Livro Tecnico de Juntas Rev05

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JOSÉ CARLOS VEIGA

JUNTASINDUSTRIAIS

5a Edição

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©José Carlos Veiga, 2008

Reservam-se os direitos desta àJosé Carlos Carvalho Veiga

Av. Martin Luther King Jr., 893921530-012 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

CapaFelipe Santos

GráficaBrasilform Indústria Gráfica

Tiragem desta impressão: 5000 exemplares

Edições Anteriores Língua 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)

4ª Edição, 2003 - 3000 exemplares

Língua Inglesa1a Edição, 1994 – 10000 exemplares 2a Edição, 1999 – 3000 exemplares 3a Edição, 2003 – 3000 exemplares

Língua Espanhola1a Edição, 2003 – 2000 exemplares

Veiga, José CarlosJuntas Industriais / José Carlos Veiga – 5a Edição – Rio de Janeiro, RJ : Março, 2008. Teadit Indúsrtria e Comércio

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

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Dedico este livro a meus familiares e, principalmente, a todos os companheiros de trabalho e clientes, cujas opiniões contribuíram de forma definitiva para esta revisão. Sem dúvida alguma, essa participação interessada e perseverante contribuiu muito tanto como motivação quanto para aprimorar este livro. Obrigado a todos. Agradeço ao Grupo TEADIT cujo apoio tem sido imprescindível para a contínua atualização desta obra.

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Prefácio

A idéia desta publicação surgiu, por acaso, ao final de uma palestra técnica que estávamos ministrando em um cliente, quando um dos participantes nos perguntou porque não organizávamos todas as informações e os exemplos que tínhamos apresentado em um livro, pois não havia conseguido encontrar nenhum material publicado de pesquisa sobre o tema.

Decidimos então compilar e ordenar todos os conhecimentos que o nosso corpo técnico detinha, através dos resultados das aplicações dos nossos produtos nos clientes e da analise técnica dos dados de laboratório da nossa Engenharia de Aplicação, estabele-cendo assim uma correlação precisa entre a teoria e a prática.

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

Procuramos transmitir aqui nossa visão técnica comprometida com a busca constante da inovação, pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias, em busca das melhores soluções para as necessidades de vedação dos nossos clientes, que, ao longo destes anos, nos brindaram com sua preferência. Estamos, hoje, na quinta edição deste livro, revisada e ampliada desde a original de maio de 1989, acrescentando os novos produtos desenvolvidos e as sugestões recebidas dos muitos leitores que, com seu apoio e apreço, nos estimularam e colaboraram a proceder as atualizações necessárias.

Os assuntos contidos neste livro foram dispostos de modo a facilitar sua consulta, criando um conjunto de informações que possa ser útil aos técnicos da indústria 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.

Agradecemos às inúmeras manifestações de apoio e reconhecimento que temos recebido por este trabalho que foge um pouco do escopo da nossa atividade diária mas que representa nosso conhecimento e nossa contribuição para o melhor entendimento do uso de juntas para vedação industrial num compêndio prático e de fácil consulta (assim esperamos que seja!)

Grupo TEADIT

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SUMÁRIO

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

Capítulo 2 – Projeto .........................................................................13

1. Vazamento ....................................................................................................... 132. Vedação ............................................................................................................ 143. Forças em uma União Flangeada .................................................................... 144. Procedimento ASME ....................................................................................... 155. Relaxamento .................................................................................................... 186. Simbologia .......................................................................................................227. Gráfico da Força de Aperto .............................................................................238. Exemplo de Cálculo pelo Procedimento ASME .............................................249. Acabamento Superficial ...................................................................................2810. Tipos de Faces de Vedação dos Flanges ..........................................................3011. As Novas Constantes de Juntas ....................................................................... 3312. Emissões Fugitivas .......................................................................................... 37

Capítulo 3 – Materiais para Juntas Não-Metálicas ..............................41

1. Critérios de Seleção ......................................................................................... 412. Pressão e Temperatura de Serviço .................................................................. 423. Papelão Hidráulico .......................................................................................... 424. Politetrafluoroetileno (PTFE) .......................................................................... 425. Grafite Flexível – Graflex® .............................................................................. 426. Elastômeros ...................................................................................................... 457. Fibra Celulose ................................................................................................. 478. Cortiça .............................................................................................................. 479. Tecidos e Fitas .................................................................................................. 4710. Papelão Isolit HT............................................................................................. 4811. Fibra Cerâmica .................................................................................................4812. Beater Addition ................................................................................................4813. Papelão Teaplac® ..............................................................................................48

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Capítulo 4 – Juntas em Papelão Hidráulico ...................................53

1. Papelões Hidráulicos Teadit ............................................................................ 532. Composição e Características .......................................................................... 533. Características Físicas ..................................................................................... 554. Projeto de Juntas com Papelão Hidráulico ...................................................... 575. Juntas de Grandes Dimensões .........................................................................606. Espessura ......................................................................................................... 627. Força de Aperto dos Parafusos ....................................................................... 628. Acabamento das Juntas .................................................................................... 629. Acabamento das Superfícies de Vedação dos Flanges .................................... 6310. Armazenamento............................................................................................... 6311. Papelões Hidráulicos Teadit Sem Amianto ....................................................64

Capítulo 5 – Juntas em PTfE .........................................................89

1. Politetrafluoroetileno - PTFE .......................................................................... 892. Tipos de Placas de PTFE ................................................................................. 893. Tealon – Placas de PTFE Laminado ................................................................904. Quimflex® PL100 - Placas de PTFE Laminado ...............................................975. Quimflex® - PTFE Expandido .........................................................................996. Juntas Tipo 933 Envelopadas em PTFE ....................................................... 102

Capítulo 6 – Materiais para Juntas Metálicas .............................119

1. Considerações Iniciais ................................................................................... 1192. Aço Carbono .................................................................................................. 1203. Aço Inoxidável AISI 304 ............................................................................... 1204. Aço Inoxidável AISI 304L ............................................................................. 1205. Aço Inoxidável AISI 316 ............................................................................... 1206. Aço Inoxidável AISI 316L ............................................................................. 1207. Aço Inoxidável AISI 321 ............................................................................... 1208. Aço Inoxidável AISI 347 ............................................................................... 1219. Monel 12110. Níquel 200 ...................................................................................................... 12111. Cobre 12112. Alumínio ........................................................................................................ 12113. Inconel............................................................................................................ 12114. Titânio ............................................................................................................ 121

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Capítulo 7 – Juntas Metalflex® ......................................................131

1. O que é uma Junta Metalflex® ....................................................................... 1312. Materiais ........................................................................................................ 1323. Densidade ...................................................................................................... 1344. Dimensionamento .......................................................................................... 1355. Espessura ....................................................................................................... 1356. Limitações Dimensionais e de Espessura ..................................................... 1367. Tolerâncias de Fabricação .............................................................................. 1368. Acabamento das Superfícies de Vedação ...................................................... 1379. Pressão de Esmagamento .............................................................................. 13710. Tipos 13711. Juntas Tipo 911 .............................................................................................. 13812. Juntas de Acordo com a Norma ASME B16.20 ........................................... 14013. Outras Normas ............................................................................................... 14314. Dimensionamento de Juntas Tipo 913 Especiais .......................................... 14315. Juntas Tipo 914 .............................................................................................. 145

Capítulo 8 – Juntas Metalbest® .....................................................161

1. O que é uma Junta Metalbest® ....................................................................... 1612. Metais ............................................................................................................. 1623. Enchimento .................................................................................................... 1624. Dimensionamento .......................................................................................... 1625. Principais Tipos e Aplicações ....................................................................... 1626. Juntas para Trocadores de Calor .................................................................... 1657. Juntas Tipo 927 para Trocadores de Calor ................................................... 171

Capítulo 9 – Juntas Metálicas .......................................................175

1. Definição ........................................................................................................ 1752. Juntas Metálicas Planas ................................................................................. 1753. Materiais ........................................................................................................ 1764. Acabamento da Superfície de Vedação ......................................................... 1765. Tipos de Juntas Metálicas .............................................................................. 1766. Ring-Joints ..................................................................................................... 180

Capítulo 10 – Juntas Camprofile ............................................................195

1. Introdução ...................................................................................................... 1952. Materiais ....................................................................................................... 1983. Limites de Operação ...................................................................................... 1994. Cálculo do Aperto .......................................................................................... 1995. Acabamento Superficial ................................................................................. 199

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6. Dimensionamento ......................................................................................... 1997. Formatos ........................................................................................................2008. Juntas Camprofile Tipo 946 para Flanges ASME B16.5 ....................................200

Capítulo 11 – Juntas para Isolamento Elétrico .....................................205

1. Corrosão Eletroquímica .................................................................................2052. Proteção Catódica ..........................................................................................2073. Sistema de Isolamento de Flanges .................................................................2074. Especificações do Material das Juntas .......................................................... 211

Capítulo 12 – Instalação ...............................................................213

1. A Importância da Instalação ........................................................................ 2132. Parafusos e Estojos ........................................................................................ 2143. Porcas ............................................................................................................. 2164. Arruelas ......................................................................................................... 2165. Atrito e Lubrificantes ..................................................................................... 2166. Ferramentas para Aplicação do Aperto ........................................................ 2197. Cálculo do Torque de Aperto dos Parafusos ................................................. 2218. Planicidade das Superfícies de Vedação ......................................................2229. Alinhamento entre Flanges ..........................................................................22310. Procedimento de Instalação ...........................................................................22311. Dispersão do Aperto ......................................................................................22412. Causas de Vazamentos...................................................................................22413. Carga Constante ............................................................................................ 229

Capítulo 13 – fatores de Conversão .............................................237

Bibliografia .....................................................................................239

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11

CAPÍTULO

1

INTRODUÇÃO

Este livro foi preparado para permitir um melhor projeto e aplicação de juntas industriais. O seu sucesso em diversos países e, especialmente, no Brasil, o tornou uma referência para quem está envolvido com Juntas Industriais. Esta Quinta Edição, revista e ampliada, incorpora os muitos avanços na tecnologia de juntas ocorridos desde a pu-blicação da edição anterior. Ao analisar vazamentos, que, à primeira vista, são causados por deficiência das jun-tas, verifica-se, após uma análise mais cuidadosa, que pouca atenção foi dada a detalhes 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 e apli-cação correta das juntas. Nos últimos anos os limites toleráveis de emissões fugitivas estão sendo reduzidos obrigando as indústrias a adotar procedimentos de controle cada vez mais rigorosos. O objetivo deste livro é ajudar a prevenir estes acidentes, propiciando um maior conhecimento de juntas industriais. As condições existentes nas indústrias brasileiras foram cuidadosamente consideradas. Materiais e tipos de juntas não disponíveis ou difíceis de encontrar foram preteridos, enfocando-se, principalmente, aqueles mais comuns e de larga aplicação.

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Este livro está dividido em capítulos que cobrem os seguintes temas:

• Projeto, Novas Constantes de Juntas e Emissões Fugitivas. • 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. • Fatores de conversão.

As principais modificações desta Quinta Edição são: • Atualização dos valores das constantes de cálculo de juntas • Atualização das informações sobre instalação. • Em todos os capítulos as tabelas foram revisadas e atualizadas.

O autor deseja receber comentários e sugestões que podem ser enviados para Av. Martin Luther King Jr., 8939, 21530-012, Rio de Janeiro - RJ

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CAPÍTULO

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PROJETO

1. VAZAMENTO

Partindo do princípio da inexistência do “vazamento zero”, se uma junta está ou não vazando depende do método de medição ou do critério usado. Em certas aplicações, o índice de vazamento máximo pode ser, por exemplo, até uma gota de água por segundo. Em outras, pode ser o não aparecimento de bolhas de sabão quando o equipamento estiver submetido a uma determinada pressão. Condições mais rigorosas podem até exigir testes com espectrômetros de massa. No estabelecimento de critério para medir o vazamento máximo admissível deve-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” um vaza-mento de hélio entre 10-4 e 10-8 cm3/seg. O Centro Espacial Johnson (NASA), em Houston, Texas, estabelece o valor de 1.4 X 10-3 cm/seg de N2 a 300 psig e temperatura ambiente. Como referência, podemos estabelecer que uma gota de fluido tem um volume médio de 0.05cm3. Serão, portanto, necessárias 20 gotas para fazer 1cm3. Este é um valor de referência muito útil para estabelecer o vazamento máximo tolerado em aplicações industriais. Com o advento do controle de Emissões Fugitivas estabeleceu-se inicialmente o limite de 500 ppm (partes por milhão) como o valor máximo admissível de vazamento para flanges. Este valor está sendo questionado como muito elevado e algumas organiza-ções de controle do meio ambiente estão limitando a 100 ppm. Na Alemanha foi estabelecida a Norma VDI 2440 que estabelece valores máximos de emissões para as refinarias de petróleo e petroquímicas. A taxa de vazamento é um conceito relativo e, em situações críticas, deve ser criteriosamente estabelecida.

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2. VEDAÇÃO

Se fosse econômica e tecnicamente viável a fabricação de flanges com superfícies planas e perfeitamente lapidadas, e se conseguíssemos manter estas superfícies em contato permanente, não necessitaríamos de juntas. Esta impossibilidade 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 de vedação. Uma junta, ao ser apertada contra as superfícies dos flanges preenche as imperfeições entre elas, proporcionando a vedação. Portanto, para conseguirmos uma vedação satisfatória, quatro fatores devem ser considerados:

• força de esmagamento inicial: devemos prover uma forma adequada de esmagar a junta, de modo que ela preencha as imperfeições dos f langes. A pressão mínima de esmagamento é normalizada pela ASME (Amer ican Society of Mechanical Engineers) e será mostrada adiante. Esta pressão de esmagamento deve ser limitada para não destruir a junta por esmagamento excessivo.• força de vedação: deve haver uma pressão residual sobre a junta, de modo a mantê-la em contato com as superfícies dos f langes, evitando vazamentos.• Seleção dos materiais: os materiais da junta devem resistir às pressões às quais a junta vai ser submetida e ao f luido vedado. A correta seleção de materiais será mostrada ao longo deste livro.• Acabamento superficial: para cada tipo de junta e/ou material existe um acabamento recomendado para as superfícies de vedação. O desconhecimento destes valores é uma das principais causas de vazamentos.

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 a junta. • força de separação: é também originada pela pressão interna e tende a separar os flanges. • força dos parafusos: é a força total exercida pelo aperto dos parafusos.

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• força de Vedação: é a força que comprime os flanges contra a junta. Inicialmente é igual à força dos parafusos, após a pressurização do sistema 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. • compensar o relaxamento da união flangeada que ocorrerá durante o tempo de serviço previsto.

Do ponto de vista prático, a pressão de esmagamento da junta deve ser “x” vezes a pressão do fluido, de modo a manter a vedação. O valor mínimo desta força pode ser calculado por vários métodos. No Brasil o procedimento de projeto mais usado é o do ASME Boiler and Pressure Vessel Code - Section VIII - Division 1 -Rules for Construction of Pressure Vessels – Mandatory Appendix 2 - Rules for Bolted Flange Connections with Ring Type Joints. Entretanto, este método não leva em consideração diversas variáveis tais como a imprecisão de aplicação da força, relaxamento da junta e efeitos provocados por variações térmicas, como será visto ao longo deste capítulo.

