetro Externo – Classe PN1 e 2.5 10

-16-

2530

DiâmetroInternoDN

94

95

CAPÍTULO

5

JUNTAS EM PTFE

1. POLITETRAFLUOROETILENO - PTFE

Polímero desenvolvido pela Du Pont, que é comercializado com o nomeTeflon. Em razão da sua excepcional resistência química, é o plástico mais usado paravedações industriais. Os únicos produtos químicos que atacam o PTFE são os metaisalcalinos em estado líquido e o flúor livre.

O PTFE possui também excelentes propriedades de isolamento elétrico, anti-aderência, resistência ao impacto e baixo coeficiente de atrito.

Os produtos para vedação são obtidos a partir da sinterização, extrusão oulaminação do PTFE puro ou com aditivos, resultando produtos com característicasdiversas.

2. TIPOS DE PLACAS DE PTFE

Diferentes tipos de placas de PTFE são usadas na fabricação de juntas, paraaplicações onde é necessária elevada resistência ao ataque químico. Existem placascom propriedades diversas para atender as exigências de cada aplicação. Os tipos deplacas mais usados, as suas características, aplicações, vantagens e desvantagens sãodiscutidas nesta seção.

2.1. PLACA DE PTFE MOLDADA E SINTERIZADA

As placas de PTFE Moldadas e Sinterizadas foram as primeiras introduzidasno mercado. Elas são fabricadas a partir de resina de PTFE virgem ou reprocessada,sem cargas ou aditivos, em processo de moldagem em prensa e sinterização. Comoqualquer outro produto plástico, o PTFE possui uma característica de escoamentoquando submetido a uma força de compressão. Esta característica é extremamente

96

prejudicial ao desempenho de uma junta, obrigando reapertos freqüentes para reduzirou evitar vazamentos. Este escoamento é acentuado com a elevação da temperatura.

2.2. PLACA DE PTFE USINADA

Estas placas são fabricadas a partir da usinagem de um tarugo de PTFE virgemou reprocessado. Este processo foi desenvolvido para superar as dificuldades doprocesso de moldagem na fabricação de placas de maiores dimensões. Entretanto,estas placas possuem as mesmas deficiências de escoamento que as placas moldadas.

2.3. PLACA DE PTFE USINADA COM CARGA

Para reduzir o escoamento são usadas cargas minerais ou fibra de vidro. Emvirtude do processo de sinterização e usinagem esta adição não é suficiente parareduzir substancialmente o escoamento em temperaturas elevadas.

2.4. PLACA DE PTFE ADITIVADO – TEALON*

Para reduzir o escoamento um novo processo foi desenvolvido para produzirplacas de PTFE. Antes da sinterização as placas passam por um processo delaminação criando uma micro-estrutura altamente fibrilada. O escoamento tanto emtemperatura ambiente quanto em temperaturas elevadas é substancialmente reduzido.Para atender as diversas necessidades de resistência química, vários aditivos sãoadicionados durante o processo de fabricação, tais como Barita, Sílica ou micro-esferas ocas de vidro. Cada aditivo atende uma necessidade específica, mas podem serempregados na maioria das aplicações comuns. As placas de PTFE aditivadoTEALON* são analisadas detalhadamente na seção seguinte.

2.5. PTFE EXPANDIDO - QUIMFLEX

Como alternativa para reduzir o escoamento do PTFE foi desenvolvido oprocesso de expansão antes da sinterização. Neste processo materiais para juntas sãoexpandidos em uma direção (cordões ou fitas) ou em duas direções (placas). Osprodutos de PTFE Expandido possuem excelente resistência química e grandecompressibilidade. Na Seção 5 deste Capítulo são apresentados os diversos produtosde PTFE Expandido QUIMFLEX.

3. TEALON* – PLACAS DE PTFE ADITIVADO

As placas de PTFE Aditivado TEALON* foram desenvolvidas para atender osmais elevados requisitos exigidos na fabricação de juntas de PTFE. O seu processoúnico de fabricação permite obter uma estrutura altamente fibrilada que, em conjuntocom aditivos selecionados, resulta em um produto de excepcional qualidade.

As placas Tealon* são aditivadas com Barita, Sílica ou micro-esferas ocas devidro, conforme descrito a seguir

*TEALON é marca registrada da E.I. DuPont de Nemours e usada sob licença pela Teadit.

97

• Tealon* TF1570: placa de PTFE com micro-esferas ocas de vidro. Este aditivoproduz placas com elevada compressibilidade usadas em flanges frágeis ourevestidos, substituindo com vantagens as juntas tipo envelope. Soluçõescáusticas fortes podem atacar o vidro, por isso não é recomendado para estasaplicações. É fornecido na cor azul.

• Tealon* TF1580: placa de PTFE com Barita. Este material possui excepcionalresistência a agentes cáusticos fortes, como a Soda Cáustica. Também atende aosrequisitos da Food and Drug Administration (FDA) para serviços com alimentose remédios. De cor branca é utilizado para aplicações onde existe risco decontaminação do produto.

• Tealon* TF1590: placa de PTFE com Sílica. Produto indicado para serviços comácidos fortes. Também pode ser considerado um produto para serviço geral incluindosoluções cáusticas fracas. Fornecido na cor marrom.

3.1. TESTES DE DESEMPENHO

As placas de Tealon* foram submetidas a vários testes para comprovar as suasexcepcionais qualidades. A seguir estão os resultados destes testes.

3.1.1. COMPRESSÃO À QUENTE

Juntas de Tealon* TF1580, TF1590 e de placa de PTFE usinada dimensõesASME B16.21, DN 3/4” – Classe 150 psi foram submetidas a uma força deesmagamento de 10 MPa (1500 psi) por uma hora a 260º C. A Figura 5.1 mostra oresultado do teste, onde pode-se ver claramente o fenômeno do escoamento do PTFE.As juntas de Tealon* mantiveram a sua forma original.

Figura 5.1

3.1.2. IMERSÃO EM SODA CÁUSTICA A 110 ºC

Para verificar o desempenho em serviços com produtos cáusticos fortes amostrasde Tealon* TF1580 e TF1590 foram imersas em solução de soda cáusticaconcentrada a 33%, 110º C por 24 dias. Durante este período as alterações de massaforam registradas. A Figura 5.2 mostra o resultado do teste.

98

Figura 5.2

Como pode ser observado, o TF1580 mostrou a sua excepcional resistência,não sendo atacado pela soda cáustica. A Sílica do TF1590 foi atacada e, por estarazão, este material não é recomendado para serviço com soda cáustica quente.

3.1.3. IMERSÃO EM ÁCIDO SULFÚRICO A 85 ºC

O desempenho do Tealon* TF1580 e TF1590 em serviços com produtosácidos fortes foi constatado em imersão em solução de ácido sulfúrico concentrado a20%, 85º C por 8 dias. Durante este período as alterações de massa foram registradas.A Figura 5.3 mostra o resultado do teste.

99

Figura 5.3

3.1.4. VAZAMENTO COM CICLO TÉRMICO

Juntas de Tealon* TF1570 e de placa de PTFE sinterizado foram submetidas ateste de Selabilidade para comparar o seu desempenho com ciclo térmico.As juntasforam instaladas em condições silmilares, segundo o procedimento abaixo:• Instalar juntas com esmagamento de 35 MPa (5000 psi).• Aguardar 30 minutos e reaplicar a pressão de esmagamento de 35 MPa (5000

psi).• Elevar a temperatura para 200º C.• Pressurizar o aparelho de teste com 42 bar (600 psi) e fechar a entrada de

Nitrogênio até o final do teste.• Manter a temperatura constante de 200º C por 4 horas.• Desligar o sistema de aquecimento e deixar o dispositivo de teste esfriar.• Quando a temperatura atingir 30º C ligar novamente o sistema de aquecimento

até a temperatura atingir 200º C e manter por 30 minutos.• Este ciclo é repetido duas vezes.• Registrar a temperatura, pressão do N2 e pressão de esmagamento.

O resultado do teste está mostrado nos gráficos das Figuras 5.4 e 5.5. Aprimeira figura mostra que a queda de pressão do TF1570 é desprezível ao passo quea do PTFE sinterizado é de mais de 50% da pressão inicial. O motivo desta acentuada

100

perda é a redução na pressão de esmagamento provocada pela escoamento do PTFEsinterizado, conforme mostrado na Figura 5.5.

Este teste é uma demonstração prática das diferenças entre o PTFE sinterizadoe os produtos laminados como o Tealon. A estrutura fibrilada e os aditivos do Tealonreduzem significativamente o seu escoamento, um dos grandes problemas das juntasde PTFE.

Figura 5.4

Figura 5.5

101

3.1.5. RESISTÊNCIA À PRESSÃO (HOBT-2 TEST)

Juntas de TF1580 e TF1590 foram testadas pelo Tightness Testing andResearch Laboratory (TTRL) da Universidade de Montreal para verificar a suaresistência à pressão em temperatura elevada. O procedimento empregado foi o HotBlow-Out 2 (HOBT-2), cuja descrição sumária é a seguinte:

• Flanges ASME B16.5 DN 3” – Classe 150 psi.• Gás de teste: Hélio.• Pressão de teste: 435 psi.• Pressão de esmagamento da junta: 5000 psi.• Procedimento de tes te : a junta é insta lada e o disposi t ivo

pressurizado. Em seguida a temperatura é elevada até a junta falhar ouatingir a 360º C.

Os testes apresentaram os seguintes resultados:• TF1580: resistiu até 313º C.• TF1590: resistiu até o final do teste, atingindo a temperatura máxima

(360º C) sem falhar.

3.1.6. SERVIÇO COM GÁS QUENTE (DIN 3535 - DVGW)

Juntas de TF1580 e TF1590 foram testadas e aprovadas pelo DVGW – Deutscher Vereindes Gasund Wasserfaches e.V. para verificar o atendimento à Norma DIN 3535 queestabelece as condições de teste para serviço com gás quente.

3.1.7. SERVIÇO COM OXIGÊNIO (APROVAÇÃO BAM)

O Tealon TF1580 foi testado e aprovado pelo Bundesansalt fürMaterialforschung und –prüfung (BAM), de Berlim, Alemanha, para serviço com ooxigênio líquido ou gasoso pressão até 83 bar e 250º C.

3.1.8. SERVIÇO EM REFINARIAS E INDÚSTRIS QUÍMICAS (TA-Luft)

Juntas de TF1570, TF1580 e TF1590 foram testadas e aprovadas pelo StaatlicheMaterialprüfungsanstalt – Universität Stuttgart para verificar o atendimento à NormaVDI 2440, que estabelece critérios para aprovação de juntas para uso em refinarias depetróleo e indústrias químicas na Alemanha. O vazamento máximo admitido comHélio é de 10-4 mbar-l/(s-m).

3.2. PLACAS TEALON* TF1570

O Tealon* TF1570 em virtude da alta compressibilidade proporcionada pelaaditivação com micro-esferas ocas de vidro é indicado para trabalhar com flangesfrágeis, com revestimento de vidro ou que apresentem empenamentos ouirregularidades. É recomendado para serviços com ácidos fortes, produtos alcalinos,solventes, gases, água, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. Asprincipais características do Tealon* TF1570 estão na Tabela 5.1.

102

É fornecido na cor azul em placas de 1400 mm x 1500 mm nas espessuras de0.8 mm a 6.4 mm.


O Tealon* TF1580 é fabricado com resina de PTFE virgem e Barita. Érecomendado para serviços com produtos alcalinos e ácidos fortes, solventes, gases,água, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. Atende as exigências daFood and Drug Administration (FDA) para serviços com alimentos e remédios. Asprincipais características do Tealon* TF1580 estão na Tabela 5.1.

É fornecido na cor branca em placas de 1500 mm x 1500 mm nas espessurasde 0.8 mm a 6.4 mm.


O Tealon* TF1590 é fabricado com resina de PTFE virgem e Sílica. Érecomendado para serviços com ácidos fortes, produtos alcalinos moderados,solventes, gases, água, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. Entre osdiferentes tipos de Tealon* é o que tem o menor custo por placa. As principaiscaracterísticas do Tealon* TF1590 estão na Tabela 5.1.É fornecido na cor marrom em placas de 1500 mm x 1500 mm nas espessuras de 0.8 mma 6.4 mm.

Tabela 5.1Características típicas do Tealon*

TF1570

-210

+260

55

0 a 14

12 000

8 600

30 - 50

30

14

1.70

40

0.12

< .015

TF1580

-210

+260

83

0 a 14

12 000

8 600

4 - 10

40

14

2.90

11

.04

< .015

TF1590

-210

+260

83

0 a 14

12 000

8 600

7 - 12

40

14

2.10

18

.20

< .015

Método de Teste

-

-

-

-

ASTM F 36 A

ASTM F 36 A

ASTM 152

ASTM D 792

ASTM F 38

ASTM F 37A

DIN 3535

Temperatura minima (ºC)

Temperatura máxima (ºC)

Pressão máxima (bar)

Faixa de pH

Compressibilidade a 5000 psi (%)

Recuperação a 5000 psi (%)

Tensão de ruptura (MPa)

Peso específico (g/cm³)

Relaxamento (%)

Selabilidade (ml/h a 0.7 bar)

Selabilidade (cm³/min)

Fator P x T

(bar x ºC)

Espessura 1.5 mm

Espessura 3.0 mm

Características

Testes ASTM são em folhas com espessura 0.80 mm e os testes DIN em folhascom 1.5 mm de espessura

103

3.5. TABELA DE COMPATIBILIDADE QUÍMICA

O Anexo 5.1 apresenta a tabela de compatibilidade química dos diversos tiposde Tealon* com produtos químicos mais comuns na indústria.

3.6. FATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS

Os fatores para cálculo de aperto e projeto para espessura de 1.5 mm estão natabela 5.2.

Tabela 5.2Fatores para Cálculo

4. QUIMFLEX® - PTFE EXPANDIDO

Produto obtido a partir da extrusão e expansão do PTFE. Possui todas as suascaracterísticas de resistência química, mas, em virtude do processo de expansão eorientação das cadeias atômicas, tem o escoamento a frio substancialmente reduzido.

O processo de fabricação produz uma micro-estrutura fibrosa que confere aoQuimflex® uma elevada resistência a altas pressões, reduzindo a densidade original domaterial entre 50% a 70%. O PTFE expandido é altamente flexível, tem excelentemaleabilidade, se conformando facilmente às superfícies de vedação irregulares oudanificadas.

4.1. CARACTERÍSTICAS DO QUIMFLEX ®

As principais características do Quimflex® estão listadas a seguir:

• PTFE puro, sem aditivos ou cargas, para maior resistência aos produtosquímicos. Faixa de pH de 0 a 14.

Propriedademy (psi)Gb (psi)aGs (psi)

TF15702

15002440.31

1.28 x 10- 2

TF15802

1800114

0.4471.6 x 10- 3

TF15904.4

2500260

0.3516.3

104

• Faixa de temperatura de –240º C a +270º C, em serviço contínuo ou até+310o C em picos (curtos períodos de tempo).

• Pressão de trabalho de vácuo a 200 bar.• Baixo relaxamento, dispensando o reaperto freqüente dos parafusos.• Elevada compressibilidade: muito usado em flanges delicados, como vidro,

cerâmica e PVC.• Conforma-se facilmente às irregularidades da superfície de vedação, como

riscos, marcas de corrosão e ondulações.• Juntas de PTFE expandido podem ser usadas de vácuo a alta pressão com

grande eficiência.• Fisiologicamente inerte: não tem cheiro ou sabor, não é tóxico ou

contaminante.• Não é atacado por microorganismos ou fungos.• Atende às exigências da FDA (Food and Drug Administration – USA) para

uso em contato com produtos alimentícios e medicamentos.• Não possui substâncias lixiviáveis.• Vida ilimitada, o Quimflex® não altera as suas propriedades com o tempo,

não envelhece ou deteriora.• Não é atacado por agentes atmosféricos e luz solar (UV).

4.2. TESTES E APROVAÇÕES

Diversos testes e aprovações para uso em gás, água potável, alimentos eoxigênio foram realizados pelas seguintes instituições independentes:

• BAM Tgb. No. 6228/89 4-2346: para uso em flanges face lisa ou macho efêmea de aço, cobre e ligas de cobre em oxigênio a pressões de até 100 bar etemperaturas de até 90o C.

• DVGW Reg. No. G88e089: para linhas de gás com pressão até 16 bar etemperaturas de –10o C a +50º C.

• FMPA Reg. No. V/91 2242 Gör/Gö: para uso em produtos alimentícios.• British Oxygen Corporation (BOC) Reg. No. 1592 4188/92: aprovação

inglesa para uso em oxigênio líquido e gasoso.• British Water Research Council (WRC) Reg. No. MVK/9012502: aprovação

inglesa para uso em água potável quente e fria.

4.3. JUNTA QUIMFLEX®

Uma das formas mais comuns do Quimflex® para uso em vedações industriaisé a de perfil retangular com auto-adesivo em um dos lados.

A extrusão e expansão produz fibras com orientação axial de elevadaresistência mecânica longitudinal. Durante o processo de esmagamento da junta omaterial reduz a sua espessura ao mesmo tempo que aumenta a sua largura. Aespessura final é bem reduzida diminuindo a força radial e, com isso, a tendência aexpulsar a junta (blow-out).

105

Por ser altamente flexível e de fácil aplicação, pode ser usado em flanges comformato irregular com bastante facilidade. A Figura 5.6 mostra uma típica aplicaçãode Quimflex®.

Diâmetro Nominal do Flangemm

até 50de 50 a 200de 200 a 600de 600 a 1500

maior do que 1500

Dimensão do perfillargura x espessura - mm

3 x 1.55 x 2.07 x 2.510 x 3.012 x 4.017 x 6.020 x 7.0

Tabela 5.3Dimensões dos Perfis

Para flanges padronizados as dimensões recomendadas estão na Tabela 5.3.Para flanges especiais a largura do Quimflex® deve ser de 1/3 a 1/2 da larguradisponível para a vedação. Para flanges muito danificados ou irregulares, usar a maiorespessura possível.

4.4. PLACAS E FITAS QUIMFLEX®

O processo de estiramento bi-axial permite a fabricação de placas e fitas dePTFE expandido com resistência nas duas direções. O resultado é um materialextremamente compressível e que não altera as suas dimensões de largura ecomprimento ao ser esmagado.

Esta propriedade é obtida através da estrutura balanceada de fibras nocomprimento e largura da placa ou fita. A resistência cruzada é ideal para a fabricaçãode juntas de parede estreitas ou flanges lisos com baixo coeficiente de atrito com ajunta.

Figura 5.6

106

São mantidas as mesmas características de elevada compressibilidade para usoem flanges com superfícies de vedação distorcidas, corrugadas ou curvadas.

As fitas podem ser fornecidas com ou sem auto-adesivo em um dos lados parafacilitar a instalação da junta.Dimensões de fabricação:

• Largura: 25, 50, 100, 150 e 200 mm• Espessura: 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, e 3.0 mm

As placas são fabricadas com 1500 mm x 1500 mm nas espessuras de 1.5 mme 3.0 mm.

4.5. FATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS

Os fatores para cálculo de juntas de Quimflex® estão na Tabela 5.4.

Tabela 5.4Fatores para Cálculo

Característicam

y (psi)Gb (MPa)

aGs (MPa)

Pressão de esmagamento máxima (MPa)

Junta2

2 8008.7860.193

1.8 E -14150

Placa / Fita2

2 8002.9450.3133 E -4

150

O gráfico da Figura 5.7 mostra a pressão mínima de esmagamento para atingiro nível de selabilidade de 0.01 mg/s-m com Nitrogênio. Pressões de esmagamentomaiores que o valor da curva, produzem um vazamento de Nitrogênio menor que 0.01miligrama por segundo por metro de comprimento da junta.

Figura 5.7

107

5. JUNTAS TIPO 933 ENVELOPADAS EM PTFE

Consiste em junta de papelão hidráulico revestido por um envelope contínuode PTFE. Alia as características de resistência mecânica e resiliência do papelãohidráulico, com a resistência química de PTFE. A espessura do envelope é de 0.5 mm.

Em aplicações onde é necessária uma maior conformabilidade da junta, oenchimento pode ser feito com um Elastômero. Suas aplicações principais são osequipamentos e flanges de vidro, cerâmico ou aço com revestimento de vidro. Atemperatura máxima admissível no envelope é de 260º C. Entretanto, este valor develevar em consideração também o limite de cada material do enchimento.

5.1. FORMAS CONSTRUTIVAS

Existem dois tipos de envelopes, ambos fabricados a partir de tarugos ou buchasde PTFE, não possuindo, portanto, emendas que permitam o contato do fluido com oenchimento.

5.2. TIPO 933-V

É o tipo mais comum, por ser o mais econômico. A Figura 5.8 mostra o cortetransversal da junta. Tem espessura total limitada a aproximadamente 3.2mm (1/8").Devido ao elevado custo do PTFE, o envelope é normalmente fabricado nasdimensões RF (raised face). Quando é necessário que a junta cubra toda a superfíciedo flange, o enchimento pode ser FF (full face) com o envelope de PTFE indo apenasaté os parafusos, reduzindo, desta forma, o custo da junta sem prejudicar a suaperformance.

Figura 5.8

108

5.3. TIPO 933-U

Usada quando é necessária uma junta para absorver maiores irregularidadesou com maior resiliência (Figura 5.9). Possui reforço metálico corrugado entre duaslâminas de enchimento.

Figura 5.9

5.4. JUNTAS MAIORES QUE 610 mm ( 24" ) DE DIÂMETRO INTERNO

Por não serem comercialmente disponíveis buchas de PTFE nestas dimensões,juntas acima de 610 mm (24" ) são fabricadas a partir de fitas moldadas em volta doenchimento (Figura 5.10). As extremidades da fita são soldadas a quente, para evitara contaminação do enchimento.

Figura 5.10

109

Anexo 5.1

Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*

A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

FluidoAcetaldeídoAcetamidaAcetato de alilaAcetato de amilaAcetato de butilaAcetato de etilaAcetato de potássioAcetato de vinila2-AcetilaminofluorenoAcetilenoAcetofenonaAcetonaAcetonitrilaÁcido abiéticoÁcido acético (bruto, glacial, puro)Ácido acrílicoÁcido benzóicoÁcido bóricoÁcido bromídricoÁcido butíricoÁcido carbólico, fenolÁcido carbônicoÁcido cianídricoÁcido cítricoÁcido clorídricoÁcido cloroacéticoÁcido cloroazótico (Água Régia)Ácido clorossulfônicoÁcido crômicoÁcido crotônicoÁcido esteáricoÁcido flúor silícicoÁcido fluorídrico, anidroÁcido fórmicoÁcido fosfórico , puro, < 45%

TF1570AAAAAAABAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAACCAA

TF1580AAAAAAABAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAAACAA

TF1590AAAAAAABAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAACCAA

110

FluidoÁcido fosfórico , puro, > 45%, ≤ 150° FÁcido fosfórico , puro, > 45%, >150° FÁcido fosfórico, brutoÁcido ftálicoÁcido lático > 150°FÁcido lático, ≤ 150°FÁcido maleicoÁcido metilacrílicoÁcido muriáticoÁcido nítrico < 30%Ácido nítrico > 30%Ácido nítrico, estado naturalÁcido nítrico, fumeganteÁcido nitrohidroclórico (água régia)Ácido nitromuriático (água régia)Ácido oleicoÁcido oxálicoÁcido palmíticoÁcido perclóricoÁcido pícrico, fundidoÁcido pícrico, solução aquosaÁcido prússico, ácido hidrociânico

10-75%, ≤ 260°C75-98%, 65°C a 260°C75-98%, ≤ 65°Cfumegante10%, ≤ 65°C10%, > 65°C

Ácido sulfurosoÁcido tânicoÁcido tartáricoÁcido tolueno sulfônicoÁcido tricloroacéticoÁcidocloronitroso (Água Régia)AcrilamidaAcrilato de etilaAcrilonitrilaAcroleínaÁgua de alimentação de caldeiraÁgua de esgoto

Ácido sulfúrico

TF1570BBCAAAAAAAAAAAAABAABAAABABAAAAAAAABBBBAA

TF1580AAAAAAAAAAAAAAAAAAABAAABBCAAAAAAAABBBBAA

TF1590BCCAAAAAAAAAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAABBBBAA

Anexo 5.1 (Continuação)


111

FluidoÁgua régiaÁgua salgadaÁgua, água do mar destiladaÁgua, condensaçãoÁgua, destiladaÁgua, destilada de torneiraÁgua, mina ácida, com sais não oxidantesÁgua, mina ácida, com sal oxidanteÁlcool metílicoÁlcool amílicoÁlcool benzílicoÁlcool butílico, butanolÁlcool de cereaisÁlcool de madeiraÁlcool etílicoÁlcool isopropílicoÁlcool N-octadecílicoAlumesAlvejante (hipoclorito de sódio)4-AminodifenilaAmônia, líquido ou gásAnidrido acéticoAnidrido acrílicoAnidrido crômicoAnidrido ftálicoAnidrido maleicoAnilina, óleo de anilinao-AnisidinaArAsfaltoBaygonBenzaldeídoBenzeno, BenzolBenzidinaBenzonitrilaBeta-PropiolactonaBicarbonato de sódioBicromato de potássioBifenilaBifenilas policloradas

TF1570AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA





112

FluidoBis(2-cloroetil)éterBis(2-etilhexil)ftalatoBis(clorometil)éterBissulfato de sódio, secoBissulfeto de cálcioBissulfito de sódioBoraxBrometo de etilenoBrometo de hidrogênioBrometo de lítioBrometo de metilaBrometo de vinilaBromoBromofórmioBromometanoButadienoButano2-Butanonan-butilaminaterc-butilaminaButilamina terciáriaCalflo AFCalflo FGCalflo HTFCalflo LTCaprolactamaCarbamato de etilaCarbonato de dietilaCarbonato de sódioCatecholCervejaCetano (Hexadecano)Cianamida de cálcioCianeto de potássioCianeto de sódioCiclohexanoCiclohexanonaClorato de sódioCloreto de alilaCloreto de alumínio

TF1570AAAAAAAAAAABAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAAAA

TF1580AAAAAAAAAAABAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

TF1590AAAAAAAAAAABAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAAAA



113

FluidoCloreto de amôniaCloreto de bárioCloreto de benzilaCloreto de benzoílaCloreto de cálcioCloreto de cobreCloreto de dimetil carbamoilCloreto de enxofreCloreto de estanhoCloreto de etilaCloreto de etilidenoCloreto de magnésioCloreto de mercúrioCloreto de metilaCloreto de metilenoCloreto de níquelCloreto de sódioCloreto de tionilaCloreto de vinilaCloreto de vinilidenoCloreto de zincoCloreto férricoCloro, seco ou úmido2-CloroacetofenonaClorobenzenoClorobenzilatoCloroetanoCloroetilenoClorofórmioCloro-metil-metil-éterCloroprenoCola, Base proteínaCombustível de aviação (Tipos JP)Corantes de anilinaCreosotoCresóis, Ácido cresílicoCromato de potássio, vermelhoCumenoDiazometanoDibenzofurano

TF1570AAAAAAAAAAAAAAAAAABBAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA





114

FluidoDibrometo de etileno1,2-Dibromo-3-cloropropanoDibromoetanoDicloreto de etilenoDicloro propileno1,4-Diclorobenzenoo-Diclorobenzeno3,3-DiclorobenzidenoDicloroetano (1,1 ou 1,2)1,1-DicloroetilenoDicloro-etil-éterDiclorometano1,2-Dicloropropano1,3-DicloropropenoDicromato de potássioDietanolaminaN,N Dietilanilina -1,2-Difenilhidrazina -N,N-Dimetil anilinaDimetil Hidrazina, assimétricaDimetilaminoazobenzeno3,3-DimetilbenzidinaDimetilformamida3,3-Dimetoxibenzideno2,4-Dinitrofenol4,6-Dinitro-o-Cresol e sais2,4-DinitrotoluenoDioxanoDióxido de carbono, seco ou úmidoDióxido de cloroDióxido de enxofreDióxido de flúor2,3,7,8-TCDB-p-DioxinaDiphyl DTDissulfeto de carbonoDowfrostDowfrost HDDowtherm 4000Dowtherm ADowtherm E

TF1570AAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAAAAAAA





115

FluidoDowtherm GDowtherm HTDowtherm JDowtherm QDowtherm SR-1Enxofre, fundidoEpicloroidrina1,2-EpoxibutanoÉsteres fosfatadosEstirenoEtanoÉter dibenzílicoÉter dimetílicoÉter etílicoÉter metil terc-butílico (MTBE)ÉteresEtil celuloseEtilbenzenoEtilenoEtileno glicolEtileno tiouréiaEtilenoiminap-fenilenodiaminaFenolFluido de processo UCON WSFluido de transferência de calor UCON 500Fluido de transmissão AFlúor, gásFlúor, líquidoFluoreto de alumínioFluoreto de hidrogênioFormaldeídoFosfato de amônia, dibásicoFosfato de amônia, monobásicoFosfato de amônia, tribásicoFosfato de ferroFosfato de sódio, dibásicoFosfato de sódio, monobásicoFosfato de sódio, tribásicoFosfato de tricresila

TF1570AAAAAAAAABAAAAAAAAAAABAAAAACCBCAAAAABABA

TF1580AAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAAAACCACAAAAAAAAA

TF1590AAAAAAAAABAAAAAAAAAAABAAAAACCCCAAAAABACA



116

FluidoFosfinaFósforo elementarFosgênioFtalato de dibutilaFtalato de dimetilaFurfuralGás de forno de coqueGás de gasogênioGás naturalGasolina de aviaçãoGasolina, ácidaGasolina, refinadaGelatinaGlicerina, glicerolGlicolGlicoseGraxa, Base petróleoHeptanoHexaclorobenzenoHexaclorobutadienoHexaclorociclopentadienoHexacloroetanoHexadecanoHexametil fosforamidaHexametileno diisocianatoHexanoHexoato de etilaHexonaHidrazinaHidrogênioHidroquinonaHidróxido de alumínio (sólido)Hidróxido de amôniaHidróxido de bárioHidróxido de cálcioHidróxido de magnésioHidróxido de potássioHidróxido de sódioHipoclorito de cálcioHipoclorito de sódio

TF1570AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABBAA

TF1580AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABAAA

TF1590AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABACCAA



117

FluidoIodeto de metilaIodometanoIsobutanoIsooctanoLeiteLicor de sulfato pretoLicor de sulfato verdeLicores de cana-de-açúcarLindanoLítio, elementarLixívia, detergenteMercúrioMetacrilato de alilaMetacrilato de butilaMetacrilato de metilaMetacrilato de vinilaMetafosfato de sódioMetais alcalinos fundidosMetanoMetanol, álcool metílicoMetil clorofórmioMetil etil cetonaMetil hidrazinaMetil isobutyl cetona (MIBK)Metil isocianatoN-Metil-2-pirrolidona2-Metilaziridina4,4-Metileno bis(2-clororoanilina)4,4-Metileno dianilinaMetileno difenildiisocianatoMobiltherm 600Mobiltherm 603Mobiltherm 605Mobiltherm LightMonometilaminaMonóxido de carbonoMultiTherm 100MultiTherm 503MultiTherm IG-2MultiTherm PG-1

TF1570AAAAABBAACBAABBAACAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAA

TF1580AAAAAAAAACBAABBAACAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

TF1590AAAAACCAACCAABBABCAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAA



118

FluidoNaftalenoNaftasNaftóisNitrato de alumínioNitrato de amôniaNitrato de cálcioNitrato de potássioNitrato de prataNitrato de propilaNitrato de sódio2-Nitro-2-metil propanolNitrobenzeno4-Nitrobifenila2-Nitro-ButanolNitrocalcita (Nitrato de cálcio)4-NitrofenolNitrogênioNitrometano2-NitropropanoN-NitrosodimetilaminaN-NitrosomorfolinaN-Nitroso-N-MetiluréiaOctanoOleínaÓleo hidráulico, SintéticoÓleo brutoÓleo combustívelÓleo combustível, ácidoÓleo de linhaçaÓleo de Madeira da china, de TungueÓleo de milhoÓleo de rícino ou de mamonaÓleo de semente de algodãoÓleo de sojaÓleo de transformador (tipo mineral)Óleo de TungueÓleo DieselÓleo hidráulico, MineralÓleo, petróleoÓleos de petróleo, bruto

TF1570AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAAAAA

TF1580AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACAAAAAAAAAAAAAAAA




119

FluidoÓleos de petróleo, refinadoÓleos lubrificantes, ácidosÓleos lubrificantes, refinadosÓleos lubrificantes,tipos mineral ou petróleoÓleos mineraisÓleos, Animal e vegetalOrto-diclorobenzenoÓxido de estirenoÓxido de etilenoÓxido de propilenoOxigênio, gásOzônioParafinaParatherm HEParatherm NFParathionPara-xilenoPentacloreto de fósforoPentaclorofenolPentacloronitrobenzenoPentafluoreto de iodoPentanoPerborato de sódioPercloroetilenoPermanganato de potássioPeróxido de hidrogênio, 10-90%Peróxido de sódioPeroxihidrato metaborato de sódioPiche, alcatrãoPinenoPiperidenoPiridinaPoliacrilonitrilaPotassa, Carbonato de potássioPotássio elementarPropanoPropileno1,2-PropilenoiminaPropionaldeídoQuerosene

TF1570AAAAAABABAAAAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAACAABAA

TF1580AAAAAAAABAAAAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAACAAAAA

TF1590AAAAAAAABAAAAAAAAAAABAAAAAAAAAAAAACAABAA



120

FluidoQuinolinaQuinonaRefrigerantes

143a152aC316

10 11 112 113

114114B2115

12123124125

13Refrigerantes (continuação)

134a 13B1

141b142b

21218

22 23

290 31 32

500502503C318HP62HP80HP81

2,4-D Sais e ésteresSalitre de cal (nitratos de cálcio)Salitre Norge (Nitrato de cálcio)

TF1570AA

AAAAAAAAAAAAAAA

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

TF1580AA

AAAAAAAAAAAAAAA


TF1590AA

AAAAAAAAAAAAAAA


Ver condições específicas abaixo



121

FluidoSalitre norueguês (Nitrato de cálcio)Salitre, nitrato de potássioSalmoura (cloreto de sódio)Sebacato de dibutilaSilicato de sódioSódio elementarSoluções de detergenteSoluções de galvanização com cromoSoluções de sabãoSolventes clorados, seco ou úmidoSolventes para vernizSulfato de alumínioSulfato de amôniaSulfato de cobreSulfato de dietilaSulfato de dimetilaSulfato de ferroSulfato de magnésioSulfato de níquelSulfato de potássioSulfato de sódioSulfato de titânioSulfato de zincoSulfeto de bárioSulfeto de carbonilaSulfeto de hidrogênio,seco ou úmidoSulfeto de sódioSuperóxido de sódioSyltherm 800Syltherm XLTTerebintina, aguarrásTetrabromoetanoTetracloreto de carbonoTetracloreto de titânioTetracloroetanoTetracloroetilenoTetrahidrofurano, THFTetraóxido de nitrogênioTherminol 44Therminol 55

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TF1580AAAAACAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

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122

FluidoTherminol 59Therminol 60Therminol 66Therminol 75Therminol D12Therminol LTTherminol VP-1Therminol XPTiossulfato de sódio, hipoTolueno2,4-Toluenodiamina2,4-Toluenodiisocianatoo-ToluidinaTriclorobenzeno1,2,4-Triclorobenzeno1,1,2-TricloroetanoTricloroetileno2,4,5-Triclorofenol2,4,6-TriclorofenolTrietanolaminaTrietilalumínioTrietilaminaTrifluoreto de bromoTrifluoreto de cloro2,2,4-TrimetilpentanoTrióxido de cromoTrióxido de enxofre, seco ou úmidoUísques e vinhosVaporVernizVernizesVinagreXceltherm 550Xceltherm 600Xceltherm MK1Xceltyherm XTXileno

TF1570AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACCAAAAAAAAAAAAA





123

CAPÍTULO

6

MATERIAISPARA JUNTAS METÁLICAS

1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Ao especificarmos o material para uma junta metálica ou semi-metálica,devemos analisar as propriedades características dos metais e as suas reações sobtensão e/ou temperatura, na presença do fluido a ser vedado. Especial atenção deveser dada a:

• Corrosão sob tensão: os aços inoxidáveis 18-8 podem apresentar ofenômeno da corrosão sob tensão quando em presença de alguns fluidos.O Anexo 6.1 mostra fluidos que provocam esta corrosão nos metais maisusados em juntas industriais.

• Corrosão intergranular: os aços inoxidáveis austeníticos, em temperaturasentre 420 o C e 810 o C, apresentam, na presença de certos produtosquímicos, a precipitação de carbonetos entre os grãos, fenômenoconhecido como corrosão intergranular nos aços inoxidáveis austeníticos.O Anexo 6.2 mostra os fluidos que provocam a corrosão intergranular.

• Compatibilidade com o fluido: a junta deve resistir à deterioração ouataque corrosivo pelo fluido e, ao mesmo tempo, não contaminá-lo. OAnexo 6.3 apresenta a recomendação da Fluid Sealing Association,Philadelphia, USA., para os materiais mais usados em juntas metálicas.

A seguir, estão relacionadas as ligas mais usadas na fabricação de juntasindustriais, suas características principais, limites de temperatura e dureza Brinellaproximada.

124

2 . AÇO CARBONO

Material bastante usado na fabricação de juntas dupla camisa e Ring-Joints(Capítulos 8 e 9). Devido a sua baixa resistência à corrosão, não deve ser usado emágua, ácidos diluídos ou soluções salinas. Pode ser usado em álcalis e ácidosconcentrados. Limite de temperatura : 500o C. Dureza: 90 a 120 HB.

3. AÇO INOXIDÁVEL AISI 304

Liga com 18% Cr e 8% Ni, a mais usada para a fabricação de juntas industriaisem virtude da sua excelente resistência à corrosão, preço e disponibilidade nomercado. Sua temperatura máxima de operação é de 760oC; entretanto, devido àscorrosões sob tensão e intergranular, sua temperatura para serviço contínuo estálimitada a 420 o C. Dureza: 160HB.

4. AÇO INOXIDÁVEL AISI 304L

Possui as mesmas características de resistências à corrosão do AISI 304. Comoo seu teor de carbono está limitado a 0.03%, apresenta uma menor tendência àprecipitação intergranular de carbono e, conseqüentemente , à corrosão intergranular.Seu limite de operação em serviço contínuo é de 760o C. Liga suscetível à corrosãosob tensão. Dureza: 160 HB.


Esta liga, com 13% Cr e 18% Ni com adição de 2% Mo, tem excelenteresistência à corrosão. Pode apresentar a precipitação intergranular de carbonetos emtemperaturas entre 460o C e 900o C, quando as condições de corrosão forem severas.A temperatura máxima de operação, em serviço contínuo, recomendada é de 760o C.Tem preço superior ao AISI 304 e é facilmente encontrado no mercado nacional.Dureza: 160 HB.

6. AÇO INOXIDÁVEL AISI 316L

Possui a mesma composição do AISI 316, com teor de carbono limitado a0.03%, o que inibe a precipitação intergranular de carbonetos e conseqüentemente acorrosão intergranular. A faixa de temperatura máxima de operação é 760o C a 815o C.Material de disponibilidade limitada ao mercado nacional. Dureza: 160 HB.


Liga austenítica com 18% Cr e 10% Ni, estabilizada com Ti, que elimina aprecipitação intergranular de carbonetos e, portanto, a corrosão intergranular. Pode serusada em temperatura de até 815o C. Material disponível no mercado nacional, compreço um pouco superior ao AISI 304. Dureza: 160 HB.

125


Liga semelhante ao AISI 321 com 18% Cr e 10% de Ni e adição de Nióbio,que elimina a corrosão intergranular, entretanto, pode apresentar corrosão sob tensão.Temperatura de trabalho até 815o C. Dureza: 160 HB

9. MONEL

Liga com 67% Ni e 30% Cu, possui excelente resistência à maioria dos ácidose álcalis, exceto ácidos extremamente oxidantes. Sujeita à corrosão sob tensão empresença de ácido fluor-silício e mercúrio, não devendo ser usado nestes casos. Emcombinação com o PTFE é muito usada em juntas Metalflex para condições severasde corrosão. É disponível no mercado nacional com preço bastante elevado.Temperatura máxima de operação: 815o C. Dureza: 95 HB.

10. NÍQUEL 200

Liga com 99% Ni, possui grande resistência à corrosão aos álcalis cáusticos,embora não possua a mesma resistência global do Monel. É também usada em juntasMetalflex para aplicações especiais. É disponível no mercado nacional com preçobastante elevado. Temperatura máxima de operação: 760o C. Dureza: 110 HB.

11. COBRE

Material bastante usado em juntas de pequenas dimensões, onde a forçamáxima de esmagamento é limitada. Temperatura máxima de operação: 260 o C.Dureza: 80 HB.

12. ALUMÍNIO

Devido à sua excelente resistência à corrosão e facilidade de trabalho é muitousado na fabricação de juntas de dupla camisa. Temperatura de serviço máxima: 460o

C. Dureza: 35 HB.

13. INCONEL

Liga à base de Níquel (70%) com 15% Cr e 7% Fe tem excelente resistência àtemperaturas criogênicas e elevadas. Limite de temperatura: 1100o C. Dureza: 150HB.

14. TITÂNIO

Metal com excelentes propriedades de resistência à corrosão em temperaturaselevadas, atmosferas oxidantes, ao ácido nítrico e soluções alcalinas. Limite detemperatura: 1100o C. Dureza: 215 HB.

126

Além destes materiais, os mais usados em aplicações industriais são algumasvezes recomendados metais ou ligas especiais como o Hastelloy, dependendo dascondições operacionais. Deixamos de analisá-los neste livro em virtude da suadisponibilidade bastante limitada no mercado nacional e de sua aplicação restrita asituações muito especiais.