4. PROCEDIMENTO ASME

O Apêndice 2 do Capítulo VIII Divisão 1 do Código ASME estabelece os critérios para o projeto de juntas e flanges. O projeto de flanges não está abordado neste livro. Para o projeto de juntas o Procedimento ASME sugere valores genéricos das carac-terísticas da junta “m” e “y”. Estes valores não são obrigatórios, o projetista tem a liberdade

Capítulo 2 - Projeto

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O Apêndice 2, requer que o cálculo de uma união flangeada com aperto por para-fusos seja feito para duas condições independentes: de operação e de esmagamento.

Nota: o procedimento de cálculo a mostrado a seguir deve ser usado sempre em unidades inglesas 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 manter a vedação nas condições operacionais é igual à soma da força de pressão mais uma carga residual sobre a junta que é igual a um fator “m” vezes a pressão interna. Ou, interpretando de outra maneira, esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos deve ser tal que sempre exista uma pressão residual sobre a junta maior que a pressão interna do fluido. O valor de “m” é informado pelo fabricante da junta. Quando não houver o Código ASME sugere valores genéricos do fator “m” para os diversos tipos de juntas, como mostrado na Tabela 2.1. No capítulo específico de cada tipo de junta ao longo deste livro estão indicados os valores de “m” para as juntas Teadit.

4.2. ESMAGAMENTO

Esta 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 mínima de esmagamento, informado pelo fabricante da junta ou quando não houver, obtido na Tabela 2 1. No capítulo específico de cada tipo de junta ao longo deste livro estão indicados os valores de “y” para as juntas Teadit.

O valor de “b” é calculado por:

b = b0 quando b0 for igual ou menor que ¼” (6.4 mm)ou b = 0.5 ( b0 )

0.5 quando b0 for maior que ¼” (6.4 mm)

O Código ASME também define como calcular b0 em função da face do flange, como mostrado na Tabela 2.2.

de usar valores diferentes, sempre que os dados disponíveis indiquem esta necessidade. É importante observar que não existe procedimento ASTM para a determinação destes valores. Por esta razão a Teadit desenvolveu procedimento próprio. Os valores de “m” e “y” informados, neste livro, são baseados em testes de laboratório seguindo este procedimento e confirmados em aplicações práticas bem sucedidas.

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4.3. ÁREA DOS PARAfUSOS

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

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 Sa é a tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente. O valor de Am deve 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 seja igual ou maior que Am:

Ab ≥ (número de parafusos) x (área resistiva do parafuso, pol2) (eq. 2.5) As áreas dos parafusos imperiais e métricos estão nas Tabelas 12.1 e 12.2 do Capítulo 12.

4.5. fORÇA MÍNIMA DE APERTO

A força mínima de aperto (Wm) é o maior valor das forças Wm1 a Wm2, ou seja:

Wm = Wm1 se Wm1 ≥ Wm2 (Eq 2.6)ou Wm = Wm2 se Wm1 < Wm2 (Eq 2.7)

4.6. ESMAGAMENTO MÁXIMO

A força máxima de esmagamento da junta (Wmax) é calculado pela fórmula:

W max = Sgmax ((�/4) (de2 - di2 )) (eq. 2.8) ou Wmax = Sgmax ((�/4) ((de - 0,125)2 - di2)) (eq. 2.9)

Capítulo 2 - Projeto

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A equação 2.9 deve ser usada para juntas Metalflex e a equação 2.8 para os de-mais tipos de juntas. O valor de Sgmax é informado pelo fabricante e depende do tipo e material da junta. É a pressão de esmagamento máxima que a junta é capaz de resistir. Se o valor da força mínima de vedação (Wm) for maior que o limite de esma-gamento da junta (Wmax), ela não vai resistir ao aperto. Neste caso escolher outro tipo de junta ou, quando isto não for possível, aumentar a sua área ou prover o conjunto flange/junta de meios para que a força de esmagamento não ultrapasse o máximo admissível. Os anéis internos e as guias de centralização nas juntas Metalflex® são exemplos de meios para evitar o esmagamento excessivo.

5. RELAXAMENTO

Logo após a instalação e aperto dos parafusos se dá inicio ao relaxamento, que consiste na gradual perda do aperto aplicado ao instalar a junta. Esta característica da união flangeada deve ser considerada de forma a assegurar o seu desempenho ao longo da cam-panha prevista para o equipamento ou tubulação. O relaxamento pode ser dividido em duas fases: o inicial, que ocorre logo após a instalação e o ao longo do tempo de serviço da junta. O relaxamento inicial é causado principalmente pelo escoamento da junta ao preencher as irregularidades entre os flanges. Em escala menor as roscas dos parafusos e porcas também sofrem um pequeno relaxamento. Por esta razão os procedimentos de instalação recomen-dam o reaperto algumas horas após a instalação e antes de colocar o sistema em operação. Estudos recentes mostram que em muitas aplicações críticas o reaperto em tempe-ratura ambiente pode não ser suficiente para assegurar a selabilidade do sistema. Para estas situações foram desenvolvidas técnicas de reaperto à quente. O gráfico da Figura 2.2 mostra o relaxamento de juntas metálicas em testes de la-boratório. Pode ser observado que a perda de aperto pode chegar a valores até 25% do aperto inicial e o resultado do reaperto a frio e a quente bem como a maior eficiência deste último.

Figura 2.2

Camprofile 942

Dupla Camisa 923

Metalflex®

913

Força Retida2 Ciclos Térmicos

Sem reaperto Com reaperto à frio Com reaperto à quente100

80

60

40

20

0

% de

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etida

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O relaxamento em longo do tempo de serviço da junta ocorre principalmente em sistemas que operam em temperaturas elevadas ou com ciclos térmicos freqüentes. De-pendendo do tipo de junta, da temperatura de operação e da freqüência dos ciclos térmi-cos os efeitos podem levar meses ou mesmo anos antes de ocorrer o vazamento da união flangeada. Um exemplo deste relaxamento é causado pela oxidação do Grafite Flexível em temperaturas elevadas. O gráfico da Figura 2.3 mostra o relaxamento de uma junta metálica ao longo de 17 meses. Este estudo foi realizado por David Reeves na refinaria da Chevron Corp.em El Segundo, Califórnia, USA, que gentilmente autorizou a sua publicação neste livro. Na parte inicial do gráfico podemos ver o relaxamento inicial e o reaperto à quente logo após o início da operação. Em seguida podemos observar a contínua perda de aperto até a desmontagem da junta quando havia apenas 45% do aperto inicial. Em sistemas sujeitos a este tipo de relaxamento sugere-se a aplicação de um aperto inicial o mais elevado possível, como mostrado na figura, para evitar um even-tual vazamento durante a campanha prevista para o equipamento. Outros recursos tais como “molas prato” ou parafusos mais longos podem ser empregados como mostrado no Capítulo 12 deste livro.

Figura 2.3Gasket Relaxation Chart.xls, Avg Chart David W. Reeves

E-510 Average Stud Load from Initial Bolt Up on 7/21/99.Total Stud Load Lost From 7/21/99 to 7/1/00, 85,000 PSI.

5037

0

5147

0

5140

0

5150

0

5200

0

5200

0

5200

0

5300

0

5460

0

5600

0

5800

0

5900

0

6200

0

6400

0

6500

0

6600

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6800

0

6900

0

7200

0

7700

0

9500

0

1120

00

6900

0

9800

0

40000

50000

60000

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90000

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2001

2/1/

2001

3/1/

2001

4/1/

2001

Stud

Loa

d in

PSI

Tensão Média dos ParafusosInicio de operação: 27 de julho de 1999 — Final: 10 de abril de 2001

Tens

ão no

s par

afus

os (p

si)

Capítulo 2 - Projeto

Page 21: Livro Tecnico de Juntas Rev05

20

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

Material da junta m y(psi)

Perfilou tipo Coluna b0

Superfície de vedação

Borracha - abaixo de 75 Shore A - acima de 75 Shore A c/reforço tela algodãoPapelão Hidráulico 3.2 mm espessura 1.6 mm espessura 0.8 mm espessuraFibra vegetal

Metalflex aço inox ou Monel e enchi-mento de AmiantoDupla camisa metálica corrugada Alumínio Cobre ou latão Aço carbono Monel Aços inoxídáveisCorrugada metálica Alumínio Cobre ou latão Aço carbono Monel Aços inoxidáveisDupla camisa metálica lisa Alumínio Cobre ou latão Aço carbono Monel Aços inoxidáveisMetálica ranhurada Alumínio Cobre ou latão Aço carbono Monel Aços inoxidáveisMetálica sólida Alumínio Cobre ou latão Aço carbono Monel Aços inoxidáveisRing Joint Aço carbono Monel Aços 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

1 6003 7006 5001100

10 000

2 9003 7004 5005 5006 5003 7004 5005 5006 5007 600

5 5006 5007 6008 0009 0005 5006 5007 6009 000

10 1008 800

13 00018 00021 80026 00018 00021 80026 000

plana

plana

plana911, 913

914

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)

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21

1/4” 1/4”

Capítulo 2 - Projeto

Page 23: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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

6. 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 valor entre 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 dos flanges (pol)

b0 = largura básica de esmagamento da junta (pol)

de = diâmetro externo da face de contato da junta (pol)

di = diâmetro interno da face de contato da junta (pol)

Fpmin = força mínima de esmagamento (lbf)

F0 = força de instalação (lbf)

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

1/4” ( ) 1/4” ( )

de da Face de Contato

di

dedi da Face de Contato

Page 24: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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m = fator da junta, informado pelo fabricante ou Tabela 2.1

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

P = pressão de projeto (1b/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)

Sgmax = pressão máxima de esmagamento da junta (lbs/pol2)

Wm= força mínima de instalação da junta (lb)

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

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

Wmax = força máxima admissível na junta

y = pressão mínima de esmagamento, informado pelo fabricante ou Tabela 2.1 (lbs/pol2)

7. GRÁfICO DA fORÇA DE APERTO

A Figura 2.4 ilustra de forma gráfica os valores da força de aperto (W) em rela-ção ao esmagamento da junta. Se o aperto ficar abaixo da força Wmin o valor mínimo para assegurar o assenta-mento e vedação não é suficiente. Por outro lado se a força for maior que Wmax pode haver o esmagamento excessivo da junta, rompimento dos parafusos ou rotação elevada ou até mesmo a trinca dos flanges. Se o valor de W ficar situado pouco acima de Wmin haverá uma vedação inicial. Logo em seguida haverá o relaxamento natural do conjunto junta–parafusos–flanges re-duzindo a força de aperto e conseqüente vazamento. Conforme mostrado na seção anterior para que uma aplicação mantenha a vedação ao longo da campanha do equipamento ou tubulação, além das forças de insta-lação é necessário considerar também o relaxamento do conjunto. Desta forma o valor da força de instalação da junta (W) deve ser um valor ente Wmin e Wmax, de preferência na área indicada como ótima no gráfico da figura 2.4.

Capítulo 2 - Projeto

Page 25: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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8. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO PROCEDIMENTO ASME Junta em Papelão Hidráulico reforçado com Fibras de Carbono na espessura de 1.6 mm (1/16”) e demais dimensões conforme mostrado na figura 2.5. Valores de “m”, “y” e da pressão de esmagamento máxima informados pelo fabricante.

Figura 2.4

Figura 2.5

De = 28 pol

Di = 29 ½ pol

Limite do Flange

Limite do Parafuso

Perda por relaxamento em serviço

Perda por relaxamento inicial

Força de Vedação - Wm1

Força de Esmagamento- Wm2

Limite de Esmagamento da Junta

Vazamento

Vazamento

Faixa ótima

Força de ApertoW

Wmax

Wmin

Page 26: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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Pressão de projeto: P = 150 psiTemperatura de projeto: 200 °CJunta em Papelão Hidráulico com as seguintes características: - diâmetro externo da junta (De) = 29 1/2 pol - diâmetro interno da junta (Di) = 28 pol - m = 2.9 - y = 3 500 psi - pressão de esmagamento máxima (Sgmax): 25000 psiFlange: - 12 parafusos de diâmetro (Dp) 1 polegada - área da raiz da rosca (Ap) ; 0.5509 pol2 (Tabela 12.1) - fator de atrito (k): 0.2 - material dos parafusos: ASTM A 193 B7 - tensão admissível na temperatura ambiente (Sa): 25 ksi - tensão admissível na temperatura de projeto (Sb): 25 ksi - tensão de escoamento do material do parafuso na temperatura ambiente (Sy): 105 ksi

Cálculo da largura efetiva da junta: b

N = (De – Di) / 2 = (29.5 – 28) / 2 = 0.75

b0 = N / 2 = 0.75 / 2 = 0.375

Como b0 > 1/4” então

b = 0.5 (b0)0.5 = 0.5 (0.375) 0.5 = 0.306

Cálculo do diâmetro G:

G = De – (2 x b) = 29.5 – (2 x 0.306) = 28.888

Cálculo da força mínima para atender as condições operacionais: Wm1 Wm1 = (� G2 P /4) + (2 b � G m P)

Wm1 = (� x 28.8882 x 150 / 4) + ( 2 x 0.306 x � x 28.888 x 2.9 x 150)

Wm1 = 122 475 lbf

Cálculo da força mínima para esmagar a junta: Wm2

Wm2 =� b G y = � x 0.306 x 28.888 x 3 500

Wm2 = 97 198 lbf

Capítulo 2 - Projeto

Page 27: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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Como Wm1 > Wm2 então a força mínima de esmagamento da junta é:

Wm = 122 475 lbf Cálculo da área dos parafusos – Am

Am1 = Wm1 / Sb

Am1 = 122 475 / 25 000 = 4 899 in2

Am2 = Wm2 / Sa

Am2 = 97 198 / 25 000 = 3 888 in2

O valor de Am deve ser o maior valor entre Am1 e Am2, portanto:

Am = 4.889 in2

A área real dos parafusos Ab deve ser maior que Am

Ab = número de parafusos x área da raiz da rosca

Ab = 12 x 0.5509 = 6 611 in2

A condição Ab ≥ Am está atendida neste exemplo.

A força mínima de esmagamento por parafuso Fpmin é:

Fpmin = Wm / numero de parafusos = 122 475 / 12 Fpmin = 10 206 lbf

Cálculo do limite de esmagamento da junta - Wmax

Wmax = Sgmax (� / 4) (De2 – Di2 )

Wmax = 25 000 x (� / 4) (29.52 – 282 ) = 1 693 515 lbf

Pelo gráfico da Figura 2.2 a força de esmagamento na instalação da junta (W) deve ficar entre Wm e Wmax de forma a assegurar a vedação sem danificar a junta.

A norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly, recomenda valores de torque considerando a tensão de 50 ksi na raiz da rosca, podemos a partir desta recomendação verificar se o valor da força é suficiente para manter a vedação. Para parafusos de 1 polegada o torque (To) recomendado na norma ASME PCC-1 é de 500 lb-ft.

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Para maiores informações sobre aplicação de torque, lubrificantes e outros as-pectos consulte o Capítulo 12 deste livro, que é inteiramente dedicado a este assunto.

Força de instalação por parafuso aplicando o torque objetivo - (Fo)

Fo = To / ( k Dp)

Fo = 500 / (0.2 x 1 / 12) = 30 000 lbf

Comparando a força mínima calculada para assentar a junta (Fpmin) com a força de instalação de acordo com as recomendações da norma ASME PCC-1 (Fo) verifica-mos que Fo > Fpmin. Portanto, o assentamento está assegurado.

Devemos verificar também se a força máxima dos parafusos é menor que a força de esmagamento máxima de modo a não danificar a junta. A força máxima dos parafusos é calculada considerando que a tensão na raiz da rosca é igual à tensão de escoamento do material do parafuso.

Fpmax = Ap x Sy onde Ap = area da raiz da rosca Sy = tensão de escoamento do material do parafuso

Para o exemplo acima temos

Fpmax = Ap x Sy = 0.5509 x 105 000 = 57 844 lbf

Wmax ≤ Fpmax x numero de parafusos = 57 844 x 12 = 694 134 lbf

Esta condição também é atendida. O valor da força máxima dos parafusos é me-nor que a força máxima de esmagamento da junta. Não haverá danos à junta mesmo que o aperto ultrapasse o valor objetivo.

Podemos fazer uma verificação adicional para assegurar que o valor da força de esmagamento esteja na faixa ideal do gráfico da figura 2.4. Comparando a força de instalação Fo com a força mínima de esmagamento Fpmin, temos:

Fo / Fpmin = 30 000 / 10 206 = 2.94

Verificamos que há uma margem de segurança de 2.94 para compensar as perdas de aperto pelo relaxamento inicial e durante a operação.

Capítulo 2 - Projeto

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9. ACABAMENTO SUPERfICIAL

Para cada tipo de junta existe um acabamento recomendado para a superfície do flange. A norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly, recomenda acabamentos para diversos tipos de juntas. Como regra geral, é necessário que a superfície seja ranhurada para as juntas não metálicas. Juntas metálicas exigem acabamento liso e as semi-metálicas ligeiramente áspero. A razão para esta diferença é que as juntas não-metálicas precisam ser “mordidas” pela superfície de vedação, evitando, deste modo, uma extrusão ou a expulsão da junta pela força radial. No caso das juntas metálicas sólidas, é necessário uma força muito elevada para “escoar” o material nas imperfeições do flange. Assim, quanto mais lisa a superfície, menores serão as possibilidades de vazamento. As juntas espiraladas Metalflex® requerem um pouco de rugosidade superficial para evitar o “deslizamento” sob pressão. O tipo da junta vai, portanto, determinar o acabamento da superfície de vedação, não existindo um acabamento único para atender aos diversos tipos de juntas. O material da junta deve ter dureza sempre menor do que o do flange, de modo que o esmagamento seja sempre na junta, mantendo o acabamento superficial do flange inalterado.

O valor de torque de acordo com as recomendações da norma ASME PCC-1 atende os requisitos do projeto e pode ser aplicado com segurança em relação à junta e ao parafuso. Verificamos também a existência de margem para compensar o relaxamento. Recomenda-se que o projetista verifique se o flange está adequado para resistir a estas forças. Esta análise está além dos objetivos deste livro.

9.1. ACABAMENTOS COMERCIAIS DAS fACES DOS fLANGES

As superfícies dos flanges podem variar do acabamento bruto de fundição até o lapidado. Entretanto, o acabamento mais encontrado comercialmente para flanges em aço é o ranhurado concêntrico ou em espiral fonográfica, conforme mostrado na figura 2.5. Ambas são usinadas com ferramentas com, no mínimo, 1.6 mm (1/16”) de raio 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 2.6Ranhurado Concêntrico Espriral Fonográfico

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9.2. ACABAMENTOS RECOMENDADOS

A Tabela 2.3 indica o tipo de acabamento recomendado pela Teadit para os ti-pos de juntas industriais mais usados. De acordo com a MSS SP-6 Standard Finishes for Contact of Pipe Flanges and Connecting-End Flanges of Valves and Fittings, o valor Ra(Roughness Average) está expresso em micro-metros (µm) e em micro-polegadas (µpol) Deve ser avaliado por comparação visual com os padrões Ra da Norma ASME B46.1 e não por instrumentos com estilete e amplificação eletrônica.

9.3. ACABAMENTO SUPERFICIAL E SELABILIDADE

A seguir, estão algumas regras que devem ser observadas ao compatibilizar o acabamento 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 uma força 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 do flange.

• Qualquer que seja o tipo de junta ou de acabamento é importante não haver riscos ou marcas radiais de ferramentas na superfície de vedação. Estes riscos radiais são muitos difíceis de vedar e, quando a junta usada é metálica, isso se torna quase 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 escolha do tipo de acabamento da superfície do flange vai depender fundamentalmente do material da junta.

Descrição

Da junta

Plana não-metálica

Metálica corrugada com revestimento não-metálico

Metalflex® (espiral)

Metalbest® (dupla camisa

metálica )

Camprofile Metálica

(ranhurada com cobertura)

Ring-Joint metálico

1/16” >1/16”

tipo teaDit 810 / 820 905 911 / 913 / 914 923 / 926 / 927 942 950 / 951 RX / BX

seção

transversal

aca

ba

men

to

su

perf

icia

lr

a

µ m3.2

a 6.43.2

a 13 3.2 a 6.4 3.2 a 6.4 2.5 máximo 1.6 a 2.0 1.6

µ pol

125 a 250

125 a 500 125 a 250 125 a 250 100 máximo 63 a 80 63

923

926

927

950

951

RX

BX

Tabela 2.3Acabamento da Superfície de Vedação dos Flanges

Capítulo 2 - Projeto

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10. TIPOS DE fACES DE VEDAÇÃO DOS fLANGES

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

10.1. fACE PLANA

Junta não confinada (Figura 2.7). As superfícies de contato de ambos os flanges 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 materiais frágeis por isso não se recomenda o uso de juntas do tipo RF (lado direito da Figura 2.7 para evitar a rotação ou trinca dos flanges).

Figura 2.7

10.2. fACE RESSALTADA

Junta não confinada (Figura 2.8). As superfícies de contato são ressaltadas de 1.6 mm ou 6.4 mm. A junta abrange normalmente até os parafusos. Permite a colocação e retirada da junta sem afastar os flanges, facilitando eventuais trabalhos de manutenção. É o tipo mais usado em tubulações.

Figura 2.8

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10.3. fACE LINGÜETA E RANHURA

Junta totalmente confinada (Figura 2.9). A profundidade da ranhura é igual ou um pouco maior que a altura da lingüeta. A ranhura é cerca de 1.6 mm mais larga que a lingüeta. A junta tem, normalmente, a mesma largura da lingüeta . É necessário afastar os flanges para a colocação da junta. Este tipo de flange produz elevadas pressões sobre a junta, não sendo recomendado para juntas não metálicas.

Figura 2.9

10.4. fACE MACHO E fÊMEA

Junta semi-confinada (Figura 2.10). O tipo mais comum é o da esquerda. A pro-fundidade da fêmea é igual ou menor que a altura do macho, para evitar a possibilidade de contato direto dos flanges quando a junta é comprimida. O diâmetro externo da fêmea é até de 1.6 mm maior que o do macho. Os flanges devem ser afastados para montagem da junta. Nas figuras da direita e esquerda a junta está confinada no diâmetro externo; na figura do centro, no diâmetro interno.

Figura 2.10

Capítulo 2 - Projeto

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10.5. fACE PLANA E RANHURA

Junta totalmente confinada (Figura 2.11). A face de um dos flanges é plana e a outra possui uma ranhura onde a junta é encaixada. Usadas em aplicações onde a distân-cia entre os flanges deve ser precisa. Quando a junta é esmagada, os flanges encostam. Somente as juntas de grande resiliência podem ser usadas neste tipo de montagem. Juntas espiraladas, O-rings metálicos não sólidos, juntas ativadas pela pressão e de dupla camisa com enchimento metálico são as mais indicadas.

Figura 2.11

10.6. fACE PARA RING-JOINT

Também chamado anel API (Figura 2.12). Ambos os flanges possuem canais com paredes em ângulo de 230. A junta é de metal sólido com perfil oval ou octogonal, que é o mais eficiente.

Figura 2.12

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11. AS NOVAS CONSTANTES DE JUNTAS

Tradicionalmente os cálculos de flanges e juntas de vedação usam as fórmulas e 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 de trabalho expe-rimental 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 a deter-minação dos valores de “m” e “y” para estes materiais. Em 1974 foi iniciado pelo Pressure Vessel Research Committee (PVRC) um programa experimental para melhor entender o comportamento de uma união flangeada, já que não havia nenhuma teoria analítica que permitisse determinar este comportamento. O trabalho foi patrocinado por mais de trinta instituições, entre elas a ASME, American Petroleum Institute (API), American Society for Testing Materials (ASTM) e Fluid Sealing Association (FSA). A Escola Politécnica da Universidade de Montreal, Canadá, foi contratada para realizar os testes, apresentar resultados e sugestões. No decorrer do trabalho verificou-se não ser possível a determinação de valores de “m” e “y” para os novos materiais sem que fosse associado um nível de vazamento. Os pesquisadores optaram por desenvolver, a partir da base experimental, nova metodologia para o cálculo de juntas que fosse coerente com os resultados práticos então obtidos. As informações aqui mostradas são baseadas em trabalhos divulgados em congessos ou pu-blicações especializadas e se usadas para cálculo devem ser feitas com o devido cuidado que este tipo de informação requer.

Foram escolhidos para a pesquisa juntas que melhor representassem as aplicações industriais: • Metálicas: planas (940) e ranhuradas (941) em aço carbono, cobre recozido 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.

Capítulo 2 - Projeto

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As juntas foram testadas em vários aparelhos, um deles está esquematizado na Figura 2.13.

Figura 2.13

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 2.14: a junta é apertada até atingir uma compressão Sg e deflexão Dg. Mantendo Sg constante a pressão é elevada até atingir 100 psi. Neste instante o vazamento Lrm é me-dido. O mesmo procedimento é repetido para 200 e 400 psi.

• Em seguida o aperto da junta é reduzido (parte B da curva) mantendo a pressão do fluido constante em 100, 200 e 400 psi, o vazamento é medido em intervalos regulares. O aperto é reduzido até o vazamento exceder 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 a junta em teste. Se a pressão do fluido for colocada em função do vazamento em massa para cada valor da pressão de esmagamento temos o gráfico da Figura 2.15. Em paralelo foram também realizados ensaios para determinar o efeito do aca-bamento 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 junta em resistir as condições operacionais são mais importantes que pequenas variações no acabamentoda superfície de vedação.

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Figura 2.14

Figura 2.15

Capítulo 2 - Projeto

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Dos trabalhos experimentais realizados pela Universidade de Montreal foram tiradas várias conclusões entre as quais destacam-se: • As juntas apresentam um comportamento similar não importando o tipo ou material. • A selabilidade é uma função direta do aperto inicial a que a junta é submetida. Quanto maior este aperto melhor a selabilidade. • Foi sugerido a introdução do Parâmetro de Aperto (Tightness Parameter) Tp, adimensional, como a melhor forma de representar o comportamento dos diversos tipos de juntas. Tp = (P/P*) x (Lrm*/ (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)

Lrm* = vazamento em massa de referência, 1 mg/seg-mm. Normal-mente tomado para uma junta com 150mm de diâmetro externo.

Dt = diâmetro externo da junta (mm)

O Parâmetro de Aperto pode ser interpretado como: a pressão necessária para provocar um certo nível de vazamento. Por exemplo, o valor de Tp igual a 100 significa que é necessário uma pressão de 100 atmosferas (1470 psi ou 10.1 MPa) para atingir um vazamento de 1 mg/seg-mm em uma junta com 150mm de diâmetro externo. Colocando em escala log-log os valores experimentais do Parâmetro de Aperto temos o gráfico da Figura 2.16. Do gráfico podemos estabelecer as “Constantes da Junta”, que, obtidas experi-mentalmente, permitem determinar o comportamento da junta. As constantes são:

• Gb = ponto de interseção da linha de esmagamento inicial com o eixo 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).

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Até a data da edição deste livro não havia procedimento ASTM para determi-nação das novas constantes nem metodologia para o seu uso no projeto de flanges. Desta forma, achamos prematura a divulgação de qualquer procedimento de cálculo que permi-ta o uso destas informações.

Figura 2.16

12. EMISSÕES fUGITIVAS

Para assegurar a vida das próximas gerações, é necessário reduzir os poluentes liberados para o meio ambiente. Isso vem se tornando uma preocupação na maioria dos países do mundo. Além desta necessidade ambiental, estas perdas de produtos causam um custo elevado para as indústrias. A grande maioria dos agentes poluentes, óxidos de Carbono, Nitrogênio e Enxo-fre, são provenientes da queima de combustíveis ou da evaporação de hidrocarbonetos. Estas emissões são parte do processo industrial e sujeitas a controles específicos.Entretanto, existem perdas indesejáveis através de eixos de bombas, hastes de válvulas e flanges e que, em condições normais, não deveriam ocorrer. Estas perdas são conhecidas como Emissões Fugitivas (Fugitive Emissions). Estima-se que somente nos EUA a perda de produtos através de Emissões Fugitivas atinja mais de 300 000 toneladas ano, corres-pondente a um terço do total de emissões das indústrias químicas. Emissões Fugitivas nem sempre podem ser detectadas por meio de inspeções visuais, exigindo equipamentos especiais.

Capítulo 2 - Projeto

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O controle da Emissões Fugitivas desempenha também um importante fator na prevenção de acidentes. Os vazamentos não detectados são grande parte das causas dos incêndios e explosões nas indústrias. Os EUA foram o primeiro país a estabelecer um controle efetivo sobre as Emis-sões Fugitivas através do Clean Air Act Amendments (CAA), da Evironmental Pro-tection Agency (EPA) em conjunto com as indústrias. O CAA estabeleceu a relação dos Poluentes Voláteis Nocivos do Ar (Volatile Hazardous Air Poluents), conhecidos pela sigla VHAP. É necessário também controlar qualquer outro produto que tenha mais de 5% de um VHAP em sua composição. Para monitorar as Emissões Fugitivas a EPA estabeleceu o Método (EPA Refe-rence Method 21) que usa um analisador de gases conhecido como OVA (Organic Vapour Analyzer). Este aparelho, calibrado para Metano, mede a concentração de um VHAP em volume de partes por milhão (ppm). O OVA, por meio de uma pequena bomba, faz passar o ar através de um sensor determinando a concentração do VHAP.Devem ser monitorados hastes de válvulas, bombas, flanges, eixos de agitadores, disposi-tivos de controle e qualquer outro equipamento que possa apresentar vazamento. A concentração máxima admissível para flanges é de 500 ppm. Algumas organi-zações de meio ambiente consideram este valor muito elevado e estão exigindo 100 ppm como limite para flanges. Deve ser feita uma medição inicial a 1 metro do equipamento, na direção con-trária ao vento e em seguida a 1 cm do equipamento. Para flanges, deve-se medir em toda a sua volta. O valor a ser considerado é a diferença entre o maior valor medido e o valor da medida inicial, a 1 m de distância. Se o valor da diferença for maior do que 500 ppm, o flange é considerado como vazando e deve ser reparado. O Método permite obter uma medida do tipo “passa não-passa”, determinando se o flange está ou não vazando. Entretanto, não permite obter uma medição quantitativa de quanto está vazando em uma unidade de tempo. Para isso seria necessário enclausurar o flange ou equipamento, operação onerosa e nem sem sempre possível. A EPA desenvolveu vários estudos para estabelecer uma correlação entre o valor em ppm e o fluxo em massa. A Chemical Manufacturers Association (CMA) e a Society of Tribologists and Lubrication Engineers também realizaram estudos e chegaram a re-sultados similares. O vazamento em gramas por hora pode ser estabelecido 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, permitindo calcular 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 (5 0000.733) = 4 322 g / hora

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A Norma alemã VDI 2440 Emission Control Mineral Oil Refineries estabelece dois níveis de emissões para flanges de acordo com o tipo de junta aplicado. Para juntas previamente testadas e aprovadas o valor de emissão por flange é de 0.001 miligrama/(segundo.metro) e de 0.01 miligrama/(segundo.metro) para as demais juntas.