127

ANEXO 6.1

PRODUTOS QUE INDUZEM A CORROSÃO SOB TENSÃO EM METAIS OULIGAS

A: Alumínio C: Aço Carbono I : aço inoxidável 18-8L : Latão M: Monel N: níquel

FLUIDOácido clorídricoácido cresílico (vapores)ácido crômicoácido fluorídricoácido fluorsilícicoácido nítico + cloreto de magnésioácido nítrico – vaporesácido nítrico diluídoácido sulfúrico + nítricoácido sulfúrico fumeganteágua salgada + oxigênioaminosamônia (diluída)amônia (pura)brometo de cálciobutano + dióxido de enxofrecianeto de hidrogênio + águacianogêniocloreto de amôniacloreto de hidrogênio + águacloretos inorgânicos + águacloretos orgânicos + águacompostos de enxofrehidróxido de potássiohidróxido de sódiolíquor sulfato (branco)líquor sulfetomercúrionitrato de amônianitratos de mercúrionitratos inorgânicospermanganato de potássiosais silicofluoretossulfito de hidrogênio + águavapor d’água

C

XX

X

XX

X

XXXX

XXX

X

XX

X

IX

X

X

X

X

XXX

XXXX

X

L

X

XX

X

X

X

X

M

XX

XX

X

X

X

X

N

X

X

X

X

X

A

X

128

ANEXO 6.2

PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOSAUSTENÍTICOS

FLUIDOácido acéticoácido acético + ácido salícicoácido cianídricoácido cianídrico + dióxido de enxofreácido crômicoácido fluorídrico + sulfato de ferroácido fórmicoácido fosfóricoácido ftálicoácido láticoácido lático + ácido nítricoácido maléicoácido nítricoácido nítrico + ácido clorídricoácido nítrico + ácido fluorídricoácido oxálicoácido sulfâmicoácido sulfúricoácido sulfúrico + ácido acéticoácido sulfúrico + ácido nítricoácido sulfúrico + metanolácido sulfúrico + sulfato de cobreácido sulfúrico + sulfato de ferroácido sulfurosoácidos graxoságua + amido + dióxido de enxofreágua + sulfato de alumínioágua do marcloreto de cromocloreto de ferrodióxido de enxofre ( úmido )dissulfato de cálcio + dióxido de enxofre ( ácido gástrico )dissulfato de sódiofenol + ácido naftênicohidróxido de sódio + sulfeto de sódiohipoclorito de sódio

129

ANEXO 6.2 (Continuação )

PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOSAUSTENÍTICOS

FLUIDOlíquor sulfuroso de cozimentonitrato de amônianitrato de cálcionitrato de prata + ácido acéticoóleo crusalt spraysoluções de sulfetosuco de beterrabasulfato de amôniasulfato de amônia + ácido sulfúricosulfato de cobresulfato de ferro

130

FLUIDOácido bóricoácido brômicoácido carbólico, fenolácido cianídricoácido cítricoácido clorídrico, frioácido clorídrico, quenteácido cloroacéticoácido crômicoácido esteáricoácido fluorídrico, menos de 65%ácido fluorídrico, mais de 65%ácido fluorsilícicoácido fórmicoácido fosfórico, até 45%ácido fosfórico, mais de 45%, frioácido fosfórico, mais de 45%, quenteácido lático, frioácido lático, quenteácido nítrico concentradoácido nítrico diluídoácido oléicoácido oxálicoácido palmíticoácido pícricoácido sulfúrico até 10%, frioácido sulfúrico até 10%, quenteácido sulfúrico 10-75%, frioácido sulfúrico 10-75%, quenteácido sulfúrico 75-95%, frioácido sulfúrico 75-96%, quenteácido sulfúrico fumeganteácido sulfurosoácido tânico

ABFB-BFFFF-FF-F-FF-FBFBRBF---F-F--F

CR-F-BFFFF-FR-RRR---FFFBBF-FFFFFF-B

MB-BBB---RBRB--RF-B-FFBRBF------FFB

NB-B----R-BF--

--R-BFFFBR-F-F-F-FFFB

4B-BBBFFF-BFFFRBBF--RBBBBBRFFFBF-FR

6B-BBBFFFBBFFFRBBFR-RBBBBBRRRFBFR-R

SFF--FFFF--F-FFFF-F-FF-FB-FFFR-R-B-

ANEXO 6.3

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS1: boa resistência 3: sem informação2: resistência regular 4: pouca resistência

A : Alumínio N : Níquel S : aço carbonoC : Cobre 4 : aço inoxidável AISI 304M : Monel 6 : aço inoxidável AISI 316

131

FLUIDOácido tartáricoágua destiladaágua do marágua potávelalcatrãoálcool butílico, butanolamônia, gás, frioamônia, gás, quenteanidrido acéticoanilinaarasfaltobenzenobenzolbicarbonato de sódiobóraxbrominobutanocervejacianeto de potássiocloreto de alumíniocloreto de amôniacloreto de báriocloreto de cálciocloreto de cobrecloreto de enxofrecloreto de etilacloreto de magnésiocloreto de mercúriocloreto de metilenocloreto de níquelcloreto de potássiocloreto de sódiocloreto de zincocloreto estânicocloreto férricocloro (seco)cloro (úmido)cola

ABBFBB-B--FB-BBFR-BBFFFF-F--FF-F-FFFFBFB

C-F-BBB-FRFBBBB-RF-BFRF-B-FBRFBFBRFFFBF-

M--BBR-B-RBBBBBBB-BBBBR-RR-BRFB-BBBFFBFB

N-B---B--R-B---BB--B--RB---BRF--B--FF---

4-BFBB-B--BBBBBBBF-BBFRR-F-BRF-RBBF-FBFB

6BBFBB-B-RBB-BBBBFBBBFRB-F-BRF-RBRF-FB-B

SFF--B-B-FBBBBB-BFBBBR--BR-BR-B-BB--FBFB

ANEXO 6.3 ( Continuação )

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

132

FLUIDOdióxido de carbono, secodióxido de carbono, úmidodióxido de enxofre, secotrióxido de enxofre, secodissulfeto de carbonodissulfito de cálciodowtherm Adowtherm Eenxofreesgoto domésticoéterfluoreto de alumínioformaldeídofosfato de amôniafosfato de sódiofreonfurfuralgás de alto fornogás naturalgasolinagelatinaglicerina, glicerolglicosehidrogênio, gás friohidrogênio, gás quentehidróxido de amôniahidróxido de báriohidróxido de cálciohidróxido de magnésiohidróxido de potássiohidróxido de sódiohipoclorito de sódioleitelicor de cana-de-açúcarmetanolmercúrionitrato de amônianitrato de sódioóleo combustível

ABRBBB-BFBRBFRRBBB--BBBBBBRF-FFFFBBBFRB-

CBRBBFFFBF-B-RR-BBFBB-RBBBFF-FFF--BBFFRB

MBBBBBF--FBR-BBBBB-BBBBBBB--BBBB-BBBB-BB

N--B-----F----BB----B------BBBBB-B----B-

4BBBBB---RR--BB--B-BBBBBBBBBRBRRF-BBBBRB

6BBBBBB--RR--BBB-B-BBBBBBBB-RBRRFBBBBBB-

SBRBBBFBBBRB-RF--BBBB-BBBBB-BB-BFBBBBBBB



133



FLUIDOóleo combustível (ácido)óleo de algodãoóleo de linhaçaóleo lubrificante refinadoóleo de milhoóleos mineraisóleo de sojaoxigênio, friooxigênio, até 260°Coxigênio, 260 a 540°Coxigênio, mais de 540°Cperóxido de hidrogênioperóxido de sódiopetróleo cru, até 540°Cpetróleo cru, mais de 540°Cpropanoquerosenesabãosilicato de sódiosolventes clorados, secossolventes clorados, úmidossulfato de alumíniosulfato de amôniasulfato de cobresulfato de magnésiosulfato de níquelsulfato de potássiosulfato de sódiosulfato de zincosulfato férricosulfeto de sódiosulfito de báriosulfito de hidrogênio, friosulfito de hidrogênio, quentesulfito de sódiotetracloreto de carbonotoluenotricloroetilenouísque

A-BBBBB-BB-FBBBF---FBF--F-FB--FF-BBF-B-B

C--BB-B-BBFFF--F-B--BFRR-BFBBFFFFFFF----

MBBBBBB-BBBFRB-FBBBBBBRBBB-BRBFRBBFRBBBB

N----------BRB-F---B-------BB-FR-BFR----

4-BBBBBBBBBFBBBFBBB-B-RBBBBRBBRBBB-B---R

6-BB-BBBBBBFBBBFBBBB--RBBBBRB-BBBB-B---B

S-BBBBB-BB-FF-BFBBBBBFFBFB-BB-FB-BFB-B-F

134



vapor, até 200°Cvapor, até400°Cvapor, mais de 400°Cvinagrevinho

B-F-B

B-F--

B-FBB

B-F--

BBBRR

BBBBB

BBF-F

135

CAPÍTULO

7

JUNTAS METALFLEX®

1. O QUE É UMA JUNTA METALFLEX®

É uma espiral constituída de uma fita metálica pré-formada e de umenchimento com material macio que, interagindo, proporcionam a vedação. Quando érealizado o esmagamento inicial da junta o enchimento escoa preenchendo asimperfeições do flange. A fita metálica tem a função de dar resistência mecânica. O

136

seu formato em ‘V’ como um anel “chevron” permite à junta reagir como uma mola seacomodando às variações de pressão e temperatura.

Pode ser fabricada em diversas combinações de materiais, dimensões e formas.As juntas para flanges ASME e DIN são padronizadas e produzidas em série. Asjuntas Metalflex são cada vez mais utilizadas cobrindo ampla faixa de aplicação,oferecendo uma vedação eficiente. Capaz de suportar pressões e temperaturaselevadas a custo bastante reduzido.

Este capítulo apresenta as principais normas técnicas, valores para projeto eoutras informações relacionadas às juntas Metalflex.

2. MATERIAIS

2.1. FITA METÁLICA

A fita metálica é padronizada na espessura de 0.20 mm, com a larguravariando conforme a espessura final da junta.Os metais normalmente disponíveis no mercado nacional em fitas adequadas àfabricação de Juntas Metalflex são:

• Aço inoxidável AISI 304: é o material mais usado devido ao seu preço ecaracterísticas de resistência à corrosão.

• Aço inoxidável AISI 316 e 316L.• Aço inoxidável AISI 321.• Monel.• Níquel 200.• Titânio

As características principais e recomendações de uso destes materiais estão noCapítulo 6 deste livro.

2.2. ENCHIMENTO

O enchimento é responsável pela selabilidade da junta, para isso devem serusados materiais com elevada capacidade de vedação.

O acabamento do enchimento para que a junta tenha uma boa performancedeve ficar faceando ou um pouco acima da fita metálica. O enchimento abaixo da fitametálica não entra em contato com a superfície do flange, deixando, portanto, dedesempenhar a sua função na junta. Por outro lado, com excesso de enchimento, ajunta perde a sua resistência a altas pressões.

2.2.1. PAPELÃO DE AMIANTO

Devido ao risco à saúde e menor selabilidade, o papelão de amianto foisubstituído na maioria das aplicações. Este material oferece excelente resistência àssoluções alcalinas (como o hidróxido de sódio ou soda cáustica), podendo ser usadoem água, vapor d’água, soluções salinas e gases, exceto o oxigênio. Possui poucaresistência aos ácidos. Temperatura máxima recomendada 550o C. O amianto perde a

137

sua água de cristalização a 760° C. A partir desta temperatura até o ponto de fusão a1521° C transforma-se em pó sem resistência mecânica. Entretanto, por estarinteiramente confinado entre espiras metálicas, continua a oferecer uma vedaçãosatisfatória, sendo considerado fire-safe.

2.2.2. GRAFITE FLEXÍVEL - GRAFLEX®

As características de baixa permeabilidade, conformabilidade, estabilidadetérmica e resistência química tornaram este material o mais empregado comoenchimento de juntas, especialmente as Metalflex.

A Grafite Flexível apresenta elevada resistência química, incluindo ácidos ebases orgânicos e inorgânicos, solventes, cera quente e óleos. Não é recomendávelpara compostos extremamente oxidantes, como ácido nítrico concentrado, soluçõesde cromo e permanganato, ácido clórico e metais alcalinos líquidos.

Em atmosferas neutras ou redutoras, pode trabalhar de -200° C a 3000° C.Temperaturas acima de 450° C em atmosferas oxidantes, incluindo o ar, degradam omaterial. Neste caso, é necessário confinamento da junta, protegendo a grafite flexíveldo contato direto com o meio oxidante.

A temperatura limite de operação para vapor de água e hidrocarbonetos ricosem hidrogênio é de 650o C. Nesta temperatura, o trabalho com gás de combustão com20% de oxigênio ou atmosfera redutora ou neutra, com peso molecular do fluidomaior que o ar, não é recomendável. A grafite reage com o oxigênio do ar, consumindoda parte externa para o interior da junta.

O enchimento de grafite flexível para juntas Metalflex, apresenta resultadossuperiores ao amianto em termos de selabilidade, capacidade de resistir a cargasprovocadas por transientes térmicos ou de pressão e variações no acabamento dassuperfícies de vedação.

Estudos recentes realizados pelas grandes empresas de petróleo, concluíramque somente as juntas metálicas ou de grafite flexível, são aprovadas para serviço emrefinarias, em substituição às juntas com enchimento de amianto. Por ter resistência aelevadas temperaturas, a grafite flexível é o único material não metálico que resisteaos testes de incêndio, sendo, por esta razão, considerado fire-safe. As indústriaspadronizam as juntas espirais em aço inoxidável AISI 304 L e enchimento em grafiteflexível para a maioria das aplicações em refinarias, indústrias químicas epetroquímicas.

2.2.3. PTFE

É usado como enchimento quando se requer resistência química elevada, emtemperaturas de criogenia a 260 o C. Juntas em PTFE apresentam tendência deflambagem do diâmetro interno, por isso se a junta não for instalada em flangelingüeta e ranhura, é obrigatório o uso de anel interno

138

2.2.4. MICA-GRAFITE

Material à base de clorita, grafite e celulose ligados com látex NBR. Por ter omesmo preço e desempenho bastante similar ao amianto até aproximadamente 232o Cteve o seu uso bastante difundido como alternativa. Entretanto, acima destatemperatura, degrada-se rapidamente, não sendo considerado fire-safe. Temperaturade operação máxima: 232o C.

2.3. ANEL DE CENTRALIZAÇÂO

Não entrando em contato direto com o fluido, é normalmente fabricado em açocarbono AISI 1010/1020. Os anéis de centralização em aço carbono, recebemacabamento anti-corrosão, que pode ser pintura ou algum tipo de galvanização.Quando os flanges forem em aço inoxidável pode-se usar a guia externa no mesmomaterial do flange para evitar a sua contaminação pelo aço carbono. Em ambientesextremamente agressivos ou em criogenia também é recomendado o uso da guia externaem aço inoxidável.

3. DENSIDADE

No processo de fabricação da espiral, a fita metálica e o enchimento sãomantidos sob pressão. Combinando esta pressão de fabricação e a espessura doenchimento, podem ser fabricadas juntas de diferentes densidades. Como regra geral,juntas de maior densidade são usadas em pressões elevadas, pois possuem maiorresistência às pressões de aperto.

4. DIMENSIONAMENTO

O projeto de juntas para flanges não normalizados deve ser feito de modo quea espiral esteja sempre em contato com as superfícies dos flanges. Se a espiral formenor que o diâmetro interno, ou maior que a face do flange, pode haver a suaquebra, prejudicando a vedação, ou, até mesmo, provocando vazamentos. Se a espiralse projetar para dentro do diâmetro interno do flange, pedaços podem ser carregadospelo fluido, danificando os equipamentos.

As recomendações a seguir, devem ser usadas ao dimensionar espirais dejuntas não normalizadas.

• Juntas confinadas nos diâmetros internos e externos:diâmetro interno da junta = diâmetro interno do canal + 1.6mm.diâmetro externo da junta = diâmetro externo do canal – 1.6mm

• Juntas confinadas somente ao diâmetro externo:diâmetro interno da junta = diâmetro interno da face + no mínimo 6.4mm.diâmetro externo da junta = diâmetro externo do ressalto – 1.6mm.

139

• Juntas em flanges lisos ou com ressalto:diâmetro interno da junta = diâmetro interno da face + no mínimo 6.4mmdiâmetro externo da junta = diâmetro externo da face – no mínimo 6.4mm.

As dimensões dos diâmetros interno e externo, devem ser ajustadas de modo aatender as recomendações da força de esmagamento “y” e do fator “m”, conformedetalhado no Capítulo 2 deste livro.

5. ESPESSURA

As espessuras de fabricação padronizadas para juntas Metalflex são 3.2 mm(1/8"), 4.45 mm (0.175"), 4.76 mm, (3/16") e 6.4 mm (1/4"). Outras espessuras podemser fabricadas sob encomenda.

Após o esmagamento, a espessura final da junta deve ficar de acordo com aTabela 7.1. A espessura final indicada é a que a experiência mostrou ser a faixa ótimapara uma máxima resiliência da junta.

Tabela 7.1Espessura das Juntas

6. LIMITAÇÕES DIMENSIONAIS E DE ESPESSURA

As juntas Metalflex podem ser fabricadas em diâmetros de 12 mm (1/2") a3800 mm (150"). Juntas com dimensões fora do recomendado nesta tabela apresentamgrande instabilidade e são de fabricação e manuseio difíceis.

Tabela 7.2Limitações Dimensionais das Juntas

Espessura de fabricação - mm ( pol)3.2 ( 1/8 )

4.45 ( 0.175 )4.76 ( 3/16 )

6.4 ( ¼ )

Espessura após esmagamento - mm2.3 a 2.53.2 a 3.43.2 a 3.44.6 a 5.1

Espessura mm3.24.454.766.4

Diâmetro interno máximo mm1000180019003800

Largura máxima mm19252532

140

As juntas com enchimento em PTFE, possuem maior tendência a se“desmancharem” no transporte e manuseio, as suas limitações são mais apertadas,conforme mostrado na Tabela 7.3.

Tabela 7.3Limitações Dimensionais das Juntas com enchimento em PTFE

Espessura mm3.24.454.766.4

Diâmetro interno máximo mm500110011003800

Largura máxima - mm19252525

7. TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO

As tolerâncias de fabricação estão indicadas na Tabela 7.4.


A tolerância na espessura da espiral é de ± 0.13 mm medido na fita metálica.Em juntas com enchimento de PTFE ou com diâmetro interno menor que 25 mm oucom parede maior que 25 mm, a tolerância é de + 0.25 mm, - 0.13 mm.

8. ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO

Conforme já explicado no início deste capítulo, as juntas Metalflex dependemda ação conjunta da fita metálica e do enchimento para uma vedação eficiente.Quando a junta é esmagada, o enchimento “escoa”, preenchendo as imperfeições dosflanges. A resistência mecânica e resiliência são dadas pela fita metálica. Desta forma,quanto mais irregular for a superfície do flange, maior será a dificuldade em fazerescoar o enchimento e obter uma vedação adequada.Embora possam ser usadas com a maioria dos acabamentos encontrados nosflanges comerciais, a experiência indica os seguintes acabamentos como os maisadequados:

até 200200 a 600600 a 900900 a 1500

acima de 1500

interno± 0.4± 0.8± 1.2± 1.6± 2.4

externo± 0.8

+ 1.5, - 0.8± 1.6± 2.4± 3.2

Diâmetro interno - mm Tolerância no diâmetro - mm

141

Tabela 7.5Acabamento da Superfície de Vedação

Importante: as superfícies de vedação dos flanges não podem ter riscos ou marcasradiais, isto é, que se estendam do diâmetro interno ao externo. A existência deirregularidade deste tipo dificulta a vedação para qualquer tipo de junta, e, em especial,para as Metalflex.

9. PRESSÃO DE ESMAGAMENTO

A pressão máxima de esmagamento ( Sg ), detalhada no Capítulo 2 é de 210MPa (30 000 psi) para todos os tipos exceto 913M que é de 300 MPa ( 43 000 psi) ,para qualquer material de enchimento.

10. TIPOS

As juntas Metalflex são fabricadas em várias formas geométricas, tais comocircular, oval, diamante, quadrada, retangular ou outras. Anéis de centralização ou dereforço interno, podem ser incorporados às juntas, para melhor adequá-las àscondições específicas de cada equipamento ou tubulação.Os diversos t ipos de juntas, suas aplicações t ípicas e part icularidades defabricação estão detalhados nas páginas seguintes.

11. JUNTAS TIPO 911

É o tipo mais simples, consistindo apenas da espiral circular, sem anel decentralização. As juntas Metalflex 911 são usadas principalmente em flanges NormaASME B.16.5 tipo lingüeta e ranhura ( Figura 7.2 ) ou macho e fêmea ( Figura 7.3 ).Também são usadas em equipamentos onde existem limitações de espaço e peso.

Uso geralFluidos perigosos ou gases

Trabalho em vácuo

µ m6.33.22.0

µ pol25012580

AplicaçãoAcabamento dos flanges - Ra

142

11.1. DIMENSIONAMENTO

As dimensões das juntas para flanges ASME B16.5 estão nos Anexos 7.5 e7.6, no final deste capítulo.

Figura 7.2

Figura 7.3

143

Para outras aplicações, onde for necessário dimensionar a espiral, deve-seassegurar que a junta esteja totalmente sob compressão, entre as faces dos flanges. Asindicações do Seção 4 deste capítulo, devem ser cuidadosamente seguidas.

11.2. ESPESSURA

A espessura padrão para juntas tipo 911 é 3.2 mm (1/8"). Para maioresdiâmetros podem ser fabricadas em espessuras de 4.45 mm , 4.76 mm e 6.4 mm.

11.3. TIPO 911-M

É a espiral de vedação com anel interno ( Figura 7.4. ). A finalidade deste anelé preencher o espaço entre os flanges, evitando turbulência no fluxo do fluido e aerosão das faces dos flanges. É usado também como limitador de compressão, quandoa pressão de esmagamento é maior que 210 MPa.Juntas com enchimento de PTFE possuem tendência a escoar no sentido dodiâmetro interno, para este material, é mandatório o uso de anel interno, quando ajunta não for instalada confinada pelo diâmetro interno.

Figura 7.4

11.4. TIPO 911-T

Divisões de dupla camisa metálica são soldadas à espiral de vedação ( Figura7.5 ). As travessas são fabricadas com o mesmo material da espiral e fixadas por soldaplasma. Para reduzir a força de esmagamento, a espessura das travessas énormalmente um pouco menor que a da espiral.

Este tipo de junta oferece uma selabilidade maior do que a junta para trocadorde calor convencional, principalmente quando o enchimento da espiral é de GrafiteFlexível. Entretanto, o manuseio e instalação exigem maiores cuidados.