Para atender ao menor valor de emissões da norma VDI 2440 a junta deve ter um vazamento máximo de 10-4 mbar.litro/(segundo.metro), teste com gás Hélio a 1 bar de pressão diferencial e 30 MPa de esmagamento da junta. O projeto das uniões flangeadas segue a norma VDI 2200.

Se o fluido a ser vedado está sujeito a controle de emissões fugitivas recomenda-se ao projetista escolher o tipo e material da junta que atenda as exigências específicas do projeto do equipamento.

Capítulo 2 - Projeto

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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 aparecem frequentemente. Como é impraticável listar e descrever todos os materiais, este capítulo tem a finali-dade de apresentar os materiais mais usados com as suas características básicas. Fazendo-se necessário um maior aprofundamento, recomenda-se consultar o fabricante.

As quatro condições básicas que devem ser observadas ao selecionar o material de uma junta são: • Pressão de operação. • Força dos parafusos. • Resistência ao ataque químico do fluido. • Temperatura de operação.

As duas primeiras foram analisadas no Capítulo 2 deste livro. A resistência ao ataque químico do fluido pode ser influenciada por vários fatores, principalmente:

• Concentração do fluido: nem sempre uma maior concentração torna um fluido mais agressivo.

• Temperatura do fluido: em geral, temperaturas mais elevadas tornam o ataque químico mais severo.

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• Ponto de condensação: a passagem do fluido com presença de enxofre e água pelo ponto de condensação, comum em gases provenientes de combustão, pode provocar a formação de condensados extremamente agressivos.

Em situações críticas testes em laboratório são necessários 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, co-meçando pela temperatura, pressão, tipo de flange, força dos parafusos, força mínima de esmagamento, etc. Todas as etapas devem ser seguidas até a definição do tipo e do material da junta mais adequada ao caso em estudo.

2. PRESSÃO E TEMPERATURA DE SERVIÇO

Um bom ponto de partida na seleção do material de uma junta é a análise da temperatura e da pressão de serviço. Assim sendo, recomenda-se comparar os valores de projeto com os dados de catálogo informados pelo fabricante da junta, levando-se em conta eventuais picos de temperatura e/ou de pressão. Através desta análise, selecionar um material que se enquadre na faixa recomendada com alguma margem de segurança. Ao longo deste livro serão informadas as temperaturas e pressões recomendadas para cada material. Estas informações são genéricas e as condições particulares de cada caso devem ser cuidadosamente analisadas.

3. PAPELÃO HIDRÁULICO

Desde a sua introdução no mercado, o Papelão Hidráulico tem sido o material mais usado para vedação de flanges já que possui a capacidade de selabilidade em larga faixa de condições operacionais. Devido à sua importância no campo da vedação indus-trial, o Capítulo 4 deste livro é inteiramente dedicado às juntas de Papelão Hidráulico.

4. POLITETRAfLUOROETILENO (PTfE)

Produto desenvolvido pela Du Pont, que o comercializa com a marca Teflon®, o PTFE nas suas diferentes formas é um dos materiais mais usados em juntas indus-triais. Devido à sua crescente importância o Capítulo 5 deste livro aborda as várias alternativas de juntas com PTFE.

5. GRAfITE fLEXÍVEL – GRAfLEX®

Produto obtido a partir da expansão e calandragem do grafite natural. Neste processo os flocos de grafite são tratados com ácido, neutralizados com água e secados até determinado nível de umidade. Em seguida, o grafite é submetido ao contato com elevadas temperaturas a fim de evaporar a água residual, “explodindo os flocos”. O produto final apresenta pureza de 95% a 99% e um aumento de volume em aproximadamente 200% do original. Os flocos de grafite expandidos são então calandrados, sem nenhum aditivo ou ligante, produzindo folhas de material flexível.

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O grafite flexível apresenta reduzido creep, definido como uma deformação plástica contínua que ocorre quando o material é submetido a pressão. Portanto, a perda da força dos parafusos é reduzida, eliminando a necessidade de reapertos freqüentes. Devido às suas características, o grafite flexível é um dos materiais de vedação mais seguros. Sua capacidade de selabilidade, mesmo nos ambientes mais agressivos e em elevadas temperaturas, tem sido amplamente comprovada. Este produto possui excelente resistência a ácidos, soluções alcalinas e compostos orgânicos. Entretanto, o seu uso deve ser cuidadosamente estudado em atmosferas oxidantes e temperaturas acima de 450o C, já que o carbono reage com o oxigênio formando dióxido de carbono (CO2). O resultado desta reação é a redução da massa de material. Limites de temperatura: Atmosfera neutra ou redutora - 240o C a 3 000o C; Atmosfera oxidante, - 240o C a 450o C. A Tabela de Compatibilidade Química e os limites de temperatura estão apresentados no Anexo 3.1.

5.1. PLACAS DE GRAfLEX®

Por ser um material com baixa resistência mecânica, as placas de Graflex® podem ser fornecidas com ou sem reforço de aço inoxidável 316. As dimensões das placas são 1 000 x 1 000 mm, nas espessuras de 0.8 mm, 1.6 mm e 3.2 mm. As reco-mendações de aplicação deste produto estão descritas nas Tabela 3.1 a 3.3. No caso do uso das juntas fabricadas a partir de placas de Graflex® com reforço é necessário também verificar a compatibilidade do reforço com o fluido de serviço.

Tabela 3.1Tipos de Placas de Graflex®

Tipo

Reforço

Aplicação

TJRlâmina lisa de aço inoxidável 316Lserviços gerais,vapor,hidrocarbonetos

TJElâmina perfurada de açoinoxidável 316Lserviços gerais, vapor,fluido térmico,hidrocarbonetos

TJB

Sem esforçoserviços gerais,flanges frágeisem geral

Tabela 3.2Temperaturas de Trabalho

Meio

Neutro / redutorOxidante

Vapor

MínimaMáxima

Temperatura

TJR TJE TJB

-240 870 870 3 000-240 450 450 450

-240 650 650 Não

recomendado

Os valores de “m” e “y” e a pressão máxima de esmagamento para cada tipo de Placa de Graflex® estão na Tabela 3.3.

Capítulo 3 - Materiais para Juntas Não-Metálicas

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Tabela 3.3Valores para Cálculo

Características TJR TJE TJBm 2 2 1.5 y (psi) 1 000 2 800 900Pressão máxima de esmagamento (MPa) 165 165 165

5.2. JUNTA AUTO-ADESIVA DE GRAfLEX® GR3110I

Junta auto-adesiva de grafite flexível com reforço de fios de Inconel®. A junta de grafite GR3110I é flexível, conformável e resiliente, além de possuir alta condutibilidade térmica e elétrica, características que proporcionam uma grande capacidade de vedação por um longo tempo de serviço. Este produto é recomendado para flanges com formato irregular, de grandes dimensões ou frágeis, em tubulações e equipamentos que necessitem de uma excepcional selabilidade em altas temperaturas. Por ser de fácil aplicação, reduz o tempo de instalação e desperdício de material. As condições de fornecimento estão descritas na Tabela 3.4.

Limites de Serviço: - Pressão máxima: 200 bar - Temperatura mínima: -2400 C - Temperatura máxima: Atmosfera oxidante: 4500 C; Vapor: 6500 C - pH: 0 a 14 - Pressão de esmagamento máxima: 130 MPa

Tabela 3.4Junta Auto-Adesiva de Graflex® GR3110I

DimensõesLargura (mm) 6.4 11.1 15.9 20.6 28.6 38.1

Espessura (mm) 3.2 6.4

Comprimento (m) / carretel 30.0 30.0 30.0 25.0 20.0 15.0

5.3. fITAS DE GRAfLEX®

O Graflex® também pode ser fornecido na forma de fita lisa ou corrugada, com ou sem adesivo. Os tipos disponíveis e as respectivas condições de fornecimento estão apresentadas na Tabela 3.5.

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Tabela 3.5Fitas Graflex® — Espessura de 0.4 mm

6. ELASTÔMEROS

São materiais capazes de sofrer considerável deformação nas suas dimensões devido à ação de uma pequena força externa e de retornar rapidamente ao seu estado original (ou muito próximo) após removida a força externa. Geralmente, os vários tipos de elastômeros disponíveis no mercado diferem na natureza química, no arranjo das cadeias poliméricas, no peso e na distribuição molecular, entre outras propriedades. Essa diversidade de produtos e as diferentes formulações permitem obter uma grande gama de produtos no mercado. 6.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

Do ponto de vista técnico, as principais características que fazem da borracha um bom material para juntas são: a resiliência, a resistência a deformações cíclicas, a baixa permeabilidade a gases e água e a considerável resistência química. Os produtos podem ser encontrados no mercado no formato de chapas ou lençóis com diferentes dimensões, cores e acabamentos superficiais para atender às necessidades de cada aplicação.

6.2. TIPOS DE ELASTÔMEROS

Em juntas industriais os elastômeros normalmente são utilizados em baixas pressões e temperatura. Para melhorar a resistência mecânica, reforços com uma ou mais camadas de lona de algodão podem ser empregados. A dureza normal para juntas indus-triais é de 55 a 80 Shore A e espessura de 0.8 mm (1/32”) a 6.4 mm (1/4”). Os limites de temperatura dependem da formulação de cada produto. A seguir estão relacionados os elastômeros mais usados na fabricação de juntas industriais. O código entre parênteses após o nome é a designação ASTM para o elastômero.

6.3. BARRACHA NATURAL (NR)

A Borracha Natural é o produto obtido através da coagulação de látices de determinados vegetais, sendo o principal a Hevea Brasiliensis, ou seringueira como é popularmente conhecida. Apresenta grande resistência mecânica e ao desgaste por atrito, boa resistência química a sais inorgânicos e álcalis; pouca resistência a óleos, solventes, ozônio e a intempéries.

Tipo

Apresentação

Aplicação

Rolos com

TJIfita lisa com adesivo

vedação de conexõesroscadas

12.7 x 8 000 ou 25.4 x 15 000 mm

TJHfita corrugada comadesivomoldada sobre asuperfície de vedação de juntas metálicas12.7 x 8 000 ou 25.4 x 15 000 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 15 000

Capítulo 3 - Materiais para Juntas Não-Metálicas

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6.4. ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)

A borracha SBR considerada como uma borracha de aplicação geral foi desen-volvida como alternativa a borracha natural. Recomendada para uso em água, ar, vapor e alguns ácidos fracos; não deve ser usada em ácidos fortes, óleos, graxas e solventes clorados; possui pouca resistência ao ozônio e à maioria dos hidrocarbonetos.

6.5. CLOROPRENE (CN)

Mais conhecida como Neoprene®, seu nome comercial, esta borracha foi origi-nalmente desenvolvida visando obter um produto com propriedades semelhantes as da borracha natural, porém com superior resistência a óleos. Apresenta alta elasticidade, resistência à propagação de fogo e ao envelhecimento. Tem pouca resistência aos agentes oxidantes fortes e hidrocarbonetos aromáticos e clorados.

6.6. NITRÍLICA (NBR)

A borracha nitrílica, também conhecida por Buna-N, é muito utilizada em aplicações industriais e automotivas, devido a sua excelente resistência química a óleos, combustíveis, a água, ao calor, à abrasão, e baixa permeabilidade a gases. Apresenta pouca resistência aos agentes oxidantes fortes, hidrocarbonetos clorados, cetonas e ésteres.

6.7. fLUORELASTÔMERO (CfM, fVSI, fPM)

Mais conhecida como Viton®, seu nome comercial, este produto é caracterizado por apresentar alta resistência química e a temperaturas elevadas. Apresenta excelente resistência aos ácidos fortes, óleos, gasolina, solventes clorados, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos. Não recomendada para uso com ésteres e cetonas.

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 pouca resistência mecânica, aos hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e ao vapor.

6.9. ETILENO-PROPILENO (EPDM)

Elastômero com boa resistência ao ozônio, vapor, ácidos, álcalis e intempéries. Não recomendado para uso com hidrocarbonetos aromáticos.

6.10. HyPALON

Produto desenvolvido para aplicações severas podendo ser utilizado em con-

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tato com ozônio, oxigênio, agentes oxidantes, ácidos e bases. Apresenta resistência a intempéries, produtos químicos e boa resistência aos óleos. Não recomendada para uso com ésteres e hidrocarbonetos aromáticos.

7. fIBRA CELULOSE

A folha de fibra de celulose, muito conhecida pelo nome comercial Velumóide, é fabricada a partir de celulose aglomerada com cola e glicerina. É muito usada na vedação de produtos de petróleo, gases e vários solventes. Limite máximo de temperatura de 120o C.

8. CORTIÇA

Grãos de cortiça são aglomerados com borracha para obter a compressibilidade da cortiça, com as vantagens da borracha sintética. Usada largamente quando a força de aperto é limitada, como em flanges de chapa fina estampada ou de material frágil como cerâmica e vidro. Recomendada para uso com água, óleos lubrificantes e outros derivados de petróleo em pressões até 3 bar e temperatura até 120o C. Possui pouca resistência ao envelhecimento e não deve ser usada em ácidos inorgânicos, álcalis e soluções oxidantes.

9. TECIDOS E fITAS

Tecidos de aramida, fibra cerâmica ou fibra de vidro impregnados ou não com um elastômero são algumas vezes usados em juntas industriais. O fio do tecido pode, para elevar a sua resistência mecânica, ter reforço de fio metálico, como o latão ou aço inox. As espessuras vão de 0.8 mm (l/32”) a 3.2 mm (1/8”). Espessuras maiores são obtidas dobrando uma camada sobre a outra. Os elastômeros mais usados na impregnação de tecidos são: borracha SBR, Neoprene, Viton® e Silicone.

9.1. JUNTAS DE TECIDOS E fITAS

Os tecidos e fitas são dobrados e moldados em forma de juntas. Se necessário para 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). Podem ser circulares, ovais, quadradas ou de outras formas. São também usadas em fornos, fornalhas, autoclaves, portas de acesso e painéis de equipamentos. É importante sempre verificar se a temperatura de serviço é compatível com a máxima recomendada para o tecido e elastômero utilizados.

9.2. fITA TADPOLE

Os tecidos podem ser enrolados em volta de um núcleo, normalmente uma gaxeta de aramida, fibra cerâmica ou fibra de vidro, conforme mostrado na Figura 3.1. O tecido pode ter ou não impregnação de elastômeros. A junta com esta forma é conhecida como “tadpole”.

Capítulo 3 - Materiais para Juntas Não-Metálicas

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Figura 3.1

10. PAPELÃO ISOLIT HT

É um papelão isolante que apresenta o mesmo desempenho dos produtos de amianto. Fabricado através do processo de laminação, este produto é composto de fibra cerâmica e de até 5% de fibras orgânicas que conferem ao produto elevada resistência ao manuseio. Quando o produto é exposto a temperaturas acima de 200º C, os componentes orgânicos são eliminados, resultados em um material totalmente inorgânico. Temperatura máxima de uso contínuo: 800º C.

11. fIBRA CERÂMICA Na forma de mantas é usada para fabricação de juntas para uso em dutos de gases quentes e baixa pressão. Material também empregado como enchimento em juntas semi-metálicas em substituição ao papelão de amianto. Limite de temperatura: 1 200o C.

12. BEATER ADDITION

O processo beater addition (BA) de fabricação de materiais para juntas é semelhante ao de fabricação de papel. Nesta técnica, as fibras orgânicas e/ou inorgâ-nicas são dispersas mecanicamente para aumentar a área superficial sendo a seguir aglomeradas através da adição de um ligante. Devido à sua limitada resistência à pressão é um material pouco usado em aplicações industriais, exceto como enchimento de juntas semi-metálica para baixas temperaturas. Os materiais produzidos pelo processo BA estão disponíveis em bobinas de até 120mm de largura, com espessuras de 0.3 mm a 1.5 mm.

13. PAPELÃO TEAPLAC®

Os papelões Teaplac® 97N e Teaplac® 800 são materiais fabricados através do processo de laminação e utilizados na fabricação de juntas para usos em elevadas tem-peraturas e baixas pressões.

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

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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 Recomendado TodasTodasTodas

Não Recomendado TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Capítulo 3 - Materiais para Juntas Não-Metálicas

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ANEXO 3.1 (Continuação)

COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAfLEX®

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 Glicol fluidos para transferênciade calor (todos)fluidos refrigerantes

Concentração %0 - 100

100100

-100

TodasTodas0 - 100TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas0 - 4100100100100100

Todas0 - 100Todas100

Todas0 - 8

Todas-

Todas

Temperatura máxima oC650

TodasTodas450

TodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Todas

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ANEXO 3.1 (Continuação)

COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAfLEX®

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

Capítulo 3 - Materiais para Juntas Não-Metálicas

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CAPÍTULO

4

JUNTAS EM PAPELÃO HIDRÁULICO

1. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT

São fabricados a partir da vulcanização, sob pressão, de elastômeros com fibras naturais, artificiais ou sintéticas. Por serem bastante econômicos em relação ao seu de-sempenho, são os materiais mais usados na fabricação de juntas industriais, cobrindo ampla faixa de 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 naturais ou sintéticas, como a aramida (Kevlar*), são misturados com elastômeros e outros materiais, formando uma massa vis-cosa. Esta massa é calandrada a quente até a formação de uma folha com as características físicas e dimensões desejadas. A fibra, o elastômero ou a mistura de elastômeros, aditivos, a temperatura, pressão e o tempo de processamento são combinados de forma a resultar em um papelão hidráulico 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 função estrutural, determinando, principalmente, as carac-terísticas de elevada resistência mecânica dos papelões hidráulicos. Os papelões à base de fibras sintéticas são totalmente sem-amianto evitando os problemas ocupacionais causados pelo amianto.

2.2. ELASTÔMEROS

Os elastômeros, vulcanizados sob pressão com as fibras, determinam a resistência química do papelão hidráulico, dando-lhe também as suas características de flexibilidade e elasticidade. Os elastômeros mais usados são:

• Borracha natural (NR): produto natural, extraído de plantas tropicais, que apre-senta excelente resistência mecânica, boa resistência química a sais inorgânicos e pouca resistência a óleos e solventes.

• Borracha estireno-butadieno (SBR): produto desenvolvido como alternativa à borracha natural, possuindo características similares.

• Cloropreno (CR): mais conhecida pelo seu nome comercial Neoprene®, esta bor-racha possui resistência a óleos, gasolina e fluidos refrigerantes.

• Borracha nitrílica (NBR): produto reconhecido pela excelente resistência química a óleos, combustíveis, água e ao calor e pela baixa permeabilidade a gases.

• Hypalon®: produto desenvolvido para uso em aplicações severas podendo ser utilizado em contato com ozônio, oxigênio, ácidos e bases.

2.3. REfORÇO METÁLICO

Para elevar a resistência mecânica, os papelões hidráulicos podem ser reforçados com tela metálica. Estes materiais são recomendados para aplicações onde a junta está sujeita a quebras durante o manuseio. A tela é normalmente de aço carbono. Juntas de papelão hidráulico com inserção metálica apresentam uma selabilidade menor, pois a inserção da tela possibilita um vazamento através da própria junta. A tela metálica também dificulta o corte da junta e deve ser usada somente quando estritamente necessário.

2.4. ACABAMENTO

Os diversos tipos de papelão hidráulico são fabricados com dois acabamentos superficiais, 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.

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2.5. DIMENSÕES DE fORNECIMENTO

Os papelões hidráulicos Teadit são normalmente comercializados em folhas de 1 500 mm por 1 600 mm. Sob encomenda podem ser fornecidos em folhas de 1 500 mm por 3 200 mm. Alguns materiais também podem ser fabricados em folhas de 3 000 mm por 3 200 mm.

3. CARACTERÍSTICAS fÍSICAS

As associações normalizadoras e os fabricantes desenvolveram vários testes para monitorar a uniformidade de fabricação, determinação das condições, limites de aplicação e comparação entre materiais de diversos fabricantes. Os principais testes são ASTM e DIN - EN. A descrição dos testes mais empregados será apresentada a seguir.

3.1. TESTES ASTM

Os testes ASTM foram desenvolvidos principalmente para caracterizar materiais para juntas e, portanto, são utilizadas como critério de controle de qualidade, comparações e aceitação do produto. Os ensaios das normas ASTM não devem ser empregados como indicativo de desempenho. Na maioria dos casos, os ensaios são realizados na espessura de 0.8 mm (1/32”). As espessuras mais empregadas em aplicações industriais são acima de 1 mm. Por serem os primeiros testes desenvolvidos para caracterizar os papelões hi-dráulicos, as normas ASTM continuam sendo amplamente utilizadas pelos fabricantes em suas especificações de produtos.

3.1.1. COMPRESSIBILIDADE E RECUPERAÇÃO - ASTM f36A Medida de acordo com a Norma ASTM F36A, a compressibilidade é a redução de espessura do material quando submetido a uma carga de 5 000 psi (34.5 MPa) expressa como uma porcentagem da espessura original. Recuperação é a retomada da espessura quando a carga sobre o material é retirada, expressa como porcentagem da espessura comprimida. A compressibilidade indica a capacidade do material de se acomodar às imperfei-ções dos flanges. Quanto maior a compressibilidade, mais facilmente o material preenche as irregularidades.

3.1.2. SELABILIDADE - ASTM f37 Medida de acordo com a Norma ASTM F37, a selabilidade indica a capacidade do material de vedar o fluido sob condições controladas de laboratório com isoctano, pressão de 1 atm e de pressão de esmagamento variando de 125 psi (0.86 MPa) a 4 000 psi (27.58 MPa).

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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3.1.3. PERDA DE APERTO - ASTM F38

Medida de acordo com a ASTM F38, indica a capacidade do material em manter o aperto ao longo do tempo, é expressa como uma percentagem de perda de carga inicial. Um material estável retém o aperto após uma perda inicial, ao contrário de um material instável que apresenta uma contínua perda, causando uma degradação da vedação, com o tempo. A pressão inicial de teste é de 21 MPa, temperatura 100o C e tempo 22 horas. Quanto maiores a espessura do material e temperatura de operação, menor a retenção de aperto.

3.1.4. IMERSÃO EM fLUIDO - ASTM f146

Medida de acordo com a Norma ASTM F146, permite verificar a variação do material, quando imerso em fluidos por tempo e temperatura determinados. Os fluidos de testes de imersão mais comuns são o óleo IRM 903, à base de petróleo e o ASTM Fuel B, composto de 70% isoctano e 30% tolueno e também imersão em ácidos. São verificadas variações de compressibilidade, recuperação, aumento de espessura, redução de resistência à tração e aumento de peso.

3.1.5. RESISTÊNCIA à TRAÇÃO - ASTM f152

Medida de acordo com a Norma ASTM F152, é um parâmetro de controle de qualidade, e seu valor não está diretamente relacionado com as condições de aplicação do material.

3.1.6. PERDA POR CALCINAÇÃO - ASTM f495

Medida pela Norma ASTM F495 indica a porcentagem de material perdido ao calcinar o material.

3.2. TESTES DIN - EN

Os testes segundo as normas européias reproduzem com maior fidelidade as aplicações industriais, pois são realizadas em corpos de prova com espessura 2 mm e temperaturas típicas das aplicações a que se destinam.

3.2.1. TESTES EM JUNTAS PARA GÁS - DIN 3535-6

Norma que estabelece os testes e requisitos para juntas a serem utilizadas em válvulas, equipamentos e instalações de gases operando até 1500 C. A espessura da junta para o teste é de 2 mm. Os seguintes testes são realizados: acabamento, espessura, den-sidade, selabilidade, perda de massa após imersão, compressibilidade, perda de aperto e recuperação a frio e a quente.

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3.2.2. PERDA DE APERTO - DIN 52913

Determina a perda de aperto, em tempo especificado, de uma amostra de 2mm de espessura submetida a uma dada carga inicial e temperatura. Estes valores são tabelados na norma de acordo com o tipo de material. O resultado é expresso em MPa e significa o valor residual de aperto na junta.

3.2.3. PARÂMETROS PARA PROJETO - DIN-EN 13555

Procedimentos de teste para determinação dos parâmetros para o projeto de flanges segundo a norma EN 1591-1. Norma recente, e ainda pouco usada por ocasião da edição deste livro.

3.3. TEMPERATURA MÁXIMA

Não havendo teste internacionalmente adotado para estabelecer os limites de operação dos materiais para juntas, a Teadit desenvolveu procedimento específico para determinar a temperatura máxima de trabalho de papelões hidráulicos. Este procedimento foi apresentado e publicado nos anais da ASME/JSME Pressure Vessel and Piping Conference – PVP 2004 intitulado Determination of Critical Tempera-ture of Non-Asbestos Fiber Sheet Gaskets. O teste é realizado em f langes típicos de tubulações, a espessura da junta é de 1.6 mm e o f luido de teste é o Nitrogênio. Para receber uma cópia desta publicação entrar em contato com a Teadit, através do e-mail: [email protected]

4. PROJETO DE JUNTAS COM PAPELÃO HIDRÁULICO

4.1. CONDIÇÕES OPERACIONAIS

Ao iniciarmos o projeto de uma junta, devemos, em primeiro lugar, verificar se as condições operacionais são adequadas ao uso de papelão hidráulico. A pressão e temperatura de trabalho devem ser comparadas com as máximas indicadas pelo fabricante. Para os Papelão Hidráulicos Teadit do tipo NA (Não Amianto), foram estabele-cidas as curvas P x T que representam o comportamento do material, considerando a ação simultânea da pressão e temperatura. As curvas P x T são determinadas com Nitrogênio e junta na espessura de 1.6 mm. Para verificar se uma condição é adequada, deve-se ob-servar se a pressão e a temperatura de operação estão dentro da faixa recomendada para o material, que é representada pela área sob a curva inferior do gráfico. Se o ponto cair na área entre as duas curvas é necessário consultar a Teadit pois, dependendo de outros fatores, tais como tipo de fluido e existência de ciclo térmico, o material pode ou não ser adequado para a aplicação.

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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4.2. RESISTÊNCIA QUÍMICA

Antes de decidirmos pelo uso de um tipo de papelão hidráulico, devemos verificar a sua resistência química ao fluido a ser vedado. O Anexo 4.2, no final deste capítulo, apresenta a compatibilidade entre vários produ-tos e os diversos tipos de papelão hidráulico Teadit. A Tabela de Resistência Química dos Papelões Hidráulicos foi elaborada com base em resultados de laboratório, experiência de campo e dados da literatura técnica, considerando o “fluido puro”. No caso das misturas de fluidos é recomendável um estudo em particular a fim de verificar a compatibilidade química do produto. Importante: as recomendações do Anexo 4.2 são genéricas, portanto as condições particulares de cada caso devem ser analisadas cuidadosamente.

4.3. TIPOS DE JUNTAS

4.3.1. TIPO 810 Rf (RAISED fACE)

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

Figura 4.1

4.3.2. TIPO 820 ff (fULL fACE)

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

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4.3.3. TIPO 830 PARA TROCADORES DE CALOR

É bastante freqüente o uso de juntas em flanges não normalizados, como, por exemplo, nos espelhos de trocadores de calor. Neste caso, as recomendações de projeto do Capítulo 2 deste livro, devem ser observadas cuidadosamente. A pressão máxima de esmagamento não deve ultrapassar os valores indicados para cada tipo de papelão hidráu-lico. É importante mencionar que a norma TEMA – Standards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association restringe o uso de juntas não-metálicas em determinados tipos de trocadores de calor. Na maioria dos casos as juntas de papelão hidráulico são empregadas para teste hidrostático do equipamento, sendo posteriormente substituídas por juntas metálicas.

4.4. DIMENSIONAMENTO PARA fLANGES NORMAS ASME

As juntas para uso em flanges ASME, estão dimensionadas na Norma ASME B16.21, Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges. Nesta norma estão as dimensões das juntas para diversos tipos de flanges, usados em tubulações e equipamentos industriais, conforme Anexos 4.3 a 4.10.

4.5. DIMENSIONAMENTO PARA fLANGES NORMA DIN EN 1514-1

As dimensões da juntas conforme Norma DIN EN 1514-1 estão no Anexo 4.11.

4.6. DIMENSIONAMENTO PARA OUTRAS NORMAS

Outras associações normalizadoras também especificam as dimensões para juntas. As normas BS e JIS da Inglaterra e Japão, respectivamente, são usadas em equi-pamentos projetados nestes países. Seu uso é bastante restrito no Brasil.

Figura 4.2

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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4.7. TOLERÂNCIAS

As tolerâncias de fabricação para juntas não normalizadas estão indicadas na Tabela 4.1.

Tabela 4.1Tolerâncias de fabricação

5. JUNTAS DE GRANDES DIMENSÕES

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

5.1. CAUDA-DE-ANDORINHA

É a emenda mais usada em aplicações industriais, permitindo a fabricação de juntas em qualquer tamanho e espessura, conforme mostrado na Figura 4.3. Cada emenda 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 seguintes recomendações:

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

Juntas Tipo Característica Tolerância - mm

810 RFDiâmetro Externo Até 320 mm - 1.6 + 1.0

Acima de 320 mm - 3.2 + 1.4

Diâmetro Interno Até 320 mm ± 2.4Acima de 320 mm ± 3.2

820 FFDiâmetro Externo Até 320 mm ± 2.4

Acima de 320 mm ± 3.2

Diâmetro Interno Até 320 mm ± 2.4Acima de 320 mm ± 3.2

Círculo de Furação ± 1.6Centro a centro dos furos dos parafusos ± 0.8

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Figura 4.3

5.2. CHANfRADA

Quando a força de esmagamento não for suficiente, podem ser feitas emendas chanfradas e coladas (Figura 4.4). Devido à dificuldade de fabricação, só é viável este tipo construtivo para espessuras de, no mínimo, 3.2 mm.