144

12. JUNTAS DE ACORDO COM A NORMA ASME B16.20 ( API 601 )

Diversos países desenvolveram normas dimensionais para este tipo de junta.A Norma ASME B16.20 tem sido a mais empregada, pois foi dimensionada para osflanges ASME B16.5 e B16.47. Em 30 de março de 1993 a American Society ofMechanical Engineers (ASME), o American Petroleum Institute ( API ) e o AmericanNational Standards Institute (ANSI), publicaram nova edição da Norma ASMEB16.20. Nesta edição foram incluídas as características construtivas e dimensionaisdas juntas Metalflex que foram anteriormente especificadas na Norma API 601, quedeixou de ser publicada.Usadas mundialmente, as juntas fabricadas obedecendo às recomendações daNorma ASME B16.20 são produzidas em grandes quantidades e facilmenteencontradas em estoque. Possuem custo muito reduzido, quando comparado comjuntas de desempenho equivalente.Ao especificar uma junta metálica para flanges de tubulações, a Metalflex 913(Figura 7.6) fabricada de acordo com a Norma ASME B16.20 deve ser a primeiraopção de projeto. O uso de outro tipo de junta metálica só deve ser recomendado se ascondições específicas da aplicação o exigirem.

12.1. APLICAÇÃO

As juntas ASME B16.20 estão dimensionadas para uso em flangesASME/ANSI B16.5, ASME B16.47, Série A e Série B. Portanto, ao especificar umajunta Metalflex para estes tipos de flanges, não é necessário dimensioná-la. Bastaapenas especificar os materiais, que devem ser compatíveis com o fluido a ser vedado

Figura 7.5

145

e determinar qual a classe de pressão e o diâmetro nominal. Nos Anexos 7.1 e 7.3, nofinal deste capítulo, estão as dimensões, tolerâncias de fabricação e recomendações deuso.

.

Figura 7.6

12.2. MATERIAIS

Os materiais padronizados são:• Fita metálica: aço inoxidável AISI 304.• Enchimento: grafite flexível Graflex ou PTFE.• Anel de centralização: aço carbono AISI 1010/1020.• Anel interno: AISI 304.

Outros materiais também podem ser fornecidos sob encomenda.

12.3. ESPIRAL

A espiral deve ter as seguintes características:• Pelo menos três voltas iniciais e três finais de fita metálica sem

enchimento.• As voltas iniciais da fita metálica devem ser soldadas a ponto, com

espaços aproximadamente iguais separados de, no máximo, 3"(76.2mm), com um mínimo de três pontos de solda.

146

• Volta final de fita metálica com três pontos de solda e espaçamento de,aproximadamente, 1.50" (38.1mm ).

• Para assegurar o encaixe com o anel de centralização, podem ser usadasaté quatro voltas soltas de fita metálica. Estas voltas soltas não sãoincluídas ao determinar o diâmetro externo da espiral.

12.4. ANEL INTERNO

Para evitar o esmagamento excessivo das juntas de alta pressão, devido à forçade aperto dos parafusos, é necessário a colocação de anel interno, conforme mostradona Figura 7.7. O seu uso também é necessário quando se deseja reduzir a turbulênciado fluido na região de transição entre os flanges. É usualmente fabricado no mesmomaterial da fita metálica e aumenta consideravelmente o preço da junta.

Também é de uso obrigatório quando o fluido contém partículas abrasivas. Emprocessos altamente corrosivos, na presença de ácido fluorídrico ( HF ), é usado anelinterno em PTFE para evitar que a junta e a parte interna do flange, entrem emcontato direto com o fluido.

As juntas com enchimento em PTFE apresentam a tendência de flambagem dodiâmetro interno, devido às características de incompressibilidade do PTFE. Paraevitar esta flambagem, que pode reduzir consideravelmente a selabilidade da junta, éobrigatório o uso de anel interno em todas as juntas com enchimento em PTFE,independente do diâmetro ou classe de pressão.

As juntas com enchimento de Graflex também, em algumas situações, podemapresentar tendência à flambagem do diâmetro interno. Por esta razão está cada vezmais difundido o uso do anel interno, nas juntas com enchimento em Graflex.

A espessura do anel interno é a mesma do anel externo. O diâmetro internopode se projetar para dentro do flange até 1.5mm. Nos Anexos 7.1 a 7.3 estão asdimensões dos anéis internos para flanges ASME B16.5 E ASME B16.47.

Figura 7.7

147

12.5. MARCAÇÃO

O anel de centralização é marcado com símbolos de, no mínimo, 1/8"(3.2mm) de altura, constando as seguintes indicações:

• Identificação do fabricante (nome ou marca).• diâmetro nominal do flange.• classe de pressão.• indicação do material da fita metálica, quando não for AISI 304.• indicação do material do enchimento, quando não for amianto.• indicação dos materiais dos anéis, quando não forem os padronizados:

AISI 1010/1020 para o anel de centralização e AISI 304 para o anel interno.• identificação: ASME B16.20.

12.6. CÓDIGOS DE CORES

O perfil do anel de centralização deve ser pintado, de modo a facilitar aidentificação das juntas no estoque. A identificação do material da fita metálica deveser pintada continuamente em todo em todo o perfil do anel de centralização. Omaterial do enchimento é identificado com um mínimo de quatro listas igualmenteespaçadas ao longo do perfil. As cores obedecem às tabelas 7.7 e 7.8.

Tabela 7.7Código de Cores da Fita Metálica

Fita metálicaAISI 304AISI 316AISI 347AISI 321

MonelNíquel

Aço carbonoInconel

CorAmarelo

VerdeAzul

TurquesaLaranja

VermelhoPrataOuro

EnchimentoAmianto

PTFEGrafite Flexível - Graflex

Mica-grafite

Corsem pintura

brancocinzarosa

Tabela 7.8Código de Cores do Enchimento

148

13. JUNTAS TIPO 913 – APÊNDICE E DA NORMA ASME B16.5

Sendo uma norma de flanges e não de juntas, a ASME B16.5 não mencionadetalhes construtivos ou de materiais. As dimensões indicadas nas tabelas, são apenasorientativas, cabendo ao projetista determinar as dimensões de acordo com ascondições específicas da aplicação.

No Brasil, é comum o uso das dimensões da Tabela HE1, figuras HE1 e HE2da Normas ASME B16.5 para fabricação de juntas espirais. Estas juntas apresentamvárias deficiências, tais como área de aperto maior, reduzindo a pressão deesmagamento, tendência a se projetar no interior da tubulação, e o anel decentralização não atua como limite de compressão da junta.

O anexo 7.7 mostra os diâmetros da junta e do anel de centralização. Conformejá mencionado, por não ser uma norma de juntas, não existem espessuras nemtolerâncias.

14. OUTRAS NORMAS

Para a fabricação de junta Metalflex, são também usadas normas de outrospaíses, como Alemanha (DIN), Japão (JIS) e Inglaterra (BS) .

A dimensões para Norma DIN estão mostradas no Anexo 7.8. As demais tempouca aplicação no Brasil, por esta razão não abordadas neste livro.

15. DIMENSIONAMENTO DE JUNTAS TIPO 913 ESPECIAIS

A seguir, estão as recomendações que devem ser seguidas ao especificar umajunta tipo 913 especial. Isto é, que não obedeça às indicações de nenhuma normatécnica específica.

Figura 7.8

149

15.1 ESPIRAL

• Diâmetro interno ( Ie ): igual ao diâmetro interno da face do flange,mais, no mínimo, 6.4mm.

• Diâmetro externo (Ee ): calculado de modo a atender as recomendaçõesdo Capítulo 2 deste livro e de largura máxima conforme Seção 6 desteCapítulo.

• Espessura ( Te ): podem ser fabricadas nas espessuras de 4. 45 mm(0.175"), 4.76 mm (3/16") e 6.4 mm (¼”). Por ser a espessura da NormaASME B16.20, recomenda-se 4.45 mm, sempre que possível. Aslimitações dimensionais para a espessura, estão no Item 6 deste capítulo:

• Tolerância de fabricação: estão indicadas na Seção 7 deste Capítulo.

15.2. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO

• Espessura ( Tg ): 1/8" ( 3.2mm ).• Diâmetro interno ( Ig ): igual ao diâmetro externo da espiral, menos

aproximadamente 3.2mm ( 1/8" ).• Diâmetro externo ( Eg ): igual ao diâmetro do círculo de furação, menos o

diâmetro do parafuso.• Tolerância de fabricação: no diâmetro externo da guia de centralização é

de +_ 0.8mm, para todos os diâmetros nominais.• Limitações dimensionais: em virtude de dificuldades de fabricação e da

estabilidade do conjunto espiral-guia, existem limitações na largura mínimadas guias de centralização, conforme indicado na Tabela 7.9.

15.3. ANEL INTERNO

Conforme já mencionado, serve para minimizar a turbulência na região dajunta, evitando a corrosão da espiral e diminuindo a perda de carga do sistema. Nasjuntas com enchimento de PTFE evita a danificação das voltas internas da espiral,provocada pelo escoamento da junta.

Diâmetro interno da guia ( mm )Até 250

250 a 600600 a 1500

1500 ou maior

Largura mínima ( mm )10121520

Tabela 7.9Guia de Centralização - Limitações Dimensionais

150

15.4. DIVISÕES TIPO DUPLA-CAMISA

Semelhante ao tipo 911-T, com divisões de dupla-camisa para uso emtrocadores de calor.

15.5. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO COM FURAÇÃO

Para facilitar o encaixe no equipamento, quando houver dificuldade de acesso,o anel de centralização pode ser fabricado com o mesmo diâmetro externo e furaçãodos flanges.

16. JUNTAS TIPO 912

Semelhantes ao tipo 913, as juntas 912 são, na realidade, as primeiras juntasdeste tipo. O anel de centralização é constituído de duas chapas de 0.5mm deespessura, soldadas e encaixadas na espiral, conforme mostrado na Figura 7.9.Consideradas ul t rapassadas, pois o anel não atua como l imitador decompressão. Só devem ser usadas em baixas pressões.

Figura 7.9

151

17. JUNTAS TIPO 914

São espirais em formas não circulares, tais como: oval, retangular e quadradade cantos arredondados, diamante, oblonga e pêra, conforme mostrado na Figura 7.10.

Figura 7.10

17.1. APLICAÇÃO

As juntas Metalflex tipo 914 são usadas principalmente em: janelas e portasde visita de caldeiras (handhole e manhole), castelos de válvulas, cabeçotes eescapamentos de motores.


Não existe uma norma específica para este tipo de junta, devendo o projetista,ao dimensionar, usar as recomendações do Código ASME.

Devido à forma irregular das juntas, é sempre necessário o fornecimento dedesenho. Se possível, a mostra de fornecimento anterior, ou, até mesmo, a tampa oupeça onde a junta será aplicada.

17.3. ESPESSURA

As espessuras disponíveis para juntas tipo 914 são: 3.2 mm, 4.45 mm, 4.76mm e 6.4 mm.

152

17.4. JUNTAS PARA PORTAS DE VISITA DE CALDEIRAS

A maioria dos fabricantes de caldeiras, utiliza os mesmos tamanhos demanhole e handhole nos seus equipamentos. Desta forma, mesmo não havendo umapadronização, algumas juntas ovais são consideradas padrão industrialmente. Asdimensões, em polegadas, destas juntas, estão mostradas no Anexo 7.11.

Figura 7.11

153

Anexo 7.1

Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.5

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

150, 300, 400, 6001.251.561.882.382.753.383.884.755.887.008.25

10.3812.5014.7516.0018.2520.7522.7527.00

900, 1500, 25001.251.561.882.382.753.383.884.755.887.008.2510.1312.2514.5015.7518.0020.5022.5026.75

Diâmetro externo da junta por classe de pressãoPolegadasDiâmetro

Nominal

154

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

34568

10121416182024

1500.751.001.251.882.132.753.254.005.006.137.199.19

11.3113.3814.6316.6318.6920.6924.75

3000.751.001.251.882.132.753.254.005.006.137.199.19

11.3113.3814.6316.6318.6929.6924.75

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)

4.755.816.888.8810.8112.8814.2516.2518.5020.5024.75

6000.751.001.251.882.132.753.254.004.755.816.888.88

10.8112.8814.2516.2518.5020.5024.75

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)3.754.755.816.888.75

10.8812.7514.0016.2518.2520.5024.75

15000.751.001.251.561.882.312.753.634.635.636.758.5010.5012.7514.2516.0018.2520.2524.25

25000.751.001.251.561.882.312.753.634.635.636.758.5010.6312.50

(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro interno da junta por classe de pressãoPolegadas

NOTAS: 1. Não existem juntas classe 400 de ½” a 3" ( use classe 600 ), nem classe900 de ½” a 2 ½” ( use classe 1500 ) e classe 2500 de 14" ou maior.

2. Anéis internos são requeridos em todas as juntas com enchimento emPTFE e nas juntas de 24", classe 900; 12" a 24", classe 1500; de 4" a 12",classe 2500.

3. Tolerâncias de fabricação em polegadas:• espessura da espiral : ± 0.005" – medido na fita metálica, não

incluindo o enchimento que pode se projetarum pouco acima da fita metálica

• diâmetro externo da junta: de ½” a 8" : ± 0.03" de 10" a 24" : + 0.06" – 0.03"• diâmetro interno da junta: de ½” a 8" : ± 0.016" de 10" a 24" : ± 0.03"



DiâmetroNominal

155

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

1501.882.252.633.003.384.134.885.386.887.758.7511.0013.3816.1317.7520.2521.6323.8828.25

3002.132.632.883.253.754.385.135.887.138.509.8812.1314.2516.6319.1321.2523.5025.7530.50

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)7.008.389.75

12.0014.1316.5019.0021.1323.3825.5030.25

6002.132.632.883.253.754.385.135.887.639.5010.5012.6315.7518.0019.3822.2524.1326.8831.13

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)

6.638.139.7511.3814.1317.1319.6320.5022.6325.1327.5033.00

15002.502.753.133.503.885.636.506.888.25

10.0011.1313.8817.1320.5022.7525.2527.7529.7535.50

25002.753.003.384.134.635.756.637.759.2511.0012.5015.2518.7521.63

(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro externo do anel de centralização por classe de pressãoPolegadas

DiâmetroNominal

NOTAS: 1. Não existem juntas classe 400 de ½” a 3" ( use classe 600 ), nem classe900 de ½” a 2 ½” ( use classe 1500 ) e classe 2500 de 14" ou maior.

2. Tolerância do diâmetro externo do anel de centralização: ± 0.03"



156

DiâmetroNominal

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

1500.560.811.061.501.752.192.623.194.195.196.198.5010.5612.5013.7515.7517.6919.6923.75

3000.560.811.061.501.752.192.623.194.195.196.198.5010.5612.5013.7515.7517.6919.6923.75

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)

4.195.196.198.25

10.2512.5013.7515.7517.6919.6923.75

6000.560.811.061.501.752.192.623.194.195.196.198.2510.2512.5013.7515.7517.6919.6923.75

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)

3.194.195.196.197.759.6911.5012.6314.7516.7519.0023.25

15000.560.811.061.311.632.062.503.194.195.196.197.759.6911.5012.6314.5016.7518.7522.75

25000.560.811.061.311.632.062.503.194.195.196.197.759.6911.50

(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro interno do anel interno por classe de pressãoPolegadas

NOTAS: 1. Não existem juntas 400 de ½” a 3" ( use classe 600 ), nem classe 900 de½” a 2 1/2" ( use classe 1500 ) e classe 2500 de 14" ou maior.

2. A espessura do anel interno deve ser de 0.117" a 0.131"3. Tolerâncias no diâmetro interno: de 1 ¼” a 3": ± 0.03"

4" e maiores: ± 0.06"



157

Anexo 7.2

Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série A

262830323436384042444648505254565860

D I26.5028.5030.5032.5034.5036.5038.5040.5042.5044.5046.5048.5050.5052.5054.5056.5058.5060.50

D E27.7529.7531.7533.8835.8838.1340.1342.1344.2546.3848.3850.3852.5054.5056.5058.5060.5062.50

DA30.5032.7534.7537.0039.0041.2543.7545.7548.0050.2552.2554.5056.5058.7561.0063.2565.5067.50

D I27.0029.0031.2533.5035.5037.6338.5040.2542.2544.5046.3848.6351.0053.0055.2557.2559.5061.50

D E29.0031.0033.2535.5037.5039.6340.0042.1344.1346.5048.3850.6353.0055.0057.2559.2561.5063.50

DA32.8835.3837.5039.6341.6344.0041.5043.8845.8848.0050.1352.1354.2556.2558.7560.7562.7564.75

D I27.0029.0031.2533.5035.5037.6338.2540.3842.3844.5047.0049.0051.0053.0055.2557.2559.2561.75

D E29.0031.0033.2535.5037.5039.6340.2542.3844.3846.5049.0051.0053.0055.0057.2559.2561.2563.75

DA32.7535.1337.2539.5041.5044.0042.2544.3846.3848.5050.7553.0055.2557.2559.7561.7563.7566.25

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãoPolegadas

150 300 400

158

262830323436384042444648505254565860

D I27.0029.0031.2533.5035.5037.6339.0041.2543.5045.7547.7550.0052.0054.0056.2558.2560.5062.75

D E29.0031.0033.2535.5037.5039.6341.0043.2545.5047.7549.7552.0054.0056.0058.2560.2562.5064.75

DA34.1336.0038.2540.2542.2544.5043.5045.5048.0050.0052.2554.7557.0059.0061.2563.5065.5068.25

D I27.0029.0031.2533.5035.5037.7540.7543.2545.2547.5050.0052.00

D E29.0031.0033.2535.5037.5039.7542.7545.2547.2549.5052.0054.00

DA34.7537.2539.7542.2544.7547.2547.2549.2551.2553.8856.5058.50

600 900

Não existem flanges classe 900 de50" e maiores.

Dimensões das juntas por classe de pressãoPolegadasDiâmetro

Nominal



NOTAS:1. Anéis internos são requeridos em todas as juntas com enchimento em PTFEe nas juntas classe 900.

2. Tolerância em Polegadas• espessura da espiral : ± 0.005" – medido na fita metálica, não


• diâmetro externo da junta : ± 0.06"• diâmetro interno da junta de 26" a 34" : ± 0.03"• 36" e maiores : ± 0.05"• diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.03"

159

262830323436384042444648505254565860

15025.7527.7529.7531.7533.7535.7537.7539.7541.7543.7545.7547.7549.7551.7553.5055.5057.5059.50

30025.7527.7529.7531.7533.7535.7537.5039.5041.5043.5045.3847.6349.0052.0053.2555.2557.0060.00

40026.0028.0029.7532.0034.0036.1337.5039.3841.3843.5046.0047.5049.5051.5053.2555.2557.2559.75

60025.5027.5029.7532.0034.0036.1337.5039.7542.0043.7545.7548.0050.0052.0054.2556.2558.0060.25

90026.0028.0030.0032.0034.0036.2539.7541.7543.7545.5048.0050.00Não

existemflanges

classe 900de 50" emaiores

DiâmetroNominal

Diâmetro interno dos anéis internos por classe de pressãoPolegadas



NOTAS:1. Espessura do anel interno : de 0.117" a 0.131".2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 0.12".

160

Anexo 7.3

Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série B

262830323436384042444648505254565860

D I26.5028.5030.5032.5034.5036.5038.3740.2542.5044.2546.5048.5050.5052.5054.5056.8859.0761.31

D E27.7029.5031.5033.5035.7537.7539.7541.8843.8845.8848.1950.0052.1954.1956.0058.1860.1962.44

DA28.5630.5632.5634.6936.8138.8841.1343.1345.1347.1349.4451.4453.4455.4457.6359.6362.1964.19

D I26.5028.5030.5032.5034.5036.5039.7541.7543.7545.7547.8849.7551.8853.8855.2558.2560.4462.56

D E28.0030.0032.0034.0036.0038.0041.2543.2545.2547.2549.3851.6353.3855.3857.2560.0061.9464.19

DA30.3832.5034.8837.0039.1341.2543.2545.2547.2549.2551.8853.8855.8857.8860.2562.7565.1967.19

D I26.2528.1330.1332.0034.1336.1338.2540.3842.3844.5047.0049.0051.0053.0055.2557.2559.2561.75

D E27.5029.5031.7533.8835.8838.0040.2542.3844.3846.5049.0051.0053.0055.0057.2559.2561.2563.75

DA29.3831.5033.7535.8837.8840.2542.2544.3846.3848.5050.7553.0055.2557.2559.7561.7563.7566.25

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãoPolegadas

150 300 400

161

262830323436384042444648505254565860

D I26.1327.7530.6332.7535.0037.0039.0041.2543.5045.7547.7550.0052.0054.0056.2558.2560.5062.75

D E28.1329.7532.6334.7537.0039.0041.0043.2545.5047.7549.7552.0054.0056.0058.2560.2562.5064.75

DA30.1332.2534.6336.7539.2541.2543.5045.5048.0050.0052.2554.7557.0059.0061.2563.5065.5068.25

D I27.2529.2531.7534.0036.2537.2540.7543.2545.2547.5050.0052.00

D E29.5031.5033.7536.0038.2539.2542.7545.2547.2549.5052.0054.00

DA33.0035.5037.7540.0042.2544.2547.2549.2551.2553.8856.5058.50

600 900

Não existem flanges classe 900 de50" e maiores.

Dimensões das juntas por classe de pressãoPolegadasDiâmetro

Nominal



NOTAS:1. Anéis internos são requeridos em todas as juntas com enchimento em PTFEe nas juntas classe 900.