Figura 4.4

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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6. ESPESSURA

Ao especificar a espessura de uma junta, devemos levar em consideração, prin-cipalmente, a superfície de vedação. Como regra geral, recomenda-se que a junta seja de espessura apenas suficiente para preencher as irregularidades dos flanges.

Aplicações práticas bem sucedidas recomendam que a espessura seja:Flanges até 10” e profundidade das ranhuras entre 3.2 a 6.4 µm (125 a 250 µpol), • utilizar espessura de 1.5 mm (1/16”).Flanges acima de 10” ou profundidade das ranhuras acima de 6.4 µm (250 µpol), • utilizar espessura de 3.2 mm (1/8”).

Espessuras acima de 3.2 mm só devem ser usadas quando estritamente necessário. Em flanges muito desgastados, distorcidos ou de grandes dimensões, podem ser usadas espessuras de até 6.4 mm. Para flanges com superfícies retificadas ou polidas, deve-se usar a menor espes-sura possível (até 1.0 mm). Não havendo ranhuras ou irregularidades para “morder”, a junta pode ser expulsa pela força radial provocada pela pressão interna ou haver extrusão da junta se o aperto não for controlado.

7. fORÇA DE APERTO DOS PARAfUSOS

A força de aperto dos parafusos deve ser calculada de acordo com as reco-mendações do Capítulo2 deste livro. Esta força não deve provocar uma pressão de esmagamento excessiva extrudando a junta. A pressão máxima de aperto depende da espessura conforme indicado na Tabela 4.2.

Tabela 4.2força de Aperto dos Parafusos

Espessura da junta - mm Esmagamento Máximoaté 1.6 mm 200 MPa (30 000 psi)

Maior que 1.6 mm e igual ou menor que 3.2 mm 140 MPa (20 000 psi)

Maior que 3.2 mm 1 000 MPa (15 000 psi)

8. ACABAMENTO DAS JUNTAS

O acabamento para a maioria das aplicações deve ser o natural. O acabamento grafitado só deve ser usado quando for freqüente a desmontagem. Não é recomendado o uso de produtos tais como graxa, óleo, veda-juntas e silicone na superfície da junta. Estes produtos provocam elevada extrusão durante a sua instalação destruindo-a. A Figura 4.5 mostra um comparativo de juntas de Papelão Hidráulico instaladas no mesmo flange e com a mesma força de esmagamento usando diferentes agentes de fixação. Sugerimos consultar o fabricante caso seja absolutamente indispensável o uso de um destes produtos na instalação da junta.

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9. ACABAMENTO DAS SUPERfÍCIES DE VEDAÇÃO DOS fLANGES

O acabamento da superfície do flange em contato com a junta deve ter uma rugosidade suficiente para ‘morder’ a junta, evitando assim a sua extrusão. O acabamento recomendado na norma ASME PCC-1 Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly para juntas em Papelão Hidráulico está indicado na Tabela 4.3. As ranhuras podem ser usinadas concêntricas ou em espiral. Flanges com ranhuras em espiral são mais difíceis de vedar. Um esmagamento inadequado pode permitir um “canal de vazamento” através da espiral. Riscos radiais são difíceis de vedar e devem ser evitados.

Tabela 4.3Acabamento Superficial

Espessura da Junta - mmAcabamento

µm µpolAté 1.6 mm (1/16”) 3.2 a 6.4 125 a 250

Maior que 1.6 mm (1/16”) 3.2 a 13 125 a 500

Figura 4.5

Junta Natural

Esmagadasem agente

Veda-junta Silicone Graxa

Agentes de Fixação(veda-junta, graxa, silicone)

10. ARMAZENAMENTO

O papelão hidráulico em folhas, bem como juntas as já cortadas, não devem ser armazenados por longos períodos, já que o elastômero usado como ligante sofre “enve-lhecimento” 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 papelão hidráulico

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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devem ser mantidas de preferência deitadas, sem dobras ou vincos. Evitar pendurar ou enrolar, para não provocar deformações permanentes.

11. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT SEM AMIANTO

Os Papelões Hidráulicos sem Amianto, para aplicações industriais, disponíveis no mercado por ocasião da publicação de livro, estão relacionados a seguir. Por ser um produto em constante evolução, novas formulações são continuamente oferecidas aos usuários.

11.1. Papelão Hidráulico NA1100 Papelão hidráulico universal de elevada resistência térmica. Contém fibra de carbono e grafite, unidos com borracha NBR. Indicado para óleos quentes, solventes, água, vapor e produtos químicos em geral.

Cor: preta. Classificação ASTM F104: 712120E23-M6 Aprovações: DVGW e KTW.

Gráfico PxT - na1100

Temperatura (0C)

Pres

são

(b

ar)

normalMáxima

11.2. Papelão Hidráulico NA1092 O NA1092 é um papelão hidráulico não-amianto de uso universal contendo Fibra Aramida, Grafite e outros materiais estáveis a elevadas temperaturas ligados com Borracha NBR. O NA1092 é indicado para água, vapor e produtos neutros.

Cor: preta. Classificação ASTM F104: 713130E43-M5

Gráfico PxT - na1092

Temperatura (0C)

Pres

são

(b

ar)

normalMáxima

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11.3. Papelão hidráulico NA1002 Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR. Indicado para derivados de petróleo, água, vapor saturado, gases e produtos químicos em geral.

Cor: verde. Classificação ASTM 712120E22-M5

Gráfico PxT - na1002

Temperatura (0C)

Pres

são

(b

ar )

normalMáxima

11.4. Papelão hidráulico NA1040 Papelão hidráulico universal de fibra celulose e borracha NBR. Indicado para derivados de petróleo, água e produtos químicos em geral a baixa temperatura.

Cor: vermelha. Classificação ASTM 712990E34-M4

Gráfico PxT - na1040

Temperatura (0C)

Pres

são

(b

ar)

normalMáxima

11.5. Papelão hidráulico NA1000M Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR com inserção de tela metálica. Indicado para derivados de petróleo, solventes, vapor saturado e produtos químicos em geral.

Cor: verde. Classificação ASTM F104: 713230E23-M6

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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11.6. Papelão Hidráulico NA1060 Papelão hidráulico isento de amianto a base de fibra aramida e borracha SBR. Indicado para trabalhar com alimentos, medicamentos e outros produtos que não podem sofrer contaminação.

Cor: branca. Classificação ASTM F104: 712940E34-M9

Gráfico PxT - na1060Pr

essã

o (

bar

)

Temperatura (0C) normalMáxima

11.7. Papelão hidráulico NA1085 Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha Hypalon (CSM). Apre-senta excelente resistência química e mecânica. Desenvolvido para trabalhar com ácidos fortes e produtos químicos em geral.

Cor: azul cobalto. Classificação ASTM F104: 712000E00-M5

Temperatura (0C)

Pres

são

(b

ar)

normal

Gráfico PxT - na1085

Máxima

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Anexo 4.1Características físicas - Papelões Não Amianto

Características físicas

NA

1100

NA

1092

NA

1002

NA

1040

NA

1000

M

NA

1060

NA

1085

Temperatura limite - oC

Máxima 450 400 400 210 380 380 240Uso Contínuo 270 270 240 200 200 270 200

Pressão limite – bar

Máxima 130 130 110 50 100 70 70Uso Contínuo 70 70 50 20 40 50 50

Densidade – g/cm3 1.65 1.60 1.75 1.8 1.9 1.95 1.7

Compressibilidade – ASTM F36A - % 5 - 15 10 - 20 7 - 17 5 - 15 10 - 20 7 - 17 5 - 15

Recuperação – ASTM F36A - % ≥ 50 37 45 45 40 45 40

Resistência à tração transversal ASTM F152 - MPa 15 12 11.5 9.7 18.5 13.5 14

Perda por calcinação ASTM F495 - % máximo 50 — 34 30 37 29 37

Aumento de espessuraASTM F 146 - % máximo

IRM 903 15 15 12 25 20 30 —

Fuel B 15 15 10 20 15 20 —

Aumento de pesoASTM F 146- % máximo

IRM 903 15 25 15 25 20 30 —

Fuel B 15 30 15 20 15 20 —

Aumento de espessuraconcentração 25% a 23o C - % máximo

H2SO4 — — — — — — 6

HNO3 — — — — — — 6

HCl — — — — — — 5

Aumento de peso concentração25% a 23o C - % máximo

H2SO4 — — — — — — 6

HNO3 — — — — — — 6

HCl — — — — — — 5

Perda de torque – ASTM F 38 - % 22 — 25 26 — 20 26

Retenção de torque DIN 52913 - MPa 35 — 28 26 — 39 28

Selabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F37 – ml / h 0.20 — 0.25 0.25 — 0.25 0.20

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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Anexo 4.2

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendado

Fluidos NA1000 / NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 /

NA1092 Acetaldeído B B B B B C B Acetamida A A C A C B A Acetato de Alumínio A A A B A A A Acetato de Amila B B B B B C B Acetato de Butila B B C C C C B Acetato de Chumbo (Açúcar de Chumbo) B B C B C C B

Acetato de Cobre B B C B C C BAcetato de Etila C C C C C C C Acetato de Potássio A A B B B C A Acetato de Vinila B B - B - - BAcetileno A A A A A B A Acetona C C B C B B C Acetofenona C C C C C C CAcetonitrila C C - C - - CÁcido Acético (T < 90ºC) A A A A A A A Ácido Acético (T ≥ 90ºC) C C C C C A C Ácido Acrílico B B - B - - BÁcido Adípico A A B A B A A Ácido Benzóico B B B C B B B Ácido Bórico A A A A A A A Ácido Brômico C C C C C A CÁcido Butírico C C C C C C CÁcido Carbólico, Fenol C C C C C C CÁcido Carbônico B B B B B B BÁcido Cítrico A A A A A A A Ácido Clorídrico 10% A A C B C A A Ácido Clorídrico 37% C C C C C A C Ácido Cloroacético C C C C C A CÁcido Clorosulfônico C C C C C C CÁcido Crômico C C C C C C C Ácido Esteárico A A A A B B A Ácido Fosfórico C C C C C C CÁcido Fluorídrico C C C C C C C Ácido Fluorsilícico A A C A C A AÁcido Fórmico B B A C A A B Ácido Fosfórico B B C C C C B Ácido Lático 50% A A A B A A A Ácido Lático, Frio A A A A A A AÁcido Lático, Quente C C C C C C CÁcido Maleico A A C A C C A Ácido Metilacrílico C C C C C C CÁcido Nítrico < 50% (T ≤ 50ºC) C C C C C A C Ácido Nítrico > 50% C C C C C C C Ácido Nítrico Bruto C C C C C C CÁcido Nítrico Vermelho Fumegante C C C C C C C

Ácido Oleico A A C A C B A Ácido Oxálico B B B C B B B Ácido Palmítico A A B B B B A Ácido Perclórico C C C C C C CÁcido Pícrico B B B B B B BÁcido Salicílico B B B B B - B

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Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendado

Fluidos NA1000 / NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 /

NA1092 Ácido Sulfúrico ≤ 90% C C C C C A C Ácido Sulfúrico 95% C C C C C B C Ácido Sulfúrico oleum C C C C C C C Ácido Sulfúrico Fumegante C C C C C C CÁcido Sulfuroso B B B C B A B Ácido Tânico A A A A A A A Ácido Tartárico A A A A A A A Ácido Tricloroacético B B C B C C BAcrilato de Etila C C C C C C CAcrilonitrila C C C C C C CÁgua A A A A A A A Água Destilada A A A A A A AÁgua, Sem Sal Oxidante A A A A A A AÁgua de Alimentação de Caldeira A A A A A A A

Água de Esgoto A A B A B A AÁgua Régia C C C C C C CÁgua do Mar A A A A A A A Aguarrás A A C A C C A Água Salgada A A A A A A AAlcatrão (Asfalto) B B C B C C BÁlcool Amílico B B B B B A BÁlcool Benzílico C C C C C B CÁlcool Isopropílico A A A A A A A Álcool Propílico A A A A A A AAlumes A A A A A A AAlvejante (Hipoclorito de Sódio) C C C C C B C

Amônia – Fria (Gás) A A A A A A A Amônia – Líquida, Anidra B B C B C B BAmônia – Quente (Gás) C C C C C B C Anidrido Acético C C C C C A CAnidrido Maleico C C C C C C CAnilina C C B C B C C Ar A A A A A A A Aroclors C C C C C C CAsfalto B B C B C C BBarrilha A A A A A A ABenzaldeído C C C C C - CBenzeno C C C C C C C Bicarbonato de Sódio A A B A B A A Bifenil C C C C C C CBissulfato de Sódio, Seco A A B A B A ABissulfito de Cálcio C C C C C A CBissulfito de Sódio A A A A A A A Bórax B B B B B A BBrometo de Metila C C C C C C CBromo C C C C C C CButadieno C C C C C B C Butano A A C B C A A Butanol A A A A A A A Butanona (MEK) C C C C C C C n-Butil Amina B B C B C C C

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

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Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendado

Fluidos NA1000 / NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 /

NA1092 Carbonato de Amônia C C A C A C C Carbonato de Sódio A A A A A A A Cerveja A A A A A A ACetano (Hexadecano) A A C A C B ACianeto de Potássio A A A A A A ACianeto de Sódio A A A A A A ACiclohexano A A C A C C A Ciclohexanol A A C B C B A Ciclo-hexanona C C C C C C C Cola, Base Proteína A A A A A A AClordane B B C B C C BCloreto de Alumínio A A A A A A A Cloreto de Amônia A A A A A A A Cloreto de Bário A A A A A A A Cloreto de Benzila C C C C C C CCloreto de Benzoíla C C C C C C CCloreto de Cálcio A A A A A A A Cloreto de Cobre A A A A A A ACloreto de Enxofre C C C C C C CCloreto de Estanho A A A A A - ACloreto de Etila B B C C C C B Cloreto Férrico A A A A A B ACloreto de Magnésio A A A A A A A Cloreto de Metila C C C C C C C Cloreto de Mercúrio A A A A A A ACloreto de Níquel A A A A A A ACloreto de Potássio A A A A A A A Cloreto de Sódio (T < 50ºC) A A A A A A A Cloreto de Tionila C C C C C C CCloreto de Vinila C C C C C C CCloreto de Vinilideno C C C C C C CCloreto de Zinco A A A A A A ACloro (Seco) B B B C B B B Cloro (Úmido) C C C C C C C Clorobenzeno C C C C C C CClorofórmio C C C C C C C Cloropreno C C - C - - CCondensado A A A A A A A Creosato A A C A C C A Cresol B B C C C C B Cumeno C C C C C C CDecano A A C A C C A Dibrometo de Etileno C C C C C C CDibromoetano C C C C C C CDicloreto de Etileno C C C C C C Co-Diclorobenzeno C C C C C C CDicloroetano (1,1 ou 1,2) C C - C - - CDicromato de Potássio A A B A B A A Dietanolamina A A - A - - AN,N-Dimetil Anilina C C C C C C C2,4-Dinitrotolueno C C C C C C CDimetilformamida C C C C C C C Dioxano C C C C C C C