2. Tolerância em Polegadas• espessura da espiral : ± 0.005" – medido na fita metálica, não


• diâmetro externo da junta : ± 0.06"• diâmetro interno da junta de 26" a 34" : ± 0.03"• 36" e maiores : ± 0.05"• diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.03"

162

262830323436384042444648505254565860

15025.7527.7529.7531.7533.7535.7537.7539.7541.7543.7545.7547.7549.7551.7553.5055.5057.5059.50

30025.7527.7529.7531.7533.7535.7537.5039.5041.5043.5045.3847.6349.0052.0053.2555.2557.0060.00

40026.0028.0029.7532.0034.0036.1337.5039.3841.3843.5046.0047.5049.5051.5053.2555.2557.2559.75

60025.5027.5029.7532.0034.0036.1337.5039.7542.0043.7545.7548.0050.0052.0054.2556.2558.0060.25

90026.0028.0030.2532.0034.0036.2539.7541.7543.7545.5048.0050.00Não

existemflanges

classe 900de 50" emaiores

DiâmetroNominal

Diâmetro interno dos anéis internos por classe de pressãoPolegadas

NOTAS: 1. Espessura do anel interno : de 0.117" a 0.131". 2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 0.12".



163

Anexo 7.4Dimensões para juntas 914

A111111111111111111

11 ¼1212121212121212

B141414151515151515

15 ½1616161616161616

3/41

1 ¼½¾¾1

1 ¼1 ¼

¾5/16

½¾7/811

1 ¼1 1/4

3/163/163/163/163/16

¼3/163/16

¼3/163/163/163/163/163/16

¼3/161/4

Largura - W - pol Espessura - E - polDimensões internas pol

164

Anexo 7.5Juntas Tipo 911 para Flanges Lingüeta e Ranhura Grande e Pequena

½¾1

1 ¼1 ½

22 ½

33 ½

4568

10121416182024

Ie1

1 5/161 ½1 7/82 1/82 7/83 3/84 ¼4 ¾5 3/166 5/167 ½9 3/811 ¼13 ½14 ¾

1719 ¼

2125 ¼

Ee1 3/8

1 11/162

2 ½2 7/83 5/84 1/8

55 ½6 3/167 5/168 ½

10 5/812 ¾

1516 ¼18 ½

2123

27 ¼

Ie1

1 5/161 ½1 7/82 1/82 7/83 3/84 ¼4 ¾5 3/166 5/167 ½9 3/811 ¼13 ½14 ¾16 ¾19 ¼

2125 ¼

Ee1 3/81 11/161 7/82 ¼2 ½3 ¼3 ¾4 5/85 1/85 11/166 13/16

81012

14 ¼15 ½17 5/820 1/8

2226 ¼

Grande Pequena

Espessura padrão: 3.2 mm ( 1/8" ).

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas - polegadas

165

¼½¾1

1 ¼1 ½

22 ½

33 ½

4568

10121416182024

Ie½1

1 5/16

1 ½1 7/8

2 1/8

2 7/8

3 3/8

4 ¼4 ¾5 3/16

6 5/16

7 ½9 3/8

11 ¼13 ½14 ¾

1719 ¼

2125 ¼

Ee1

1 3/8

1 11/16

22 ½2 7/8

3 5/8

4 1/8

55 ½6 3/16

7 5/16

8 ½10 5/8

12 ¾15

16 ¼18 ½

2123

27 ¼

Ie-

13/16

1 1/16

1 ¼1 5/8

1 7/8

2 3/8

33 ¾

-4 ¾5 ¾6 ¾8 ¾10 ¾

13-----

Ee-

1 3/8

1 11/16

22 ½2 7/8

3 5/8

4 1/8

5-

6 3/16

7 5/16

8 ½10 5/8

12 ¾15-----

Classe 150 a 1500 psi Classe 2500 psiDimensões das juntas - polegadas

DiâmetroNominal

Espessura padrão: 3.2 mm ( 1/8" ).

Anexo 7.6Juntas Tipo 911 para Flanges ASME B16.5 Tipo Macho e Fêmea

166

1/23/4 1

1 1/41 1/2

22 1/2

33 1/2

4568

10121416182024

Ee354351647392

105127140157186216270324381413470533584692

Ie2127334248607389

102114141168219273324356406457508610

1504857677686105124137162175197222279340409451514549606718

3005467738395111130149165181216251308362422486540597654775

4005467738395111130149162178213248305359419483537594645768

6005467738395111130149162194241267321400457492565613683790

9006470798998143165168

-206248289359435498521575638698838

15006470798998143165175

-210254282353435521578641705756901

2500707686

105117146168197

-235279318387476549

-----

Anel de Centralização - EgEspiralDimensões das juntas - mm

DiâmetroNominal

Anexo 7.7Juntas Tipo 913 Conforme Apêndice E, Figuras 2 e 3 da Norma ASME B16.5

167

101520253240506580100125150175200250300350400450500600700800900

1000

1620283543506177901151401671912152673183604104605106107108109101010

24283643515873891021271521792032272793303804304805306307308309301030

1091221471742012292533073584104625165666667708749741078

36405057677491

111126151178205235259315366418470

628

254284340400457514

62473182294210421154

40465161718292107127142168194224265290352417474546

628

63

113138148174210247277309364424486543

100

287

391

458

1605661

82

103119144154180217257284324388458

2506772

83

109124154170202242284316358442

2 a 64 100 a 250

D3 – Classe dePressão -bar D4 – Classe de Pressão - barDN D1 D2

Anexo 7.8

Dimensões de Juntas 913 e 913M Norma DIN 2699

40

168

169

CAPÍTULO

8

JUNTAS METALBEST®

1. O QUE É UMA JUNTA METALBEST®

É uma junta fabricada a partir de uma alma de material macio, revestida poruma ou mais camadas metálicas ( Figura 8.1). Existem diversos tipos de construção,que serão descritos a seguir.

Figura 8.1

170

2. METAIS

O metal normalmente possui a espessura de 0.4 mm a 0.6 mm. Sua escolhadeve ser de acordo com as recomendações do Capítulo 6 deste livro.

3. ENCHIMENTO

O material padrão de enchimento é o Graflex®. Dependendo das condiçõesoperacionais, também podem ser usados como enchimento: um metal, papelão defibra cerâmica ou PTFE.

4. DIMENSIONAMENTO

Os valores a seguir são baseados em aplicações práticas, não sendo, portanto,de uso obrigatório.

• Juntas confinadas nos diâmetros interno e externo:• Diâmetro interno junta = diâmetro interno do alojamento + 1.6 mm.• Diâmetro externo junta = diâmetro externo do alojamento – 1.6 mm.

• Juntas confinadas no diâmetro externo:• Diâmetro interno junta = diâmetro interno flange + no mínimo 3.2 mm.• Diâmetro externo junta = diâmetro externo do alojamento – 1.6 mm.

• Juntas não-confinadas:• Diâmetro interno junta = diâmetro interno flange + no mínimo 3.2 mm.• Diâmetro externo junta = diâmetro círculo de furação – diâmetro dos parafusos.

• Largura: seguir as recomendações de projeto do Capítulo 2 deste livro.

5. PRINCIPAIS TIPOS E APLICAÇÕES

5.1. TIPO 920

Constituída de um enchimento macio revestido parcialmente por uma camisametálica (Figura 8.2). Usada em aplicações onde a pressão de esmagamento e larguramáxima, são limitadas. Pode ser fabricada em formato circular ou oval. A larguramáxima é de 6.4 mm ( 1/4" ) e a espessura padrão é de 2.4 mm ( 3/32" ).

171

Figura 8.2

5.2. TIPO 923

Constituída de uma dupla-camisa metálica sobre o enchimento macio ( Figura8.3). Suas aplicações mais típicas são as juntas para Trocador de Calor. Produzidassob encomenda, não existe praticamente nenhum limite de diâmetro ou forma para asua fabricação. Na Seção 6 deste Capítulo estão as principais características dasjuntas para Trocador de Calor.

As juntas Tipo 923 também são empregadas em flanges de grandes diâmetrosem reatores de indústrias químicas.Outra aplicação são as tubulações de gases de alto-forno das siderúrgicas. Asprincipais caraterísticas destas aplicações são a alta temperatura, baixa pressão eflanges com empenamentos e irregularidades. As juntas são de espessura de 4 mm a6 mm para compensar estes problemas.

Figura 8.3

172

5.3. TIPO 926

Mostrada na Figura 8.4, é similar ao tipo 923 com a camisa metálicacorrugada, para atuar como um labirinto, adicionando maior selabilidade. A NormaASME B16.20 apresenta as dimensões e tolerâncias deste tipo de junta para uso emflanges ASME B16.5. Devido ao seu custo mais elevado, tem uso restrito, sendonormalmente preterido em favor das juntas Metalflex, já descritas no Capítulo 7 destelivro.

Figura 8.4

5.4. TIPO 929

Similar ao tipo 926, com enchimento metálico corrugado (Figura 8.5). Estetipo oferece as vantagens da 926 com o limite máximo de temperatura dependendoapenas do metal empregado na sua fabricação.

Figura 8.5

173

6. JUNTAS PARA TROCADORES DE CALOR

6.1 TIPOS DE TROCADORES DE CALOR

Existem inúmeros tipos de Trocadores de Calor, muitos deles tão incorporadosao nosso dia-a-dia que sequer os apreciamos. Por exemplo, os radiadores dosautomóveis ou os aquecedores a gás da residências (boilers). Todos estes sãodispositivos que promovem a troca de calor entre um fluido e outro, fazendo oresfriamento (água do radiador) ou aquecimento (água do boiler), conforme anecessidade do processo.

Nas indústrias são usados diversos tipos de trocadores de calor, alguns delespossuem nomes específicos como os radiadores, caldeiras, resfriadores (chilers), etc.Quando falamos de forma genérica, Trocador de Calor, podemos estar nos referindoa qualquer destes aparelhos. Entretanto, na maioria das indústrias, se interpreta comouma referência ao Trocador de Calor tipo “Shell and Tube”. Como o próprio nomeindica são aparelhos com um casco (shell) e tubos. Um dos fluidos circula entre ocasco e o lado externo dos tubos e o outro fluido no lado interno dos tubos.

6.2. NORMA TEMA

A grande maioria dos trocadores de calor tipo “Shell and Tube” são fabricadosde acordo com a Norma “Standards of the Tubular Exchanger ManufacturesAssociation – TEMA”, que estabelece os critérios para o projeto, construção, teste,instalação e manutenção destes aparelhos.

São definidas pela Norma TEMA três classes de Trocadores de Calor tipo“Shell and Tube”:• Classe R: para uso em aplicações relacionadas ao processamento de Petróleo,considerado serviço severo. São especificadas juntas dupla camisa (923, 926 ou 927)ou metal sólido (940, 941 ou 942) para os cabeçotes flutuantes internos, para pressõesde 300 psi ou maior e para todas as juntas em contato com hidrocarbonetos.• Classe B: para uso na industria química em geral. São especificadas juntas duplacamisa (923, 926 ou 927) ou metal sólido (940, 941 ou 942) para os cabeçotesflutuantes internos e para pressões de 300 psi ou maior. Nas juntas externas é permitidoo uso de juntas não metálicas, desde que haja compatibilidade térmica e química como fluido• Classe C: para serviço considerado moderado na industria em geral. Sãorecomendados os mesmos critérios de seleção do tipo de junta da Classe B.

6.3. JUNTAS TIPO 923

As juntas tipo 923 são as mais usadas nos Trocadores de Calor. Podem serfabricadas nas mais diversas formas, tamanhos e com divisões para trocadores devárias passagens. A vedação primária é obtida no diâmetro interno, onde existe asuperposição dos materiais. Neste ponto, a espessura é maior antes do esmagamentoe a junta mais densa após o aperto, ocorrendo o maior escoamento do material e

174

favorecendo a vedação. O lado externo da junta, que também possui espessura maior,atua como vedação secundária. A parte central da junta não participa decisivamentena vedação. A Figura 8.6 mostra como a junta deve ser instalada em flange lingüetae ranhura.

Figura 8.6

Para elevar selabilidade da junta um ressalto de 0.4 mm (1/64" ) de altura por3.2 mm (1/8") de largura pode ser usinado na face do trocador para atuar como vedaçãono lado oposto ao da dupla-camisa, onde a espessura da junta é menor. AFigura 8.7 mostra a disposição da junta instalada em flange lingüeta e ranhura comressalto.

Figura 8.7

175

6.4. MATERIAIS

As juntas para trocador de calor podem ser fabricadas na maioria dos metaisdisponíveis em chapas de 0.4 mm a 0.5 mm de espessura. A escolha do material dacamisa externa deve levar em consideração, as condições operacionais e o fluido a servedado. Consultar o Capítulo 6 deste livro ao especificar os materiais para a camisametálica.

O material de enchimento mais usado é o Grafite Flexível, que estandototalmente encapsulado pelo metal, tem a sua oxidação bastante reduzida, mesmo emelevadas temperaturas. O PTFE sinterizado também pode ser usado comoenchimento quando o fluido não for compatível com o Graflex®.

Nos projetos mais antigos o enchimento especificado é o Papelão de AmiantoPI 97B, que em razão dos problemas ambientais relacionados ao Amianto, tem o seuuso cada vez mais limitado.

6.5. JUNTAS FABRICADAS EM UMA SÓ PEÇA

A construção mais tradicional das juntas de dupla camisa para trocador decalor, é a fabricação em uma só peça, conforme mostrado na Figura 8.8. Nestaconstrução existe um raio de concordância entre as divisões e o anel externo.

Os raios de concordância mínimos estão mostrados na Tabela 8.1. Raiosmenores podem resultar em trincas no material, diminuindo a capacidade de vedaçãoda junta.

Figura 8.8

176

6.6. JUNTAS COM DIVISÕES SOLDADAS

As juntas com divisões soldadas, eliminam um dos grandes problemas dasjuntas de uma só peça, que são as trincas na região dos raios de concordância,conforme mostrado na Figura 8.8.

Em virtude das tensões decorrentes do repuxo, ocorrem trincas nos raios deconcordância, permitindo a passagem do fluido. A vedação primária e secundária,conforme mostrado anteriormente, não existe, ficando a vedação restrita à vedaçãosecundária.

Além das trincas, estas juntas possuem área maior na região da concordância,reduzindo a pressão de esmagamento e a selabilidade.

Para evitar os pontos fracos causados pelas trincas nos raios de concordância,foi desenvolvida a junta para trocador de calor com divisões soldadas, que assegura avedação primária e secundária em toda a junta, conforme mostrado na Figura 8.9. Aselabilidade da junta é consideravelmente maior, reduzindo riscos de vazamento parao meio ambiente.

As divisões devem assegurar a vedação entre as passagens do trocador decalor. No sistema de divisões soldadas, existe um pequeno vazamento que vai reduzirde valor desprezível a eficiência do trocador, não oferecendo riscos ao meio ambiente.

A fixação das divisões é feita por dois pontos de solda em cada extremidade.Desta forma, há uma completa fixação da divisão ao anel externo, sem prejudicar avedação primária e secundária. Estes pontos de solda são executados de maneira a nãocriar regiões mais resistentes ao esmagamento, tornando o aperto uniforme em todo operímetro da junta.

Figura 8.9

177


O Anexo 8.1 mostra as formas mais usuais das juntas para Trocador de Calor.As dimensões consideradas normais são:

• Largura da junta ( B ): 10, 12 e 13, 16, 20 e 25 mm.• Largura das divisões ( C ): 10, 12 e 13 mm.• Espessura ( E ): 3.2 mm (1/8 pol ).• Raios de concordância: conforme Tabela 8.1.• Folga de montagem: 3.2 mm ( 1/8 pol ) entre a junta e seu alojamento para

permitir a montagem e o correto esmagamento.

Tabela 8.1Raios de Concordância

Material da juntaAlumínio

CobreAço carbono

Aço inoxidávelNíquel

Raio de concordância mínimo - mm68101210

6.8. TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO

As tolerâncias devem obedecer às recomendações mostradas na Tabela 8.2 eFigura 8.10.


Característica

Diâmetro externo (A)

Ovalização do diâmetro externo

Largura (B)Espessura (E)

Fechamento (S)Largura das divisões (C)

Posicionamento das divisões(F)

Juntas sem divisõesJuntas com divisõesJuntas sem divisõesJuntas com divisões

± 1.6 (médio)± 1.64.01.6

+0.0, -0.8+0.6, -0.0

Igual ou maior que 3+0.0, -0.8

± 0.8

Tolerância - mm

178

Figura 8.10

6.9. SOLDA DAS DIVISÕES

A solda das divisões deve ser de tal forma que não se projete além dasuperfície da junta, conforme mostrado na Figura 8.11.

Figura 8.11

CORRETO ACEITAVEL INCORRETO

179

7. JUNTAS TIPO 927 PARA TROCADORES DE CALOR

As juntas para Trocador de Calor tipo 927 (Figura 8.11) são constituídas deuma junta 923, com cobertura em ambas as faces de vedação com fita corrugada deGrafite Flexível Graflex® tipo TJH, conforme mostrado na Figura 8.12. O material deenchimento da junta também é o Graflex®. A construção da junta 923 é a mostrada noSeção 6 deste Capítulo, com as divisões soldadas.

A cobertura de Graflex® aumenta sensivelmente a selabilidade da junta,principalmente se os flanges não estiverem em perfeito estado, o que é muito comumneste tipo de equipamento.

As juntas Metalbest Tipo 927 aliam a melhor selabilidade das juntas comdivisões soldadas, e enchimento de Graflex® e a capacidade de tolerar imperfeiçõesproporcionada pela fita TJH, solucionando muitos problemas de vedação até entãoconsiderados crônicos. É recomendável usar este tipo de junta sempre que as condiçõesoperacionais permitirem.

Figure 8.12

180

Anexo 8.1

Formatos de Juntas para Trocador de Calor

181


Formatos de Juntas para Trocador de Calor

182

183

CAPÍTULO

9

JUNTAS METÁLICAS

1. DEFINIÇÃO

São juntas metálicas sólidas. Isto é, sem enchimento de materiais macios.Podem ser divididas em duas categorias principais: planas e Ring- Joint.

Figura 9.1

2. JUNTAS METÁLICAS PLANAS

Definidas como juntas de espessura relativamente pequena, quando comparadacom a largura. São normalmente fabricadas a partir de uma chapa metálica, com asuperfície de vedação usinada ou não.

Como a vedação é obtida por esmagamento, a pressão na superfície da junta,deve ser maior que a tensão de escoamento do seu material. Por esta razão, osmateriais e acabamentos dos flanges e da junta devem ser cuidadosamente

184

compatibilizados. A dureza do material da junta deve ser sempre menor que a domaterial do flange, para não danificá-lo.

3. MATERIAIS

Qualquer metal disponível em chapas que possam ser cortadas, usinadas ouestampadas, pode ser usado. O tamanho das juntas é limitado pelas chapas, sendonecessário soldar para se conseguir dimensões maiores.

As recomendações do Capítulo 6 deste livro, devem ser observadas aoespecificar o material da junta.

4. ACABAMENTO DA SUPERFÍCIE DE VEDAÇÃO

Para um melhor desempenho, recomenda-se o uso de flanges com acabamentoliso. A rugosidade deve ser de, no máximo, 1.6 µm Ra (63 µpol). Em nenhumacircunstância, o acabamento deve exceder a 3.2 µm Ra (125 µpol).

Riscos ou marcas radiais no flange ou na junta são praticamente impossíveisde vedar com juntas metálicas sólidas.

5. TIPOS DE JUNTAS METÁLICAS PLANAS

5.1. TIPO 940

São lisas e podem ser fabricadas em praticamente qualquer formato (Figura9.2). São usadas quando não é necessária compressibilidade para compensardesalinhamentos, empenamentos ou irregularidades superficiais, e quando existe forçanos parafusos suficiente para o seu esmagamento. Suas aplicações típicas são castelosde válvulas, trocadores de calor, prensas hidráulicas e flanges lingüeta e ranhura.

Figura 9.2

185

Estas juntas, dependendo da liga ou metal usado na sua fabricação, possuemelevada capacidade de resistência ao esmagamento. Os valores das pressões deesmagamento máxima e mínima em temperatura ambiente para diversos materiaisestão mostradas na Tabela 9.1.

A largura da superfície de vedação da junta deve ser, pelo menos, 1.5 vezes asua espessura.

Tabela 9.1Pressão de Esmagamento para Juntas Tipo 940

Ferro DoceAISI 1006/1008AISI 1010/1020AISI 304/316/321AISI 309NíquelCobreAlumínio

23523526533540019013570

525525600750900510300140

Mínima Máxima

Pressão de esmagamento(MPa)Material

5.2. TIPO 941

Junta plana com ranhuras concêntricas (Figura 9.3). Combina as vantagens dajunta 940, com uma área de contato reduzida, elevando a pressão de esmagamento.Usada quando é necessário uma junta de metal sólido e a força de esmagamentodisponível não é suficiente para vedar com uma junta tipo 940. Espessura mínima defabricação: 1.2 mm.

Figura 9.3

186

5.3. TIPO 943

Se as condições operacionais requerem o uso do tipo 941, mas os flangesprecisam ser protegidos, a junta pode ter camisa metálica dupla (Figura 9.4).

Figura 9.4

5.4. TIPO 900

São juntas corrugadas metálicas (Figura 9.5). São usadas em aplicações debaixa pressão onde haja limitação de peso e espaço. A espessura da chapa deve ser de0.2 mm a 1.0 mm, dependendo do metal e passo da corrugação. Em virtude da pequenaespessura da chapa e das corrugações, a força para esmagar a junta é bemreduzida, se comparado as juntas tipo 940 e 941. É necessário um mínimo de 3corrugações para a obtenção de uma vedação satisfatória. Uma pequena parte plananos diâmetros interno e externo é recomendável para reforçar a junta. O passo dascorrugações pode variar entre 1.1 mm a 6.4 mm. A espessura total da junta é de 40%a 50% do passo. O limite de temperatura é determinado pelo metal usado. Pressãomáxima: 35 bar (500 psi ).

Figura 9.5

187

5.5. TIPO 905

É uma junta tipo 900 com uma lâmina de Grafite Flexível Graflex® colada emambos os lados das corrugações (Figura 9.6). A espessura do metal é de 0.4 mm a0.5 mm e o passo das corrugações, 4 mm, 5 mm ou 6 mm. Por ser uma junta queatende as exigências “Fire Safe” tem sido muito empregada em fluidos inflamáveis.

Figura 9.6

Pode também ser fabricada com gaxeta de Fibra Cerâmica ou de Amianto(Figura 9.7)para uso em tubulações de grandes diâmetro de gases de combustão ou deAlto Forno, em temperaturas elevadas e baixa pressão.

Figura 9.7

188

6. RING-JOINTS

São anéis metálicas usinados de acordo com padrões estabelecidos peloAmerican Petroleum Institute (API) e American Society of Mechanical Engineers(ASME), para aplicações em elevadas pressões e temperaturas. Uma aplicação típicados Ring-Joints é em “Árvores-de-Natal” (Christmas-Tree) usadas nos campos deprodução de petróleo ( Figura 9.8 ).

A vedação é obtida em uma linha de contato, por ação de cunha, causandoelevadas pressões de esmagamento e, desta forma, forçando o material a escoar nestaregião. A pequena área de vedação, com alta pressão de contato, resulta em grandeconfiabilidade. Entretanto, as superfícies de contato da junta e do flange devem sercuidadosamente usinadas e acabadas. Alguns tipos são ativados pela pressão, isto é,quanto maior a pressão melhor a selabilidade.

Figura 9.8

189

6.1. MATERIAIS

Os materiais devem ser forjados ou laminados. Fundidos não devem serusados. A Tabela 9.2 mostra os materiais padronizados pela Norma ASME B 16.20 eAPI 6A para Ring-Joints.

Tabela 9.2Dureza Máxima e Temperatura dos Ring-Joints

Ferro doceAço carbono

AISI 502AISI 410AISI 304AISI 316AISI 347

MonelNíquelCobre

90120130170160160160125120

-

566872868383837068-

538538649704

nota cnota cnota cnota cnota cnota c

DSF5

S410S304S306S347

MN

CU

Material Dureza MáximaBrinell

Dureza MáximaRockwell B

TemperaturaMáxima ° C

Código

NOTAS:

a) Dureza Brinell medida com carga de 3 000kg, exceto para o aço doce, medida com 500kg.b) Dureza Rockwell medida com carga de 100kg e esfera de 1/16" de diâmetro.c) Temperatura máxima de serviço de acordo com ASME B16.20 para tipos 950 e 951. Para

os tipos BX e RX, a temperatura máxima é de 121°C.d) A temperatura máxima depende das condições operacionais.e) De acordo com a Norma API 6 A os anéis em ferro doce e aço carbono devem ser

cadmiados com uma camada de 0,0002" a 0,0005".f) O código de cada material é gravado na junta ao lado da referência do seu tamanho,

conforme indicado nas Normas API 6A e ASME B16.20.

6.1. ACABAMENTO SUPERFICIAL

As superfícies de contato dos flanges e das juntas, devem ter a rugosidademáxima de 1.6 µm Ra (63 µpol Ra), sem marcas de ferramentas, riscos ou outrasirregularidades superficiais.

6.2. DUREZA

Recomenda-se que a dureza da junta seja sempre menor que a do flange, paranão danificá-lo. Esta diferença deve ser de, pelo menos, 30 HB. Quando os materiais

190

da junta e do flange tiverem dureza similar, é necessário fazer tratamento térmico najunta, para deixá-la com a menor dureza possível.

6.4. DIMENSIONAMENTO E TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO

Ao especificar a aplicação de Ring-Joints, recomenda-se seguir as indicaçõesdas normas abaixo relacionadas, que fornecem as dimensões, tolerâncias e tabelas deaplicação.• ASME B16.5 – Steel Pipe-Line Flanges• ASME B16.20 – Metallic Gaskets for Pipe Flanges• ASME B16.47 – Steel Pipe-Line Flanges• API 6A – Specification for Wellhead Equipment.• API 6B – Specification for Wellhead Equipment.• API 6D – Steel Gate, Plug, Ball and Check Valves for Pipe-Line Service.

No final deste capítulo, os Anexos 9.1, 9.2 e 9.3 apresentam as dimensões etolerâncias dos anéis conforme Norma ASME B16.20.

6.5. TIPOS DE ANÉIS RING-JOINT

6.5.1. TIPO 950

É o tipo que foi padronizado originalmente (Figura 9.9). Desenvolvimentosposteriores resultaram em outras formas. Se o flange for projetado usando as versõesmais antigas das normas, com canal oval de alojamento do Ring Joint, então deve serusado somente o tipo 950.

Figura 9.9

191

6.5.2. TIPO 951

Anel de seção octogonal (Figura 9.10). Possui maior eficiência de vedação,seu uso é o mais recomendado nos novos projetos. Os flanges fabricados pela versõesmais recentes das normas ASME (ANSI) e API, possuem canal com perfil projetadopara receber os tipos 950 e 951.

Figura 9.10

6.5.3. TIPO RX

Possui forma especialmente projetada para usar a pressão interna como auxílioà vedação (Figura 9.11). A face externa da junta faz o contato inicial com o flange,fazendo o esmagamento e vedação. À medida que a pressão interna da linha ouequipamento, aumenta, o mesmo acontece com a força de contato entre a junta e oflange, elevando, desta forma, a eficiência da vedação. Esta característica de projeto,torna este tipo mais resistente às vibrações que ocorrem durante a perfuração eelevações súbitas de pressão e choque, comuns nos trabalhos em campos de petróleo.O tipo RX é totalmente intercambiável com os tipos 950 e 951, usando o mesmo tipode canal de alojamento no flange e número de referência.

Figura 9.11

192

6.5.4. TIPO BX

Possui seção quadrada com cantos chanfrados (Figura 9.12). Projetada paraemprego somente em flanges API 6BX, em pressões de 2000 a 20000 psi. O diâmetromédio da junta é ligeiramente maior que o do alojamento no flange. Assim, a junta aoser montada, fica pré-comprimida pelo diâmetro externo, criando o efeito de elevaçãoda vedação com o aumento da pressão de operação. As conexões que usam juntas tipoBX, possuem pequena interferência. A junta é efetivamente “estampada” pelosalojamentos dos flanges, não podendo ser reutilizada.

Figura 9.12

6.5.5. Outros tipos

Existem diversos outros tipos de juntas metálicas, de aplicações bastanterestritas, como, por exemplo, os tipos lente, delta e Bridgeman, que estão fora doescopo deste livro

193

Anexo 9.1Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

R-11R-12R-13R-14R-15R-16R-17R-18R-19R-20R-21R-22R-23R-24R-25R-26R-27R-28R-29R-30R-31R-32R-33R-34

1.3441.5631.6881.7501.8752.0002.2502.3752.5632.6882.8443.2503.2503.7504.0004.0004.2504.3754.5004.6254.8755.0005.1885.188

0.2500.3130.3130.3130.3130.3130.3130.3130.3130.3130.4380.3130.4380.4380.3130.4380.4380.5000.3130.4380.4380.5000.3130.438

0.440.560.560.560.560.560.560.560.560.560.690.560.690.690.560.690.690.750.560.690.690.750.560.69

0.380.500.500.500.500.500.500.500.500.500.630.500.630.630.500.630.630.690.500.630.630.690.500.63

0.1700.2060.2060.2060.2060.2060.2060.2060.2060.2060.3050.2060.3050.3050.2060.3050.3050.3410.2060.3050.3050.3410.2060.305

0.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.06

Númerodo Anel

DiâmetroMédio

P

LarguraA

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio doAnelR1

194

R-35R-36R-37R-38R-39R-40R-41R-42R-43R-44R-45R-46R-47R-48R-49R-50R-51R-52R-53R-54R-55R-56R-57R-58R-59R-60R-61R-62R-63R-64R-65R-66R-67R-68R-69R-70R-71R-72R-73

5.3755.8755.8756.1886.3756.7507.1257.5007.6257.6258.3138.3139.0009.75010.62510.62511.00012.00012.75012.75013.50015.00015.00015.00015.62516.00016.50016.50016.50017.87518.50018.50018.50020.37521.00021.00021.00022.00023.000

0.4380.3130.4380.6250.4380.3130.4380.7500.3130.4380.4380.5000.7500.3130.4380.6250.8750.3130.4380.6251.1250.3130.4380.8750.3131.2500.4380.6251.0000.3130.4380.6251.1250.3130.4380.7501.1250.3130.500

0.690.560.690.880.690.560.691.000.560.690.690.751.000.560.690.881.130.560.690.881.440.560.691.130.561.560.690.881.310.560.690.881.440.560.691.001.440.560.75

0.630.500.630.810.630.500.630.940.500.630.630.690.940.500.630.811.060.500.630.811.380.500.631.060.501.500.630.811.250.500.630.811.380.500.630.941.380.500.69

0.3050.2060.3050.4130.3050.2060.3050.4850.2060.3050.3050.3410.4850.2060.3050.4130.5830.2060.3050.4130.7800.2060.3050.5830.2060.8790.3050.4130.6810.2060.3050.4130.7800.2060.3050.4850.7800.2060.341

0.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.090.060.060.060.060.090.060.060.090.060.060.060.090.060.060.060.090.060.06

Númerodo Anel

DiâmetroMédio

P

LarguraA

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio doAnelR1

Anexo 9.1 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

195

R-74R-75R-76R-77R-78R-79R-80R-81R-82R-84R-85R-86R-87R-88R-89R-90R-91R-92R-93R-94R-95R-96R-97R-98R-99

R-100R-101R-102R-103R-104R-105

23.00023.00026.50027.25027.25027.25024.25025.0002.2502.5003.1253.5633.9384.8754.5006.12510.2509.00029.50031.50033.75036.00038.00040.2509.25029.50031.50033.75036.00038.00040.250

0.7501.2500.3130.6251.0001.3750.3130.5630.4380.4380.5000.6250.6250.7500.7500.8751.2500.4380.7500.7500.7500.8750.8750.8750.4381.1251.2501.2501.2501.3751.375

1.001.560.560.881.311.75

-----------

0.69-------------

0.941.500.500.811.251.630.500.750.630.630.690.810.810.940.941.061.500.630.940.940.941.061.061.060.631.381.501.501.501.631.63

0.4850.8790.2060.4130.6810.9770.2060.3770.3050.3050.3410.4130.4130.4850.4850.5830.8790.3050.4850.4850.4850.5830.5830.5830.3050.7800.8790.8790.8790.9770.977

0.060.090.060.060.090.090.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.090.060.060.060.060.060.060.060.060.090.090.090.090.090.09

Númerodo Anel

DiâmetroMédio

P

LarguraA

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio doAnelR1

Tolerâncias:• Diâmetro médio P: ±0.007”• Largura A: ±0.007”• Altura B e H: +0.05”,-0.02”. A variação da altura em todo o perímetro do anel

não pode exceder de 0.02”• Largura C: ±0.008”• Raio R: ±0.02”• Ângulo de 23o : ± 0.5o.

Anexo 9.1 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

196

R-11R-12R-13R-14R-15R-16R-17R-18R-19R-20R-21R-22R-23R-24R-25R-26R-27R-28R-29R-30R-31R-32R-33R-34R-35R-36R-37R-38R-39R-40R-41R-42R-43R-44R-45R-46R-47R-48R-49R-50R-51R-52R-53R-54R-55R-56R-57R-58

Númerodo Anel

R

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

3 ½

4

5

6

8

10

12

½

¾

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

33

3 ½

4

5

6

8

10

12

½

¾

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

½

¾

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

½

¾

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

3 ½

4

5

6

8

10

12 12

150 300600

900 1500 2500 720960

2000 3000 5000 150 300600

900ASME B16.5 API 6B ASME B16.47 Série A

Classe de Pressão e Diâmetro Nominal

Anexo 9.1 (Continuação)Tabela de Aplicação dos Anéis 950 e 951

197

R-59R-60R-61R-62R-63R-64R-65R-66R-67R-68R-69R-70R-71R-72R-73R-74R-75R-76R-77R-78R-79R-80R-81R-82R-84R-85R-86R-87R-88R-89R-90R-91R-92R-93R-94R-95R-96R-97R-98R-99

R-100R-101R-102R-103R-104R-105

Númerodo Anel

R

14

16

18

20

24

14

16

18

20

24

14

16

18

20

24

14

16

18

20

24

1214

16

18

20

14

16

18

20

8

14

16

18

20

8

11 ½

22 ½

34

3 ½5

10

22

150 300600

900 1500 2500 720960

2000 3000 5000 150 300600

900ASME B16.5 API 6B ASME B16.47 Série A

Classe de Pressão e Diâmetro Nominal

14

16

18

20

24

22

262830323436

14

16

18

20

24

262830323436

198

Anexo 9.2Dimensões para Ring-Joints Tipo RX em polegadas

RX-20RX-23RX-24RX-25RX-26RX-27RX-31RX-35RX-37RX-39RX-41RX-44RX-45RX-46RX-47RX-49RX-50RX-53RX-54RX-57RX-63RX-65RX-66

3.0003.6724.1724.3134.4064.6565.2975.7976.2976.7977.5478.0478.7348.7509.65611.04711.15613.17213.28115.42217.39118.92218.031

0.3440.4690.4690.3440.4690.4690.4690.4690.4690.4690.4690.4690.4690.5310.7810.4690.6560.4690.6560.4691.0630.4690.656

0.1820.2540.2540.1820.2540.2540.2540.2540.2540.2540.2540.2540.2540.2630.4070.2540.3350.2540.3350.2540.5820.2540.335

0.1250.1670.1670.1250.1670.1670.1670.1670.1670.1670.1670.1670.1670.1880.2710.1670.2080.1670.2080.1670.3330.1670.208

0.7501.0001.0000.7501.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.1251.6251.0001.2501.0001.2501.0002.0001.0001.250

0.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.060.090.060.060.060.060.060.090.060.06

-----------------------

Númerodo Anel

Diâmetroexterno

OD

LarguraA

LarguraC

AlturaC H

AlturaH

RaioR

FuroD

199

RX-69RX-70RX-73RX-74RX-82RX-84RX-85RX-86RX-87RX-88RX-89RX-90RX-91RX-99RX-201RX-205RX-210RX-215

21.42221.65623.46923.6562.6722.9223.5474.0784.4535.4845.1096.87511.2979.6722.0262.4533.8445.547

0.4690.7810.5310.7810.4690.4690.5310.5940.5940.6880.7190.7811.1880.4690.2260.2190.3750.469

0.2540.4070.2630.4070.2540.2540.2630.3350.3350.4070.4070.4790.7800.2540.1260.1200.2130.210

0.1670.2710.2080.2710.1670.1670.1670.1880.1880.2080.2080.2920.2970.1670.057

0.072 (2)0.125 (2)0.167 (2)

1.0001.6251.2501.6251.0001.0001.0001.1251.1251.2501.2501.7501.7811.0000.4450.4370.7501.000

0.060.090.060.090.060.060.060.060.060.060.060.090.090.06

0.02 (3)0.02 (3)0.03 (3)0.06 (3)

----

0.060.060.060.090.090.120.120.120.12

-----

Númerodo Anel

Diâmetroexterno

OD

LarguraA

LarguraC

AlturaC H

AlturaH

RaioR

FuroD

Anexo 9.2 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo RX em polegadas

Notas:1. Para os anéis de RX-82 a RX-91 é necessário apenas um furo de equalização de

pressão, localizado no ponto médio da largura C.2. A Tolerância destas dimensões é +0, -0.015”3. A Tolerância destas dimensões é +0.02”, - 0.

Tolerâncias:• Diâmetro externo OD: +0.020”, -0.• Largura A: +0.008”, -0. A variação da largura em todo o perímetro do anel não

pode exceder de 0.004”• Largura C: +0.006”, -0.• Altura CH: +0, -0.03”• Altura H: +0.008”, -0. A variação da altura em todo o perímetro do anel não pode

exceder de 0.004”• Raio R: ± 0.02”• Ângulo de 23o : ± 0.5o.• Furo D: ±0.02”

200

RX-20RX-23RX-24RX-25RX-26RX-27RX-31RX-35RX-37RX-39RX-41RX-44RX-45RX-46RX-47RX-49RX-50RX-53RX-54RX-57RX-63RX-65RX-66RX-69RX-70RX-73RX-74RX-82RX-84RX-85RX-86RX-87RX-88RX-89RX-90RX-91RX-99RX-201RX-205RX-210RX-215

720 - 960 - 20001 ½

2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

16

18

20

8

2900

11 ½

22 ½

34

3 ½5

10

30001 ½

2

2 ½3

4

5

6

8

10

12

16

18

20

8

50001 ½

23 1/8

2 ½

3

4

5

68

8

10

14

1 3/81 13/162 9/164 1/16

Classe de Pressão e Diâmetro Nominal - API 6BNúmero do AnelRX

Anexo 9.2 (Continuação )Tabela de Aplicação dos Anéis RX

201

BX-150BX-151BX-152BX-153BX-154BX-155BX-156BX-157BX-158BX-159BX-160BX-161BX-162BX-163BX-164BX-165BX-166BX-167BX-168BX-169BX-170BX-171BX-172BX-303

1 11/16

1 13/16

2 1/16

2 9/16

3 1/16

4 1/16

7 1/16

911

13 5/8

13 5/8

16 5/8

16 5/8

18 3/4

18 3/4

21 1/4

21 1/4

26 3/4

26 3/4

5 1/8

6 5/8

8 9/16

11 5/32

30

2.8423.0083.3343.9744.6005.8259.36711.59313.86016.80015.85019.34718.72021.89622.46324.59525.19829.89630.1286.8318.58410.52913.11333.573

0.3660.3790.4030.4480.4880.5600.7330.8260.9111.0120.9381.1050.5601.1851.1851.2611.2611.4121.4120.6240.5600.5600.5601.494

0.3660.3790.4030.4480.4880.5600.7330.8260.9111.0120.5410.6380.5600.6840.9680.7281.0290.5160.6320.5090.5600.5600.5600.668

2.7902.9543.2773.9104.5315.7469.26311.47613.73116.65715.71719.19118.64121.72822.29524.41725.02029.69629.9286.7438.50510.45013.03433.361

0.3140.3250.3460.3850.4190.4810.6290.7090.7820.8690.4080.4820.4810.5160.8000.5500.8510.3160.4320.4210.4810.4810.4810.457

0.060.060.060.060.060.060.120.120.120.120.120.120.060.120.120.120.120.060.060.060.060.060.060.06

Númerodo Anel

Diâmetroexterno

OD

LarguraA

LarguraC

AlturaC H

AlturaH

RaioR

FuroD

Anexo 9.3Dimensões para Ring-Joints Tipo BX em polegadas

202

Anexo 9.3 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo BX em polegadas

1. Para todos os anéis é necessário apenas um furo de equalização de pressão,localizado no ponto médio da largura C.

Tolerâncias:• Diâmetro externo OD: +0, -0.005”• Altura H: +0.008”, -0. A variação da altura em todo o perímetro do anel não pode

exceder de 0.004”• Largura A: +0.008”, -0. A variação da largura em todo o perímetro do anel não

pode exceder de 0.004”• Diâmetro ODT: ± 0.002”• Largura C: +0.006”, -0.• Furo D: ±0.02”• Altura CH: +0, -0.03”• Raio R: de 8% a 12% da altura do anel H.• Ângulo de 23o : ± 0.25o.

Tabela de Aplicação dos Anéis BX

BX-150BX-151BX-152BX-153BX-154BX-155BX-156BX-157BX-158BX-159BX-160BX-161BX-162BX-163BX-164BX-165BX-166BX-167BX-168BX-169BX-170BX-171BX-172BX-303

2 000

26 ¾

30

3 000

26 ¾

30

5 000

13 5/816 ¾16 ¾18 ¾

21 1/4

10 0001 11/161 13/162 1/162 9/163 1/164 1/167 1/16

911

13 5/8

16 ¾

18 ¾

21 1/4

5 1/86 5/88 9/1611 5/32

15 0001 11/161 13/162 1/162 9/163 1/164 1/167 1/16

911

13 5/8

16 ¾

18 ¾

6 5/88 9/1611 5/32

20 000

1 13/162 1/162 9/163 1/164 1/167 1/16

911

13 5/8

Número doAnel BX

Classe de Pressão e Diâmetro Nominal - API 6BX

203

CAPÍTULO

10

JUNTAS CAMPROFILE

1. INTRODUÇÃO

Com o avanço tecnológico dos processos, são exigidas juntas para aplicaçõesem condições cada vez mais rigorosas, obrigando o desenvolvimento de novos produtospara atender estas exigências. O tipo de junta considerado clássico para uso emtrocadores de calor é a chamada “Dupla Camisa Metálica” (Teadit Tipo 923), queconsiste em um enchimento macio revestido por dupla camisa metálica, conformemostrado na Figura 8.6.

Uma das característica das juntas para trocadores de calor é serem fabricadassob encomenda. Como estes aparelhos são construídos para atender as condiçõesespecíficas de troca térmica do processo, não existem dimensões e formatospadronizados.

Um dos requisitos para que uma junta possa ser usada em pressões elevadas éresistir aos apertos elevados, necessários para se conseguir uma vedação adequada. Asjuntas “Dupla Camisa Metálica” em razão da sua construção, com um enchimentomacio, possuem boa capacidade de acomodação às irregularidades dos flanges.Entretanto, esta característica vem em detrimento de uma maior resistência aoesmagamento, não sendo, portanto, recomendáveis para trabalho com pressões deesmagamento maiores que 250 MPa ( 36 000 psi ).