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Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendado

Fluidos NA1000 / NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 /

NA1092 Dióxido de Carbono, Seco A A A A A A A Dióxido de Carbono, Úmido A A A A A A ADióxido de Cloro C C C C C C C Dióxido de Enxofre C C B C B A C Dissulfeto de Carbono C C C C C C C Dowtherm C C C C C C CEnxofre, Fundido C C C C C C CEpicloroidrina C C C C C B CEstireno C C C C C C C Etano B B B C B B B Etanol A A A B A A A Éteres C C C C C C CÉter Dibenzílico C C C C C C CÉter Dietílico C C C C C C CÉter Dimetílico A A C A C C AÉter de Petróleo A A C A C A A Éter Etílico B B C C C B B Etil Benzeno C C C C C C CEtil Celulose B B B B B B BEtileno A A B B B C A Etileno Glicol A A A A A A A Fenol C C C C C C C Fluído de Transmissão A A A C A C C AFlúor, Gás C C C C C - CFlúor, Líquido C C C C C - CFluoreto de Alumínio A A A A A A AFluoreto de Hidrogênio C C C C C - CFosfato de Sódio A A A A A A AFormaldeído A A B B B B A Fosfato de Amônia A A A A A A AFreon 12 A A A A A A A Freon 22 C C A C A A C Freon 32 A A A A A A A Ftalato de Dibutila C C C C C C CFtalato de Dimetila C C C C C C CFurfural C C C C C C CGás do Forno de Coque C C C C C C CGás de Alto Forno C C C C C C CGás de Gasogênio A A C A C B AGás de Petróleo Liquefeito (LPG) A A C A C B A

Gás Natural - GLP A A B B B A A Gasolina A A C A C C A Gelatina A A A A A A AGlicerina A A A A A A A Glicol A A A A A A A Glucose A A A A A A AGraxa A A C A C C A Heptano A A C B C B A Hexano A A C B C A A Hexona B B - B - - BHidrazina B B B B B B BHidrogênio A A A A A A A

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 73: Livro Tecnico de Juntas Rev05

72

Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendado

Fluidos NA1000 / NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 /

NA1092 Hidroquinona B B C B C C BHidróxido de Amônia 30% (T < 50ºC) A A C B C A A

Hidróxido de Bário A A A A A A AHidróxido de Cálcio (T < 50ºC) A A A A A A A Hidróxido de Magnésio (T < 50ºC) B B B C B A B

Hidróxido de Potássio (T< 50ºC) B B B C B A B

Hidróxido de Sódio (T < 50ºC) B B B C B A B Hidróxido de Sódio (T ≥ 50ºC) C C C C C C C Hipoclorito de Cálcio B B C C C A B Hipoclorito de Sódio C C C C C C CIodeto de Metila C C - C - - CIsoctano A A C A C A A Isoforona C C C C C C CLeite A A A A A A ALicor de Cana de Açúcar A A A A A A ALicor de Sulfato Verde B B B B B B BLixívia, Detergente B B B B B A BMetacrilato de Butila C C C C C C CMetacrilato de Metila C C C C C C CMetacrilato de Vinila C C C C C C CMetano A A C B C B A Metanol A A A A A A A Metafosfato de Sódio A A A A A A AMetil Clorofórmio C C - C - - CMetil Etil Cetona C C C C C C CMetil Isobutil Cetona (MIBK) C C C C C C CMetil terc-Butil Éter (MTBE) A A - A - - AMercúrio A A A A A A AMonóxido de Carbono A A B A B B ANafta A A C A C C A Naftaleno C C C C C C CNitrato de Alumínio A A A A A A ANitrato de Amônia A A A A A A ANitrato de Cálcio A A A A A A ANitrato de Potássio A A B B B A A Nitrato de Prata A A B A B A BNitrato de Propila C C C C C C CNitrato de Sódio B B B B B A BNitrobenzeno C C C C C C C Nitrogênio A A A A A A A Nitrometano C C C C C C C2-Nitropropano C C C C C C COctano A A C B C C A Óleo Bruto B B C B C C BÓleo Diesel A A C A C B A Óleo Combustível A A C A C C AÓleo Hidráulico – Base Petróleo A A C A C B A

Óleo de Linhaça A A C A C B AÓleos Lubrificantes, Tipo Mineral ou de Petróleo A A C A C C A

Page 74: Livro Tecnico de Juntas Rev05

73

Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendadoFluidos NA1000 /

NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 / NA1092

Óleo de Madeira da China A A C A C B AÓleo de Milho A A C A C B AÓleo Mineral A A C A C B A Óleo de Petróleo A A C A C B AÓleo de Rícino ou de Mamona A A A A A A A Óleo de Semente de Algodão A A C A C B AÓleo de Silicone A A A A A A A Óleo de Soja A A C A C C AÓleo de Transformador A A C A C B A Óleo de Tungue A A C A C C AÓleo de Colza B B C B C C BÓleo Térmico Dowtherm C C C C C C C Óleo Vegetal A A C A C B AOrtodiclorobenzeno C C C C C C CÓxido de Etileno C C C C C C CÓxido de Estireno C C C C C C CÓxido de Propileno C C C C C C COxigênio C C C C C B C Ozônio C C C C C A C Pentano A A C B C B A Perborato de Sódio B B B B B B BPercloroetileno B B C C C C B Permanganato de Potássio A A B A B B A Peróxido de Sódio B B B B B B BPentaclorofenol A A - A - - APentafluoreto de Iodo C C C C C C CPeróxido de Hidrogênio < 30% A A B A B B A Petróleo A A B A B B A Pimeno B B C B C C BPiperidina C C C C C C CPiridina C C C C C C C Propano A A C B C B A Propileno C C C C C C C Querosene A A C A C B A

Refrigerantes

11 B B C B C A B12 A A A A A A A13 A A A A A A A13 B1 A A A A A A A21 C C C C C C C22 C C A C A A C31 C C B C B B C32 A A A A A A A112 B B C B C B B113 A A B A B A A114 A A A A A A A114 B2 B B C B C A B115 A A A A A A A142b A A A A A A A152a A A A A A C A218 A A A A A A A502 B B A B A - BC316 A A A A A A AC318 A A A A A A A

Salmoura A A A A A A A

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 75: Livro Tecnico de Juntas Rev05

74

Anexo 4.2 (continuação)

Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

A: recomendado - B: consultar TEADIT - C: não-recomendadoFluidos NA1000 /

NA1000M NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085 NA1100 / NA1092

Sebacato de Dibutila C C C C C C CSilicato de Sódio A A A A A A A Skydrol C C C C C C CSoluções de Detergente A A B A B B ASoluções de Galvanização com Cromo C C C C C C C

Soluções de Sabão A A A A A A ASolventes Clorados C C C C C C CSulfato de Alumínio A A B A B A A Sulfato de Amônia A A B A B A ASulfato de Cobre (T< 50ºC) A A A A A A A Sulfato de Magnésio A A A A A A A Sulfato de Níquel A A B A B A ASulfato de Potássio A A A A A B ASulfato de Sódio A A A A A A A Sulfato de Zinco A A B A B A ASulfato Férrico A A A A A A ASulfeto de Bário A A B A B A ASulfeto de Hidrogênio, Seco ou Úmido C C C C C B C

Sulfeto de Sódio A A A A A A A Tetrabromoetano C C C C C C CTetracloreto de Carbono B B C C C C B Tetracloreto de Titânio B B C B C C BTetracloro-etano B B C C C C B Tetracloroetileno C C C C C C CTetrahidrofurano (THF) C C C C C C CTetróxido de Nitrogênio C C C C C C CTiosulfato de Sódio B B B B B A BTolueno C C C C C C C 2,4-Toluenodiisocianato C C C C C C C1,1,2-tricloroetano C C C C C C CTricloroetileno C C C C C C CTricloro-trifluor-etano A A C A C C A Tricresilfosfato C C C C C C CTrietanolamina – TEA B B B C B A B Trietil Alumínio C C C C C C CTrietilamina C C - C - - CTrifluoreto de Bromo C C C C C C CTrifluoreto de Cloro C C C C C C CTrióxido de Enxofre C C C C C C CUísques e Vinhos A A A A A A AVapor de água saturado A A A B A B A Verniz C C C C C C CVinagre B B B B B A BXileno C C C C C C C

Page 76: Livro Tecnico de Juntas Rev05

75

ANEXO 4.3

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

Classes 150 e 300 psi - dimensões em milímetros

Diâmetro Nominal

Junta Tipo

Diâmetro Interno

150 psi 300 psiDiâmetroexterno

Círculo furação

furos Diâmetro Externo

Círculo furação

furosNº Diâmetro Nº Diâmetro

1/2 FF 21 89 60 4 5/8 95 67 4 5/8RF 48 54

3/4 FF 27 98 70 4 5/8 115 83 4 3/4RF 57 67

1 FF 33 108 79 4 5/8 125 89 4 3/4RF 67 73

1 1/4 FF 42 117 89 4 5/8 135 98 4 3/4RF 76 83

1 1/2 FF 48 127 98 4 5/8 155 114 4 7/8RF 86 95

2 FF 60 152 121 4 3/4 165 127 8 3/4RF 105 111

2 1/2 FF 73 178 140 4 3/4 190 149 8 7/8RF 124 130

3 FF 89 191 152 4 3/4 210 168 8 7/8RF 137 149

3 1/2 FF 102 216 178 8 3/4 230 184 8 7/8RF 162 165

4 FF 114 229 190 8 3/4 255 200 8 7/8RF 175 181

5 FF 141 254 216 8 7/8 280 235 8 7/8RF 197 216

6 FF 168 279 241 8 7/8 320 270 12 7/8RF 222 251

8 FF 219 343 298 8 7/8 380 330 12 1RF 279 308

10 FF 273 406 362 12 1 445 387 16 11/8RF 340 362

12 FF 324 483 432 12 1 520 451 16 11/4RF 410 422

14 FF 356 533 476 12 1 1/8 585 514 20 11/4RF 451 486

16 FF 406 597 540 16 1 1/8 650 571 20 1 3/8RF 514 540

18 FF 457 635 578 16 1 1/4 710 629 24 1 3/8RF 549 597

20 FF 508 699 635 20 1 1/4 775 686 24 1 3/8RF 606 654

24 FF 610 813 749 20 1 1/8 915 813 24 1 5/8RF 718 775

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 77: Livro Tecnico de Juntas Rev05

76

1/23/4

11 1/4

1 1/2

22 1/2

33 1/2

456810121416182024

4005467738395111130149162178213248305359419483537594648768

6005467738395111130149162194241267321400457492565613683791

9006470798998143165168 —206248289359435498521575638699838

Diâmetro ExternoDiâmetroInterno

Diâmetro Nominal

Anexo 4.4

Dimensões das juntas RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.5

Classes 400, 600 e 900 psi - dimensões em milímetros

21

27

33

42

48

60

73

89

102

114

141

168

219

273

324

356

406

457

508

610

Page 78: Livro Tecnico de Juntas Rev05

77

Anexo 4.5

Dimensões das juntas FF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.24

em Liga de Cobre fundido Classes 150 e 300 psidimensões em milímetros

1/23/4

11 1/4

1 1/2

22 1/2

33 1/2

45681012

89

98

108

117

127

152

178

191

216

229

254

279

343

406

483

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

5/8

5/8

5/8

5/8

5/8

3/4

3/4

3/4

3/4

3/4

7/8

7/8

7/8

1

1

60

70

79

89

98

121

140

152

178

190

216

241

298

362

432

95

117

124

133

156

165

191

210

229

254

279

318

381

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

5/8

3/4

3/4

3/4

7/8

3/4

7/8

7/8

7/8

7/8

7/8

7/8

1

67

83

89

98

114

127

149

168

184

200

235

270

330

DiâmetroNominal

Diam. Int. Diam.

Ext.Númerofuros

Diam.furo

Diam. Circ.

furação

Diam.Ext.

Número furos

Diam.furo

Diam. Circ.

furação

Classe 150 Classe 300

21

27

33

42

48

60

73

89

102

114

141

168

219

273

324

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 79: Livro Tecnico de Juntas Rev05

78

22 (1)

262830323436384042444648505254565860

559660711762813864914965

1 0161 0671 1181 1681 2191 2701 3211 3721 4221 4731 524

660775832883940991

1 0481 1111 1621 2191 2761 3271 3841 4351 4921 5491 6071 6641 715

300705835899953

1 0061 0571 1181 0541 1141 1651 2191 2731 3241 3781 4291 4921 5431 5941 645

400702832892946

1 0031 0541 1181 0731 1271 1781 2321 2891 3461 4031 4541 5181 5681 6191 683

600733867914972

1 0221 0731 1301 1051 1561 2191 2701 3271 3911 4481 4991 5561 6131 6641 721

150DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

Anexo 4.6

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

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

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

Page 80: Livro Tecnico de Juntas Rev05

79

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

262830323436384042444648505254565860

660711762813864914965

1 0161 0671 1181 1681 2191 2701 3211 3721 4221 4731 524

75708759810860911973

1 0241 0751 1261 1811 2321 2831 3341 3871 4381 4951 5461 597

150725776827881935987

1 0451 0951 1461 1971 2561 3071 3571 4081 4641 5141 5801 630

300772826886940994

1 0481 0991 1491 2001 2511 3181 3681 4191 4701 5301 5941 6561 705

400746800857911962

1 022————————————

600765819879933997

1 048————————————

Anexo 4.7

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

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

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 81: Livro Tecnico de Juntas Rev05

80

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

1/43/81/23/4

11 1/4

1 1/2

22 1/2

345681012

14

17

21

27

33

42

48

60

73

89

114

141

168

219

273

324

64648998108117127152178191229254279343406483

444444444488881212

7/167/165/85/8 5/85/85/83/43/43/43/47/87/87/811

43436070808998121140152190216241298362432

DiâmetroExterno

Númerofuros

Diâmetro furo

Diam. Circ.furação

Anexo 4.8

Dimensões das juntas FF conforme ASME B16.21 para flanges MSS SP-51

Classe 150LW - dimensões em milímetros

Page 82: Livro Tecnico de Juntas Rev05

81

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

456810121416182024303642485460728496

114141168219273324356406457508610762914

1 0671 2191 3721 5241 8292 1342 438

175200225283346416457521559616730892

1 0641 2321 3971 5681 7302 0672 3942 724

229254279343406483533597635699813984

1 1681 3461 5111 6831 8542 1972 5342 877

888812121216162020283236444452606468

3/43/43/43/43/43/47/87/87/87/87/811

1 1/81 1/81 1/81 1/41 1/41 3/81 3/8

190216241298362432476540578635749914

1 0861 2571 4221 5941 7592 0952 4262 756

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

Númerofuros

Diâmetrofuro

Diam. Circ.

furação

Juntas Rf Juntas ff

Anexo 4.9

Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1

Classe 25 de ferro fundido - dimensões em milímetros

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 83: Livro Tecnico de Juntas Rev05

82

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno Diâmetro

ExternoDiâmetroExterno

Númerofuros

Diâmetrofuro

Diam. Circ.