Uma das alternativas para pressões de trabalho elevadas é o uso das juntasmetálicas planas (Teadit Tipo 940), mostrada na Figura 9.2. As juntas tipo 940apresentam diversos problemas para a sua fabricação e instalação. Este tipo de junta émuito sensível a quaisquer danos nos flanges, em especial riscos ou falhas radiais.

204

Fabricadas com um metal ou liga maciço é evidente a dificuldade em escoar omaterial para preencher as irregularidades normais dos flanges. As dimensões, muitasvezes também obrigam a soldagem da junta, criando pontos de dureza elevada. Estespontos podem danificar os flanges ou não permitir o esmagamento uniforme da junta.

Para contornar os problemas das juntas maciças planas, uma alternativa é oemprego de juntas maciças serrilhadas, Teadit Tipo 941, conforme mostrado na Figura9.3.

As juntas serrilhadas possuem as mesmas características de resistência aelevadas pressões de trabalho. A forma serrilhada permite um melhor esmagamento ecria um efeito de labirinto na superfície de vedação. Ao mesmo tempo que possui umacaracterística desejável do ponto de vista de vedação, o serrilhado pode provocarriscos nos flanges.

Combinando as características das juntas maciças e a excelente selabilidade doGrafite Flexível (Graflex®) e do PTFE Expandido (Quimflex®), foram desenvolvidasas juntas Camprofile, Teadit Tipo 942. Constituídas de um núcleo metálico serrilhadocoberto com fina película de Graflex® ou Quimflex, ® conforme mostrado na Figura10.1

Em virtude dos excelentes resultados obtidos com a juntas Camprofile emaplicações críticas foram desenvolvidas propostas de normalização destas juntas parauso em flanges de tubulação. Na Seção 9 deste Capítulo estão as principaiscaracterísticas das juntas Camprofile para flanges ASME B16.5.

Figura 10.1

As juntas Teadit Camprofile oferecem as seguintes vantagens:• pressão de trabalho máxima de até 250 bar• temperatura máxima de até 650o C• ampla faixa de aplicação• menos sensível às irregularidades nos flanges

205

O perfil metálico serrilhado permite atingir elevadas pressões de esmagamentocom baixos apertos nos parafusos. A fina camada de Graflex® ou Quimflex® preencheas irregularidades e evita que o serrilhado marque a superfície dos flanges. O efeito delabirinto também é acentuado pelo Graflex® ou Quimflex®, criando uma vedação quealia a resistência de uma junta metálica com a selabilidade do Graflex® ou doQuimflex®.

2. MATERIAIS

2.1. NÚCLEO METÁLICO

O material do núcleo deve ser especificado de acordo com a compatibilidadequímica do fluido e com a temperatura de operação. É recomendável que o núcleoseja fabricado com o mesmo material do equipamento para evitar corrosão eproblemas de expansão diferencial. Seguir as recomendações dos Capítulos 2 e 6.

2.2. COBERTURA DE VEDAÇÃO

O material mais usado na cobertura de vedação é o Grafite Flexível Graflex®

Em situações onde o Graflex não é recomendado o núcleo é coberto por uma películade PTFE Expandido Quimflex®. Os limites de operação para os materiais de coberturaestão relacionados na Tabela 10.1.

Tabela 10.1Limites de Pressão e Temperatura

Para atmosferas oxidantes o limite de temperatura para o Graflex é de 450o C.

3. LIMITES DE OPERAÇÃO

A faixa de pressão e temperatura de trabalho da junta depende dos limites decada material, conforme indicado no Capítulo 6 e na Tabela 10.1. O limite de serviçoda junta é o menor valor da combinação do limite para metal e para a cobertura. Porexemplo, uma junta Teadit tipo 942 em aço carbono AISI 1010/1020 e Graflex® temas seguintes faixas de operação:

• pressão máxima: 250 bar• faixa de temperatura (oC): -40 a 500

Graflex®

Quimflex®-240 650-240 270

250100

MaterialTemperatura

oCmin max

Pressão de operaçãobar max

206

4. CÁLCULO DO APERTO

Os valores de “m” e “y” para cálculo pela Norma ASME são mostrados naTabela 10.2 e os valores para cálculo pela Norma DIN estão na Tabela 10.3.

Tabela 10.2.Constantes Para Cálculo ASME

MaterialAlumínioCobreLatãoAço CarbonoMonelAços Inoxidáveis

m3.253.503.503.753.754.25

y-psi55006500650076009000

10100

Tabela 10.3Constantes Para Cálculo DIN

AlumínioCobreNíquelAISI 1006/1008AISI 304/316AISI 321AISI 309

1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

Mín.σVU

20 20 20 20 20 20 20

Máx.σVO

140 300 510 500 500 500 600

100

120270500500500500570

200

93195490495450450530

300

150480315420420500

400

240

390460

500

350400

600

240

Material

Fatorda

juntam

Pressão de esmagamento

instalaçãoMPa

Pressão de esmagamento - operaçãoMPa

Para maior segurança, recomendamos que o cálculo seja realizado de acordocom as recomendações da Norma ASME, Divisão II, Seção VIII, Apêndice II. Emseguida, deve ser verificado o valor da pressão de esmagamento, que deve ficar nafaixa recomendada na Tabela 10.3.

5. EXEMPLO DE APLICAÇÃO

O exemplo a seguir mostra o estudo para troca de uma junta maciça tipo Teadit940 de aço inoxidável 304 por uma junta Camprofile com o mesmo aço e coberturade Graflex:

207

5.1. Dados do Trocador de Calor:

• pressão de projeto: 160 bar• temperatura de projeto: 280o C• dados da junta:• tipo: Camprofile Teadit 942• materiais: Inox 304 e Graflex• diâmetro interno: di = 488 mm = 19.213 pol• diâmetro externo: de = 520 mm = 20.472 pol• estojos:

• material: ASTM A 193 B7• diâmetro: dp = 2 pol• quantidade: np = 16

• tensão admissível nos parafusos:• na instalação : σp = 172 MPa• na operação : σp = 162 MPa• área na raiz da rosca: A = 1 787 mm2

5.2. Cálculo da força de aperto de acordo com o Código ASME

5.2.1. Esmagamento mínimo, Wm2:• y: 10100 psi - esmagamento mínimo, tabela ASME• N = 16 mm• b0 = N / 2 = 16 / 2 = 8 mm = 0.315 pol• b = 0.5 b0

0.5 = 0.5 x 0.3150.5 = 0.281 pol - largura efetiva da junta• G = de - 2b = 20.472 - 2 x 0.281 = 19.910 pol• Wm2 = π b G y = p x 0.281 x 19.910 x 10100 = 177 520 lb• Wm2 = 789 648 N

5.2.2. Condições operacionais, Wm1:• p = 160 bar = 2352 psi• m = 4.25 - fator da junta, tabela ASME• Wm1 = ((π G2 p) / 4) + 2 b p G m p• Wm1 = ((π x 18.6512 x 2352) / 4) + (2 x 0.281 x p x 18.651 x 4.25 x 2352)• Wm1 = 642 586 + 329 166 = 971 752 lb• Wm1 = 4 324 296 N

5.2.3. Força de vedação, Wm:Considerando os cálculos 5.2.1 e 5.2.2, a força de vedação mínimade acordo com o Código ASME é o maior valor de Wm1 e Wm2,portanto, Wm = 4 324 296 N. O valor da força por parafuso é:• Fpmin = 4 324 296 / np = 270 268 N

208

5.2.4. Força máxima nos parafusos, Fpmax:• Ae = 1 787 mm2 - área resistiva dos parafusos• σa = 172 MPa - tensão admissível nos parafusos• Fpmax = Ae σa• Fpmax= 1 787 x 172 = 307 364 N

5.2.5. Verificação da tensão admissível na temperatura de operação:• σb = 162 MPa• σb > W m 1 / (Ae np) = 4 324 296 / (1787 x 16) = 151 MPa• Considerando-se que a tensão admissível na temperatura deoperação é de 162 MPa o valor encontrado está abaixo deste limite.

5.2.6. Considerando os itens 5.2.3 e 5.2.4, a força total exercida pelosparafusos para assegurar uma vedação adequada, ao mesmo tempo quea tensão nos parafusos não ultrapasse a máxima admissível, deve estarentre 270 268 N e 307 364 N.

5.2.7. Torque mínimo, Tmin :• k = 0.2 - fator de rosca e atrito• Tmin = k dp Fpmin• Tmin = 0.2 x (50.8 / 1000) x 270 268 = 2 745 N-m

5.2.8. Torque máximo, Tmax :• Tm a x = k dp Fpmax• Tm a x = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 307 364 = 3 123 N-m

5.3.Cálculo da força de aperto de acordo com a Norma DIN 2505:

5.3.1. Força de esmagamento mínima:• Femin = π b D b D σVU• dD = ( 488 + 520 ) / 2 = 504 - diâmetro médio• σVU = 20 MPa - tabela DIN 2505• bD = (520 - 488 ) / 2 = 16 mm• FEmin = π x 488 x 16 x 20 = 490 591 N

5.3.2. Força de vedação mínima:• FVmin = FOmin + Fi• FOmin = π d D b D n p SD• n = 1.1 - fator da junta tabela DIN 2505• SD = 1.2 - coeficiente de segurança - DIN 2505, valor mínimo• p = 160 bar = 16 MPa• FOmin = π x 504 x 16 x 1.1 x 16 x 1.2 = 535 050 N• Fi = p (π / 4 ) dD

2 = 16 x (π / 4 ) x 5042 = 3 192 059 N• FVmin = 535 050 + 3 192 059 = 3 727 109 N

209

5.3.3. Força de esmagamento máxima:

5.3.3.1. Na instalação:• FEimax = π dD bD σVO• σVO = 500 MPa - tabela DIN 2505• FEmax = π x 504 x 16 x 500 = 12 666 901 N

5.3.3.2. Na operação:• FOimax = FOmax + Fi• FOmax = π dD bD σBO• σBO = 414 MPa - interpolado na tabela DIN 2505 para 280 oC• FOmax = π x 504 x 16 x 414 = 10 488 195 N• FOimax = 10 488 195 + 3 192 059 = 13 680 254 N

5.3.4. Força máxima dos parafusos, Fptmax:• Ae = 1 787 mm2 - área resistiva dos parafusos• σp = 172 MPa - tensão admissível nos parafusos• Fptmax = np Ae σp = 16 x 1 787 x 172 = 4 917 824 N

5.3.5. Considerando os itens 5.3.1 a 5.3.4, a força total exercida pelosparafusos para a ssegurar uma vedação adequada, ao mesmo tempo quea tensão nos parafusos não ultrapasse a máxima admissível, deveestar entre 3 727 109 N e 4 917 824 N.

5.3.6. Torque mínimo:• Tmin = k dp 3 727 109 / np• Tmin = 0.2 x (50.8 / 1000) x 3 727 109 / 16 = 2 367 N-m

5.3.7.Torque máximo:• Tmax = k dp Fpmax / n p• Tmax = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 4 917 824 / 16 = 3 122 N-m

6. ACABAMENTO SUPERFICIAL

O acabamento recomendado para superfície de vedação dos flanges é de1.6 µm a 2.0 µm Ra (63 µpol a 80 µpol Ra). Esta faixa é conhecida como “acabamentoliso”.

7. DIMENSIONAMENTO

Ao dimensionar uma junta Camprofile, utilize as folgas e tolerâncias indicadasnas Tabelas 10.4 e 10.5.

210

Tabela 10.4Folga entre a Junta e o Flange

8. FORMATOS

O Anexo 8.1 mostra os formatos mais comuns de juntas para trocadores decalor. As divisões são soldadas no anel externo da junta.

As larguras padrão da junta, dimensão “B”, são 10, 13, 16 e 20 mm. Outras larguraspodem ser produzidas sob consulta.

A espessura padrão, dimensão “E” é de 4 ±0.2 mm, sendo 3.2 mm para onúcleo metálico e 0.4mm para cada uma das duas camadas de cobertura. Outrasespessuras de núcleo podem ser fabricadas sob consulta.

9. JUNTAS CAMPROFILE PARA FLANGES ASME B16.5

Por ocasião da edição deste livro ainda não existia uma norma para este tipo dejuntas publicada pela ASME. Entretanto, existem várias propostas e estudos.

A Figura 10.2 mostra a forma construtiva mais comum, com uma área devedação serrilhada com cobertura de Grafite Flexível (Graflex) ou PTFE e anel decentralização.

Tipo de confinamentoda junta

Flanges lingüeta eranhura

Juntas confinadaspelo diâmetro externo

Juntas confinadaspelo diâmetro interno

Internodiam. interno daranhura + 1.6mmdiam. interno daflange + 3.2 mmdiam. interno doflange + 1.6 mm

diam. externo daranhura - 1.6mm

diam. externoflange - 1.6 mmdiam. externo doflange - 3.2 mm

Externo

Diâmetro da junta


Diâmetro internoda junta

até 500 mmde 500 a 1500 mmmaior que 1500 mm

interno+0.8 -0.0+1.6 -0.0+2.5 -0.0

externo+0.0 -0.8+0.0 -1.6+0.0 -2.5

Tolerâncias (mm)

211

Figura 10.2

9.1 DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS

Os diâmetros das juntas para flanges ASME B16.5 estão mostradas no Anexo10.1. As demais dimensões estão na Tabela 10.6.

Tabela 10.6Dimensões de Fabricação

Espessura do Anel de VedaçãoEspessura do Anel de CentralizaçãoEspessura da CoberturaPasso das Ranhuras

Mínimo0.1150.0240.0150.03

Máximo0.1310.0350.0300.06

CaracterísticaDimensões (polegadas)

9.2 MARCAÇÃO

O anel de centralização é marcado com símbolos de, no mínimo, 0.100 pol dealtura, constando as seguintes indicações:

• Identificação do fabricante (nome ou marca).• Diâmetro nominal do flange.• Classe de pressão.• Código do material do anel de vedação.• Código do material da cobertura.• Código do material do anel de centralização.

A tabela com os códigos dos matérias está no Anexo 10.2

212

Anexo 10.1Dimensões de Juntas Camprofile para flanges ASME B16.5

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

0.91

1.13

1.44

1.75

2.06

2.75

3.25

3.87

4.87

5.94

7.00

9.00

11.13

13.37

14.63

16.63

18.87

20.87

24.88

1.31

1.56

1.87

2.37

2.75

3.50

4.00

4.88

6.06

7.19

8.37

10.50

12.63

14.87

16.13

18.38

20.87

22.87

26.87

150

1.88

2.25

2.63

3.00

3.38

4.13

4.88

5.38

6.88

7.75

8.75

11.00

13.38

16.13

17.75

20.25

21.63

23.88

28.25

300

2.13

2.63

2.88

3.25

3.75

4.38

5.13

5.88

7.13

8.50

9.88

12.13

14.25

16.63

19.13

21.25

23.50

25.75

30.50

400

2.13

2.63

2.88

3.25

3.75

4.38

5.13

5.88

7.00

8.38

9.75

12.00

14.13

16.50

19.00

21.13

23.38

25.50

30.25

600

2.13

2.63

2.88

3.25

3.75

4.38

5.13

5.88

7.63

9.50

10.50

12.63

15.75

18.00

19.38

22.25

24.13

26.88

31.13

900

2.50

2.75

3.13

3.50

3.88

5.63

6.50

6.63

8.13

9.75

11.38

14.13

17.13

19.63

20.50

22.63

25.13

27.50

33.00

1500

2.50

2.75

3.13

3.50

3.88

5.63

6.50

6.88

8.25

10.00

11.13

13.88

17.13

20.50

22.75

25.25

27.75

29.75

35.50

2500

2.75

3.00

3.38

4.13

4.63

5.75

6.63

7.75

9.25

11.00

12.50

15.25

18.75

21.63

-

-

-

-

-

Diâmetro externo do Anel de Centralização (polegadas)Anel de VedaçãoDN

(pol)DiametroInterno

(pol)

DiametroExterno

(pol)

Tolerâncias:• Diâmetro interno do anel de vedação:

o DN ½” a DN 8": ± 0.03 polo DN 10" a DN 24": ± 0.06 pol

• Diâmetro externo do anel de vedação:o DN ½” a DN 8": ± 0.03 polo DN 10" a DN 24": ± 0.06 pol

• Diâmetro externo do anel de centralização: ± 0.03 pol

213

Anexo 10.2Códigos dos materiais para Juntas Camprofile para flanges ASME B16.5

Aço CarbonoAço Inox 304

Aço Inox 304 LAço Inox 309Aço Inox 310Aço Inox 316

Aço Inox 317 LAço Inox 347Aço Inox 321Aço Inox 430

Monel 400Niquel 200

TitanioHastelloy BHastelloy CInconel 600Inconel 625

Inconel X-750Incoloy 800Incoloy 825

Zirconio

CRS304

304 L309310

316 L317 L347321430

MONNITI

HAST BHAST CINC 600INC 625

INXIN 800IN 825ZIRC

GraflexPTFE

F GPTFE

Cobertura

Anéis de Vedação e CentralizaçãoMaterial Código

214

215

CAPÍTULO

11

JUNTASPARA ISOLAMENTO ELÉTRICO

1. CORROSÃO ELETROQUÍMICA

Este é o tipo de corrosão mais freqüentemente encontrado. Ocorre emtemperatura ambiente. É o resultado da reação de um metal com água ou soluçãoaquosa, na presença de sais, ácidos ou bases.

A Figura 11.1 ilustra uma corrosão Eletroquímica.Como pode ser observado, existem duas reações, uma no anodo e outra no

catodo. As reações anódicas são sempre oxidações e, portanto, tendem a dissolver ometal do ânodo, ou a combiná-lo em forma de óxido.

Os elétrons produzidos na região anódica participam da reação catódica. Esteselétrons fluem através do metal, formando uma corrente elétrica.

As reações catódicas são sempre de redução, e normalmente não afetam ometal do catodo, pois a maioria dos metais não pode mais ser reduzida.

A base da corrosão Eletroquímica é a existência de uma reação anódica onde ometal do anodo perde elétrons. A medida da tendência de um metal em perderelétrons, serve como critério básico para determinar a sua corrosividade.

Esta medida, expressa em volts, em relação a uma célula de hidrogênio gasoso,é encontrada nos manuais de corrosão.

Para o ferro, o valor é de 0.44 V, e para o zinco é de 0.76 V. Possuindo ozinco, potencial mais elevado, haverá uma corrente do zinco para o ferro ( dopotencial mais elevado para o mais baixo ). O zinco, sendo anodo, é corroído.

Se, por exemplo, em lugar de zinco, na Figura 11.1 tivermos cobre, depotencial 0.34 V, haverá corrosão do ferro, que tem maior potencial.

216

Figura 11.1

Deste modo, a relação entre os potenciais eletroquímicos dos metais emcontato, é que vai determinar qual deles será corroído. O princípio é extensamenteusado, e a “zincagem” de chapas de aço carbono é um dos exemplos mais comuns douso controlado da corrosão Eletroquímica.

A Tabela 11.1 mostra a relação entre alguns metais e ligas.

Tabela 11.1Série eletrolítica em água salgada

Anodo (base)

Catodo (nobre)

MagnésioZinco

Ferro fundidoAço CarbonoAço inox 304

CobreAço inox 316

InconelTitânioMonelOuro

Platina

217

2. PROTEÇÃO CATÓDICA

A proteção catódica consiste em usar controladamente o princípio da corrosãoEletroquímica, descrito anteriormente, para proteção de tubulações, tanques e outrosequipamentos submersos.

O trecho da tubulação ou tanque a ser protegido, deve ser isolado eletricamentedo restante do sistema. Assim, evita-se a passagem das correntes galvânicas parapontos não protegidos.

São também colocados anodos de zinco em quantidade suficiente para absorvera corrente galvânica. Estes anodos são consumidos no processo, e, periodicamentedevem ser substituídos.

A Figura 11.2 ilustra uma tubulação submersa protegida por eletrodos dezinco, e isolada do restante do sistema.

Figura 11.2

3. SISTEMA DE ISOLAMENTO DE FLANGES

Conforme mostrado, para evitar que as correntes elétricas existentes noprocesso, provoquem corrosão em outras áreas, o trecho da tubulação protegido, deveser eletricamente isolado do restante do sistema.

A Figura 11.3 mostra uma junta de isolamento de flanges tipo E instalada.O lado isolado não pode ter nenhuma parte metálica em contato com outras

partes, formando, portanto, um sistema semelhante ao da Figura 11.1.Os componentes de um sistema de isolamento de flanges são:

• Juntas de material isolante.• Buchas isolantes.• Arruelas isolantes.

218

Todos os componentes do sistema estão dimensionados para uso em flangesASME B16.5.

Materiais da junta:• Resina fenólica reforçada com 3.2 mm de espessura ou resina fenólica

reforçada com 2 mm de espessura, revestida, em ambas as faces de vedação,com Neoprene de 0.5 mm de espessura.

• Papelão Hidráulico de acordo com as recomendações do Capítulo 4 deste livro.

3.1. JUNTAS PLANAS TIPO E

Possuem o mesmo diâmetro externo dos flanges, proporcionando proteçãocompleta, impedindo que materiais estranhos penetrem entre os flanges,estabelecendo contato elétrico.

Possuem furos para passagem dos parafusos de acordo com recomendações daNorma ASME B16.5. A Figura 11.3 mostra um sistema típico de junta tipo E.

Figura 11.3

219

3.2. JUNTAS PLANAS TIPO F

São projetadas de modo que o seu diâmetro externo seja um pouco menor queo diâmetro do círculo de furação dos flanges, tocando, portanto, nas buchas deproteção dos parafusos. São mais econômicas que o tipo E. Sempre que houver perigode material estranho penetrar entre os f langes, é necessário protegê-losadequadamente. A Figura 11.4 mostra um sistema típico de junta F.

Figura 11.4

3.3. JUNTAS TIPO ANEL RJD 950 E 951

São juntas de isolamento fabricadas para uso em flanges com canal para Ring-Joints. O tipo RJD 950 tem forma oval e o RJD 951 octogonal. Sempre que houverperigo de materiais estranhos penetrarem entre os flanges, estabelecendo contato

220

elétrico, é necessário protegê-los adequadamente. A Figura 11.5 mostra um sistematípico de juntas RJD.

Material da junta: resina fenólica reforçada.Dimensões: conforme norma ASME B16.20, mostrada no Capítulo 9.

Figura 11.5

3.4. LUVAS DE ISOLAMENTO

As luvas de isolamento podem ser fabricadas em resina fenólica ou empolietileno. As propriedades físicas do material das luvas de resina fenólica, são asmesmas das juntas. As luvas de polietileno são altamente flexíveis e adequadas parauso em locais com muita umidade, pois possuem elevada impermeabilidade e baixaabsorção de umidade. São fabricadas na espessura de 0.8 mm.

221

3.5. ARRUELAS DE ISOLAMENTO

Fabricadas em resina fenólica reforçada com tecido de algodão, com asmesmas características físicas das luvas de resina fenólica ou em polietileno.Espessura padrão 3.2 mm.

3.6. ARRUELAS DE PROTEÇÃO

Colocadas entre a porca ou cabeça do parafuso e as arruelas isolantes, paraevitar que estas sejam danificadas no aperto. O diâmetro externo está projetado parase adaptar aos flanges ASME B16.5. Fabricadas em aço carbono galvanizado naespessura de 3.2 mm.

4. ESPECIFICAÇÕES DO MATERIAL DAS JUNTAS

Tipo: resina fenólica reforçada em tecido de algodão.Características:

• rigidez dielétrica......................... paralela: 5KV/mmperpendicular: 3KV/mm

• resistência à compressão............ 1800 kgf/cm2

• resistência à flexão .................... 1000 kgf/cm2

• resistência à tração..................... 900 kgf/cm2

• absorção de água........................ 2,40%• peso específico .......................... 1,30 g/cm3

• dureza Rockwell M .................... 103• temperatura máxima de trabalho 1300 C

222

223

CAPÍTULO

12

INSTALAÇÃOE EMISSÕES FUGITIVAS

1. PROCEDIMENTO DE INSTALAÇÃO

Para se conseguir uma vedação satisfatória, é necessário que certosprocedimentos básicos sejam seguidos na instalação. Para qualquer tipo de junta ou dematerial usado na sua fabricação, estes procedimentos são de fundamentalimportância para que a montagem, teste e operação, sejam realizados com sucesso.

a ) Inspecione as superfícies de assentamento da junta. Verifique aexistência de marcas de ferramentas, trincas, riscos ou pontos de corrosão. Marcasradiais de ferramentas na superfície de vedação, são praticamente impossíveis devedar com qualquer tipo de junta. Assegure que o acabamento é adequado ao tipo dejunta a ser usado.

b) Inspecione a junta. Verifique se o material é o especificado para aaplicação, ou se existem defeitos ou danos de transporte e armazenamento.

c ) Inspecione e limpe os parafusos, portas, arruelas e a superfície dos flanges.d) Lubrifique as roscas e faces de contato das porcas. A montagem não

deverá ser iniciada sem esta lubrificação. Para temperaturas de operação elevadas, olubrificante não deve provocar o travamento posterior dos parafusos, facilitando umafutura desmontagem. Quanto melhor o lubrificante, mais precisa será a força deaperto dos parafusos.

e ) Em flanges com face ressaltada ou plana, instalados verticalmente,coloque inicialmente os parafusos da parte inferior. Coloque e centre a junta,instalando em seguida os demais parafusos.

f) Em flanges tipo macho e fêmea, ou com canais, a junta deve serinstalada centrada no alojamento. Se a instalação for na vertical, pode ser necessário o

224

uso de adesivo, ou um pouco de graxa para mantê-la na posição correta até o aperto. Ènecessário certificar-se que o adesivo ou graxa não vai atacar o material da junta.

g) Instale os parafusos e aperte com a mão até encostar na seqüênciamostrada no Anexo 12.1, para os diversos tipos de flanges. Numere os parafusos parafacilitar o acompanhamento da ordem de aperto.

h) Aperte os parafusos até aproximadamente 30% do torque final, sempreseguindo a ordem de aperto. Se a seqüência de aperto não for seguida, os flangespodem ficar desalinhados, ficando impossível obter o necessário paralelismo ao bomdesempenho da junta.

i) Repita o passo h, elevando o torque para 60% do valor final.j) Continue apertando na seqüência recomendada até atingir o valor final.k) Continue apertando em sentido horário até que todas as porcas estejam

com o mesmo torque. Normalmente, várias passagens são necessárias, pois ao apertarum parafuso, os adjacentes aliviam, obrigando a novo reaperto.

l) Todos os tipos de junta apresentam relaxamento após a sua instalação. Érecomendável o reaperto especialmente em aplicações com ciclo térmico, temperaturasou pressões elevadas.

m) Não é recomendavel o reaperto a quente de Juntas de Papelão Hidráulicosem amianto. Consulte a Teadit se tiver dúvidas sobre o procedimento de reaperto.

2. APLICAÇÃO DO APERTO

O método mais correto de obter-se a tensão nos parafusos, é medindo o seualongamento. Na prática, entretanto, este procedimento é oneroso e de difícilexecução. A tendência atual é usar chaves de torque, dispositivos de tensionamento,ou ferramentas hidráulicas. O aperto usando ferramentas manuais, sem controle dotorque aplicado, só deve ser usado em casos de pouca responsabilidade.

O torque ou esforço para apertar um parafuso, depende de vários fatores,conforme mostrado no Capítulo 2.

3. TENSÕES ADMISSÍVEIS NOS PARAFUSOS

O Apêndice S do Capítulo 8 do Código ASME, trata especificamente da tensãoinicial nos parafusos. Por exemplo, o projetista do flange, deve determinar qual anecessidade de aperto, para a pressão e temperatura nas condições operacionais, deacordo com a tensão admissível na temperatura de operação. Esta tensão admissível édeterminada pelo material e pela temperatura de operação.

O teste hidrostático, que na maioria dos casos é necessário para verificar osistema, é realizado com vez e meia a pressão de operação. Conseqüentemente, umaunião flangeada projetada estritamente de acordo com o Código ASME, que devapassar o teste hidrostático, com pressão superior ao projetado, deve ter um torque deaperto nos parafusos maior do que para as condições de operação.

O Apêndice S do Capítulo 8 do Código ASME, trata destas condições, eestabelece que, para passar no teste hidrostático, os parafusos devem ser apertados atéo valor necessário para isso. Se, neste caso, a tensão for maior que a admissível,parafusos com material de maior tensão de escoamento, devem ser usados,observando-se o seguinte procedimento

225

• Usar parafusos com tensão de escoamento, compatível com a necessária parapassar no teste hidrostático, seguindo os procedimentos normais de instalação dajunta.

• Após a execução do teste hidrostático, aliviar os parafusos até aproximadamente50% da tensão inicial.

• Substituir os parafusos usados no teste, pelos parafusos de projeto, um de cadavez, apertando até o torque dos demais.

• Após a substituição, apertar até o torque de projeto, seguindo a seqüênciarecomendada.

4. CAUSAS DE VAZAMENTOS

Uma das formas mais eficientes de determinação das causas de um vazamento,é uma cuidadosa análise da junta usada, quando ele ocorreu. A seguir, estãorelacionadas diversas situações e suas possíveis soluções:

• Junta muito corroída: selecionar um material com melhor resistência à corrosão.• Junta extrudada excessivamente: selecionar um material com melhor resistência

ao escoamento a frio (cold flow), ou com maior resistência ao esmagamento.• Junta amassada excessivamente: selecionar junta com maior resistência ao

esmagamento; usar anel limitador de compressão, ou reprojetar os flanges.• Junta com superfície de vedação danificada: verificar as dimensões da junta e dos

flanges. A junta pode estar com o diâmetro interno menor, ou com o diâmetroexterno maior que os diâmetros dos flanges.

• Junta sem sinais de esmagamento: selecione uma junta mais macia, ou reduza aárea de contato da junta com o flange.

• Junta mais fina no diâmetro externo: indicação de “rotação”, ou deflexão doflange. Alterar as dimensões da junta, de modo que ela fique mais próxima dosparafusos, reduzindo o momento de rotação. Selecionar uma junta mais macia,que requeira uma menor pressão de esmagamento. Reduzir a área da junta.Reforçar o flange para aumentar a sua rigidez.

• Junta esmagada irregularmente: procedimento incorreto de aperto dos parafusos.Assegurar-se de que a seqüência de aperto dos parafusos seja seguidacorretamente.

• Junta com espessura variando regularmente: indicação de flanges comespaçamento excessivo entre os parafusos, ou sem rigidez suficiente. Reforçar osflanges, diminuir o espaçamento entre os parafusos, ou selecionar uma juntamais macia.

5. FLANGES MUITO SEPARADOS, INCLINADOS OU DESALINHADOS

Quando os flanges estiverem muito separados, não tentar aproximá-los,apertando os parafusos. Tensões excessivas podem ser criadas, e a junta pode serapertada incorretamente. A linha deve ser corrigida, ou, quando isto não for possível,usar espaçadores conforme mostrado na Figura 12.1.

226

Desalinhamentos devem ser sempre corrigidos antes de instalar a junta.

Figura 12.1

6. CARGA CONSTANTE

Imediatamente após a instalação de uma junta se inicia o chamado relaxamentoda união flangeada, que é caracterizado pela perda de parte da força de apertoaplicada na sua montagem.

Este relaxamento é um fenômeno natural causado por diversos fatores:• Relaxamento da junta: as juntas são projetadas para, escoando, preencher as

irregularidades da superfície de vedação. À medida que esta deformação plásticaocorre os flange se aproximam, reduzindo a tensão nos parafusos. O valor destaredução de tensão depende do tipo de material da junta e da temperatura de operação.

• Relaxamento na rosca: quando os parafusos e porcas são apertados há um contatoentre as suas partes. Analisando microscopicamente, verificamos que o contatoentre as superfícies ocorre em alguns pontos. Como estes pontos ficam comelevadas tensões, com o tempo, ocorre um escoamento do material, reduzindo a

227

• tensão. Estudos mostram que, quando o sistema estabiliza, há uma redução de 5%a 10% da tensão inicial.

• Relaxamento por temperatura: parafusos usados em elevada temperatura tendema relaxar com o tempo. O valor deste relaxamento depende do material,temperatura e tempo de exposição.

• Vibração: sob vibração severa os parafusos tendem a relaxar podendo ocorrer atémesmo o perda total do aperto.

• Aperto não simultâneo: normalmente os parafusos são apertados em etapasusando seqüência cruzada. Desta forma, quando um parafuso é apertado o seusvizinhos perdem um pouco da tensão. Se o aperto for simultâneo este fenômeno éminimizado.

• Expansão térmica: com a mudança da temperatura ambiente para a de operaçãoocorrem dilatações no conjunto. Como a junta e o flange estão em contato com ofluido e os parafusos estão mais distantes ocorrem gradientes de temperatura e dedilatação. O mesmo acontece quando sistema é desligado. Estas expansões econtrações térmicas provocam o relaxamento do conjunto.

• Ciclo térmico: quando o sistema opera com variações de temperatura, ou édesligado com freqüência, o relaxamento provocado pelas dilatações e contraçõestérmicas é aumentado.

Para compensar a perda de aperto por relaxamento deve-se aumentar aelasticidade do sistema. Pode-se fazer este aumento com a instalação de parafusos demaior comprimento ou pela instalação de conjuntos do molas-prato. Estes métodosestão mostrados na Figura 12.2.

O uso de parafusos e luvas é de uso bastante restrito pois necessita de muitoespaço para que seus efeitos sejam efetivos.

O sistema mais empregado é o de molas-prato, que é conhecido como CargaConstante ou Carga Viva (Live Loading).

Figura 12.2

228

6.1 SITEMA TEADIT LIVE LOADING

Para compensar os efeitos do relaxamento a Teadit desenvolveu o Sistema deManutenção de Aperto Teadit (LIVE LOADING), que é composto de molas-pratoespecialmente projetadas para uso em flanges, mostrado na Figura 12.3.

Figura 12.3

Antes de decidir pelo uso do LIVE LOADING é necessário estudar a aplicaçãoe verificar se existe a sua necessidade. Encarecendo o custo da instalação, não deveser empregado de forma indiscriminada.

O LIVE LOADING não corrige problemas de vedação mas, por outro lado,mantendo o valor da força de aperto, reduz significativamente os problemas devazamento em situações críticas.

O LIVE LOADING é recomendado nas seguintes situações:

• Fluidos cujo vazamento podem causar sérios danos ao meio ambiente ourisco de vida.

• Linhas com grande flutuação de temperatura ou ciclo térmico.• Quando a razão entre o comprimento e o diâmetro do parafuso é menor do

que três.• Junta sujeita a vibrações.• Quando o material da junta ou dos parafusos apresenta relaxamento elevado.• Quando existe um histórico de vazamentos no flange.

O LIVE LOADING para flanges padrão é disponível em três valores de tensãonos parafusos, conforme mostrado na tabela do Anexo 12.2. Quando o sistema é apertado

229

com o valor de torque tabelado o parafuso fica com 414 MPa (60 000 psi), 310 MPa(45 000 psi) ou 207 MPa (30 000 psi), dependendo do sistema escolhido. O valor daforça exercida pelo conjunto parafuso/mola ao atingir o torque também está indicadana tabela do Anexo 12.2.

As molas do sistema LIVE LOADING padrão são fabricadas em aço ASTMA681 tipo H13, acabamento: levemente oleado, indicado para usos com parafusos deaço carbono. A faixa de temperatura de operação é de ambiente a 590o C.

Para aplicações em ambientes corrosivos podem ser fornecidas também emaço inoxidável ASTM A693 tipo 17-P7 para temperaturas de –240 o C a 290o C.Também podem ser fabricadas em Inconel 718 (ASTM B637) para temperaturas de– 240o C a 590o C. Estes materiais são disponíveis sob consulta.

A montagem nos flanges deve ser a indicada na Figura 12.3, com uma mola decada lado do flange. Ao montar observar rigorosamente a posição da mola, a suasuperfície mais elevada deve ficar para o lado da porca ou da cabeça do parafuso. Sea montagem não for como mostrado, o valor da força exercida pela mola não será oindicado. Ao atingir o torque recomendado a mola deve estar plana. Importante: osvalores de torque são válidos para parafusos novos e bem lubrificados.

Para flanges de equipamentos, tais como trocadores de calor, que trabalham comciclo térmico, temperaturas elevadas e fluidos muito perigosos, pode ser necessário ainstalação de mais de duas molas por parafuso. Neste caso, a Teadit deveser consultada, para calcular o número de molas, que vai depender das condiçõesespecíficas de cada caso.

7. EMISSÕES FUGITIVAS

Para assegurar a vida das próximas gerações, é necessário reduzir os poluentesliberados para o meio ambiente. Isso vem se tornando uma preocupação na maioriados países do mundo. Além desta necessidade ambiental, estas perdas de produtoscausam um custo elevado para as indústrias.

A grande maioria dos agentes poluentes, óxidos de Carbono, Nitrogênio eEnxofre, são provenientes da queima de combustíveis ou da evaporação dehidrocarbonetos. Estas emissões são parte do processo industrial e sujeitas a controlesespecíficos.

Entretanto, existem perdas indesejáveis através de eixos de bombas, hastes deválvulas e flanges e que, em condições normais, não deveriam ocorrer. Estas perdassão conhecidas como Emissões Fugitivas (Fugitive Emissions). Estima-se quesomente nos EUA a perda de produtos através de Emissões Fugitivas atinja mais de300 000 toneladas ano, correspondente a um terço do total de emissões das indústriasquímicas. Emissões Fugitivas nem sempre podem ser detectadas por meio de inspeçõesvisuais, exigindo equipamentos especiais.

230

O controle da Emissões Fugitivas desempenha também um importante fator naprevenção de acidentes. Os vazamentos não detectados são grande parte das causasdos incêndios e explosões nas indústrias.

Os EUA foram o primeiro país a estabelecer um controle efetivo sobre asEmissões Fugitivas através do Clean Air Act Amendments (CAA), estabelecido 1990pela Evironmental Protection Agency (EPA) em conjunto com as indústrias. O CAAestabeleceu a relação dos Poluentes Voláteis Nocivos do Ar (Volatile Hazardous AirPoluents), conhecidos pela sigla VHAP. É necessário também controlar qualqueroutro produto que tenha mais de 5% de um VHAP em sua composição.

Para monitorar as Emissões Fugitivas a EPA estabeleceu o Método 21 (EPAReference Method 21) que usa um analisador de gases conhecido como OVA(Organic Vapour Analyzer). Este aparelho, calibrado para Metano, mede a concentraçãode um VHAP em volume de partes por milhão (ppm). O OVA, por meiode uma pequena bomba, faz passar o ar através de um sensor determinando aconcentração do VHAP.

Devem ser monitorados hastes de válvulas, bombas, flanges, eixos de agitadores,dispositivos de controle e qualquer outro equipamento que possa apresentarvazamento. A concentração máxima admissível para flanges é de 500 ppm.Algumas organizações de meio ambiente consideram este valor muito elevado e estãoexigindo 100 ppm como limite para flanges.

Deve ser feita uma medição inicial a 1 metro do equipamento, na direçãocontrária ao vento e em seguida a 1 cm do equipamento. Para flanges, deve-se medirem toda a sua volta. O valor a ser considerado é a diferença entre o maior valormedido e o valor da medida inicial, a 1 m de distância. Se o valor da diferença formaior do que 500 ppm, o flange é considerado como vazando e deve ser reparado.

O Método 21 permite obter uma medida do t ipo “passa não-passa”,determinando se o flange está ou não vazando. Entretanto, não permite obter umamedição quantitativa de quanto está vazando em uma unidade de tempo. Para issoseria necessário enclausurar o flange ou equipamento, operação onerosa e nem semsempre possível.

A EPA desenvolveu vários estudos para estabelecer uma correlação entre ovalor em ppm e o fluxo em massa. A Chemical Manufacturers Association (CMA) e aSociety of Tribologists and Lubrication Engineers também realizaram estudos echegaram a resultados similares. O vazamento em gramas por hora pode serestabelecido como:

Vazamento = 0.02784 (SV 0.733) g / hora

Onde SV é o valor medido em partes por milhão (ppm).

O valor do vazamento obtido nesta equação é apenas orientativo, permitindocalcular a quantidade aproximada de produto perdida para a atmosfera. Por exemplo,se tivermos um flange com um vazamento de 5 000 ppm temos:

Vazamento = 0.02784 (SV 0.733) = 0.02784 (50000.733) = 14.322 g / hora

231

Anexo 12.1

Seqüência de Aperto

232

233

ACX00008060ACX00008045ACX00008030ACX00010060ACX00010045ACX00010030ACX00012060ACX00012045ACX00012030ACX00014060ACX00014045ACX00014030ACX00016060ACX00016045ACX00016030ACX00018060ACX00018045ACX00018030ACX00020060ACX00020045ACX00020030ACX00022060ACX00022045ACX00022030ACX00024060ACX00024045ACX00024030ACX00026060ACX00026045ACX00026030ACX00028060ACX00028045ACX00028060ACX00030060ACX00030045ACX00030030ACX00032060ACX00032045ACX00032030ACX00036060ACX00036045ACX00036060ACX00040060ACX00040045ACX00040030ACX00044060ACX00044045ACX00044030ACX00048060ACX00048045ACX00048030

6.73.93.45.44.74.06.55.74.87.66.75.78.77.76.59.98.77.4

11.310.28.4

12.410.99.2

13.511.910.114.913.111.016.114.111.915.615.212.816.716.313.718.818.415.521.020.517.318.722.719.125.524.820.9

4.13.63.05.14.43.66.25.44.47.26.35.28.37.25.99.48.26.8

10.79.67.6

11.810.38.4

13.011.39.2

14.212.410.215.413.411.014.814.411.815.815.412.617.917.414.320.019.516.017.521.517.724.223.519.3

806040

16012080

270200140430330220660500330960720480

13601020680

18401380920

217016301080298022401490407030502030542040702710597044702980862064704310

1193089505970

16060119308030

209401570010470

378302839018960603604530030230891606690044630

1233009250061700

16170012130080900

21076015810010543026676020010013343032890024670016450039796029850019903047476035610023743055476041610027743050887048210032143058487055410037121075165071210047476093743088100

59210011464301086100724100

13744301302100868100

Código Teadit A - mm Torque

N-m

Força

NLivre Apertado

Anexo 12.2Sistema LIVE LOADING para Flanges

1/2

5/8

3/4

7/8

1

1 1/8

1 1/4

1 3/8

1 1/2

1 5/8

1 3/4

1 7/8

2

2 1/4

2 1/2

2 3/4

3

Diâmetroparafuso

polegadas

234

235

CAPÍTULO

13

FATORES DE CONVERSÃO

Multiplicargalãograu Chpjardakgf / cm2

kgf-mkgf-mkg/m3

libramegapascal (MPa)megapascal (MPa)milhanewtonnewtonpépé quadradopé cúbicopolegadaspolegada cúbicapolegada quadrada

Por3.7851.8° C + 32745,70.914414.2239.8077.2386.243 x 10- 2

0.454145101,6090.2250.1020.3050,092900.02825.41,639 x 10- 5

645.16

Para Obterlitrosgrau Fwattsmetroslbf/pol.2

newton-metro (N-m)lbf-ftlb/ft3

kglbf/pol.2

bark mlbfkgfmetrom2

m3

milímetrosmetro cúbicomilímetros quadrados

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Livro Juntas Industriais