furação

Juntas Rf Juntas ff

11 ¼1 ½2

2 ½3

3 ½45681012141618202430364248

334249607389102114141168219273324356406457508610762914

1 0671 219

677686105124137162175197222279352410451514549606718883

1 0481 2191 384

108117127152178191216229254279343406483533597635699813984

1 1681 3461 511

444444888881212121616202028323644

5/85/85/83/43/43/43/43/47/87/87/811

1 1/81 1/81 1/41 1/41 3/81 3/81 5/81 5/81 5/8

798998121140152178190216241298362432476540578635749914

1 0861 2571 422

Anexo 4.10

Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1

Classe 125 de ferro fundido - dimensões em milímetros

Page 84: Livro Tecnico de Juntas Rev05

83

Anexo 4.11Dimensões das juntas Rf conforme DIN EN 1514-1 – dimensões em mm

Substitui as normas DIN 2690 - DIN 2691 - DIN 2692

DN

PN 2,5 PN 6

Juntas RfJuntas

ffDiâmetroInterno

Juntas Rf Juntas ff

DiâmetroInterno

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

furação DiâmetroCirculo furação

Número furos

Diâmetro furo

10

UsePN 6

18 39 75 4 11 5015 22 44 80 4 11 5520 27 54 90 4 11 6525 34 64 100 4 11 7532 43 76 120 4 14 9040 49 86 130 4 14 10050 61 96 140 4 14 110

60(1) 72 106 150 4 14 12065 77 116 160 4 14 13080 89 132 190 4 18 150100 115 152 210 4 18 170125 141 182 240 8 18 200150 169 207 265 8 18 225200 220 262 320 8 18 280250 273 317 375 12 18 335300 324 373 440 12 22 395350 356 423 490 12 22 445400 407 473 540 16 22 495450 458 528 595 16 22 550500 508 578 645 20 22 600600 610 679 755 20 26 705700 — — — 712 784 — — — —800 — — — 813 890 — — — —900 — — — 915 990 — — — —

1 000 — — — 1 016 1 090 — — — —1 200 1 220 1 290 — 1 220 1 307 — — — —1 400 1 420 1 490 — 1 420 1 524 — — — —1 600 1 620 1 700 — 1 620 1 724 — — — —1 800 1 820 1 900 — 1 820 1 931 — — — —2 000 2 020 2 100 — 1 020 2 138 — — — —2 200 2 220 2 307 — 2 220 2 348 — — — —2 400 2 420 2 507 — 2 420 2 558 — — — —2 600 2 620 2 707 — 2 620 2 762 — — — —2 800 2 820 2 924 — 2 820 2 972 — — — —3 000 3 020 3 124 — 3 020 3 172 — — — —3 200 3 220 3 324 — 3 220 3 382 — — — —3 400 3 420 3 524 — 3 420 3 592 — — — —3 600 3 620 3 734 — 3 620 3 804 — — — —3 800 3 820 3 931 — — — — — — —4 000 4 020 4 131 — — — — — — —

(1) Somente para flanges de ferro fundido.

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 85: Livro Tecnico de Juntas Rev05

84

Anexo 4.11 (continuação)Dimensões das juntas Rf conforme DIN EN 1514-1 – dimensões em mm

Substitui as normas DIN 2690 - DIN 2691 - DIN 2692

DN

PN 10

DiâmetroInterno

Juntas Rf Juntas ff

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

furação DiâmetroCirculo furação

Número furos

Diâmetro furo

10

Use

PN 40

Use

PN 40Use PN 40

152025324050

60 (1)

6580100

Use PN 16

Use PN 16

Use PN 16125150200 340 8 22 295250 273 328 395 12 22 350300 324 378 445 12 22 400350 356 438 505 16 22 460400 407 489 565 16 26 515450 458 539 615 20 26 565500 508 594 670 20 26 620600 610 695 780 20 30 725700 712 810 895 24 30 840800 813 917 1 015 24 33 950900 915 1 017 1 115 28 33 1 050

1 000 1 016 1 124 1 230 28 36 1 1601 100 1 120 1 231 1 340 32 39 1 2701 200 1 220 1 341 1 455 32 39 1 3801 400 1 420 1 548 1 675 36 42 1 590

1 500 (1) 1 520 1 658 1 785 36 42 1 7001 600 1 620 1 772 1 915 40 48 1 8201 800 1 820 1 972 2 115 44 48 2 0202 000 2 020 2 182 2 325 48 48 2 2302 200 2 220 2 384 — — — —2 400 2 420 2 594 — — — —2 600 2 620 2 794 — — — —2 800 2 820 3 014 — — — —3 000 3 020 3 228 — — — —

(1) Somente para flanges de ferro fundido.

Page 86: Livro Tecnico de Juntas Rev05

85

Anexo 4.11 (continuação)Dimensões das juntas Rf conforme DIN EN 1514-1 – dimensões em mm

Substitui as normas DIN 2690 - DIN 2691 - DIN 2692

DN

PN 16

DiâmetroInterno

Juntas Rf Juntas ff

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

furação DiâmetroCirculo furação

Número furos

Diâmetro furo

10

Use

PN 40

Use

PN 40Use PN 40

152025324050

60 (1)

65 80100 115 162 220 8 18 180125 141 192 250 8 18 210150 169 218 285 8 22 240200 220 273 340 12 22 295250 273 329 405 12 26 355300 324 384 460 12 26 410350 356 444 520 16 26 470400 407 495 580 16 30 525450 458 555 640 20 30 585500 508 617 715 20 33 650600 610 734 840 20 36 770700 712 804 910 24 36 840800 813 911 1 025 24 39 950900 915 1 011 1 125 28 39 1 050

1 000 1 016 1 128 1 255 28 42 1 1701 100 1 120 1 228 1 355 32 42 1 2701 200 1 220 1 342 1 485 32 48 1 3901 400 1 420 1 542 1 685 36 48 1 590

1 500 (1) 1 520 1 654 1 820 36 56 1 7101 600 1 620 1 764 1 930 40 56 1 8201 800 1 820 1 964 2 130 44 56 2 0202 000 2 020 2 168 2 345 48 62 2 230

(1) Somente para flanges de ferro fundido.

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 87: Livro Tecnico de Juntas Rev05

86

Anexo 4.11 (continuação)Dimensões das juntas Rf conforme DIN EN 1514-1 – dimensões em mm

Substitui as normas DIN 2690 - DIN 2691 - DIN 2692

DN

PN 25

DiâmetroInterno

Juntas Rf Juntas ff

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

furação DiâmetroCirculo furação

Número furos

Diâmetro furo

10

Use

PN 40

Use

PN 40Use PN 40

152025324050

60 (1)

6580100125150200 220 284 360 12 26 310250 273 340 425 12 30 370300 324 400 485 16 30 430350 356 457 555 16 33 490400 407 514 620 16 36 550450 458 564 670 20 36 600500 508 624 730 20 36 660600 610 731 845 20 39 770700 712 833 960 24 42 875800 813 942 1 085 24 48 990900 915 1042 1 185 28 48 1 090

1 000 1 016 1 154 1 320 28 56 1 2101 100 1 120 1 254 1 420 32 56 1 3101 200 1 220 1 364 1 530 32 56 1 4201 400 1 420 1 578 1 755 36 62 1 640

1 500 (1) 1 520 1 688 1 865 36 62 1 7501 600 1 620 1 798 1 975 40 62 1 8601 800 1 820 2 000 2 195 44 70 2 0702 000 2 020 2 230 2 425 48 70 2 300

(1) Somente para flanges de ferro fundido.

Page 88: Livro Tecnico de Juntas Rev05

87

Anexo 4.11 (continuação)Dimensões das juntas Rf conforme DIN EN 1514-1 – dimensões em mm

Substitui as normas DIN 2690 - DIN 2691 - DIN 2692

DN

PN 40 PN 63

DiâmetroInterno

Juntas Rf Juntas ff Juntas Rf

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

furação DiâmetroCirculo furação

DiâmetroInterno

DiâmetroExternoNúmero

furosDiâmetro

furo10 18 46 90 4 14 60 18 5615 22 51 95 4 14 65 21 6120 27 61 105 4 14 75 25 7225 34 71 115 4 14 85 30 8232 43 82 140 4 18 100 41 8840 49 92 150 4 18 110 47 10350 61 107 165 4 18 125 59 113

60 (1) 72 117 175 8 18 135 68 12365 (2) 77 127 185 8 18 145 73 13880 89 142 200 8 18 160 86 148100 115 168 235 8 22 190 110 174125 141 194 270 8 26 220 135 210150 169 224 300 8 26 250 163 247175 — — — — — — 185 277200 220 290 375 12 30 320 210 309250 273 352 450 12 33 385 264 364300 324 417 515 16 33 450 314 424350 356 474 580 16 36 510 360 486400 407 546 660 16 39 585 415 543450 458 571 685 20 39 610 — —500 508 628 755 20 42 670 — —600 610 747 890 20 48 795 — —

(1) Somente para flanges de ferro fundido.(2) Esta junta também é utilizada em flanges de 4 parafusos.

Capítulo 4 - Juntas em Papelão Hidráulico

Page 89: Livro Tecnico de Juntas Rev05

88

Page 90: Livro Tecnico de Juntas Rev05

89

CAPÍTULO

5

JUNTAS EM PTfE

1. POLITETRAfLUOROETILENO - PTfE

Polímero desenvolvido pela Du Pont, que é comercializado com o nome Teflon. Em razão da sua excepcional resistência química, é o plástico mais usado para vedações industriais. Os únicos produtos químicos que atacam o PTFE são os metais alcalinos em estado líquido e o flúor livre. O PTFE possui também excelentes propriedades de isolamento elétrico, anti- ade-rência, resistência ao impacto e baixo coeficiente de atrito. Os produtos para vedação são obtidos a partir da sinterização, extrusão ou lami-nação do PTFE puro ou com aditivos, resultando produtos com características diversas.

2. TIPOS DE PLACAS DE PTfE Diferentes tipos de placas de PTFE são usadas na fabricação de juntas, para apli-cações onde é necessária elevada resistência ao ataque químico. Existem placas com propriedades diversas para atender as exigências de cada aplicação. Os tipos de placas mais usados, as suas características, aplicações, vantagens e desvantagens são discutidas nesta seção.

2.1. PLACA DE PTfE MOLDADA E SINTERIZADA

As placas de PTFE Moldadas e Sinterizadas foram as primeiras introduzidas no 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. Como qualquer outro produto plástico, o PTFE possui uma característica de escoamento quando submetido a uma força de compressão. Esta característica é extremamente prejudicial ao desempenho

Page 91: Livro Tecnico de Juntas Rev05

90

de uma junta, obrigando reapertos freqüentes para reduzir ou 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 virgem ou reprocessado. Este processo foi desenvolvido para superar as dificuldades do processo 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. Em virtude do processo de sinterização e usinagem esta adição não é suficiente para reduzir substancialmente o escoamento em temperaturas elevadas.

2.4. PLACA DE PTfE LAMINADO

Para reduzir o escoamento um novo processo foi desenvolvido para produzir placas de PTFE. Antes da sinterização as placas passam por um processo de laminação criando uma micro-estrutura altamente fibrilada. O escoamento tanto em temperatura ambiente quanto em temperaturas elevadas é substancialmente reduzido. Para atender as diversas necessidades de resistência química, vários aditivos são adicionados durante o processo de fabricação, tais como Barita, Sílica ou Micro-Esferas ocas de vidro. Cada aditivo atende uma necessidade específica, mas podem ser empregados na maioria das aplicações comuns. As placas de PTFE laminado TEALON* e Quimflex PL100 são analisadas detalhadamente nas seções seguintes.

2.5. PTfE EXPANDIDO - QUIMfLEX®

Como alternativa para reduzir o escoamento do PTFE foi desenvolvido o processo de expansão antes da sinterização. Neste processo materiais para juntas são expandidos em uma direção (cordões ou fitas) ou em duas direções (placas). Os produtos de PTFE Expan-dido possuem excelente resistência química e grande compressibilidade. Na Seção 5 deste Capítulo são apresentados os diversos produtos de PTFE Expandido QUIMFLEX®.

3. TEALON* – PLACAS DE PTfE LAMINADO

As placas de PTFE Laminado TEALON* foram desenvolvidas para atender os mais elevados requisitos exigidos na fabricação de juntas de PTFE. O seu processo úni-co de fabricação permite obter uma estrutura altamente fibrilada que, em conjunto com aditivos selecionados, resulta em um produto de excepcional qualidade. As placas TEALON* são aditivadas com Barita, Sílica ou Micro-Esferas ocas de vidro, conforme descrito a seguir

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

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91

• Tealon* Tf1570: placa de PTFE com Micro-Esferas ocas de vidro. Este aditivo produz placas com elevada compressibilidade usadas em f langes frágeis ou revestidos, substituindo com vantagens as juntas tipo envelope. Soluções cáusticas fortes podem atacar o vidro, por isso não é recomendado para estas aplicações. É fornecido na cor azul.

• Tealon* Tf1580: placa de PTFE com Barita. Este material possui excepcional resistência a agentes cáusticos fortes, como a Soda Cáustica. Também atende aos requisitos da Food and Drug Administration (FDA) para serviços com alimentos e remédios. De cor branca é também utilizado para aplicações onde existe risco de contaminação do produto.

• Tealon* Tf1590: placa de PTFE com Sílica. Produto indicado para serviços com ácidos fortes. Também pode ser considerado um produto para serviço geral incluindo soluções cáusticas fracas. Fornecido na cor marrom.

3.1. TESTES DE DESEMPENHO

As placas de Tealon* foram submetidas a vários testes para comprovar as suas excepcionais 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 dimensões ASME B16.21, DN 3/4” – Classe 150 psi foram submetidas a uma força de esmagamento de 10 MPa (1500 psi) por uma hora a 260º C. A Figura 5.1 mostra o resultado do teste, onde pode-se ver claramente o fenômeno do escoamento do PTFE. As juntas de Tealon* man-tiveram a sua forma original.

Figura 5.1

Junta TEALON Junta de PTFESinterizado

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 93: Livro Tecnico de Juntas Rev05

92

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 esta razão, 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 produtos ácidos fortes foi constatado em imersão em solução de ácido sulfúrico concen-trado a 20%, 85º C por 8 dias. Durante este período as alterações de massa foram registradas. A Figura 5.3 mostra o resultado do teste.

3.1.2. IMERSÃO EM SODA CÁUSTICA A 110 ºC

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

Page 94: Livro Tecnico de Juntas Rev05

93

Figura 5.3

3.1.4. VAZAMENTO COM CICLO TÉRMICO

Juntas de Tealon* TF1570 e de placa de PTFE sinterizado foram submetidas a teste de Selabilidade para comparar o seu desempenho com ciclo térmico.As juntas foram instaladas em condições silmilares, segundo o procedimento abaixo:• Instalar juntas com esmagamento de 35 MPa (5 000 psi). • Aguardar 30 minutos e reaplicar a pressão de esmagamento de 35 MPa (5 000 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. A primeira figura mostra que a queda de pressão do TF1570 é desprezível ao passo que a do PTFE sinterizado é de mais de 50% da pressão inicial.

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 95: Livro Tecnico de Juntas Rev05

94

O motivo desta acentuada perda é a redução na pressão de esmagamento provocada pela escoamento do PTFE sinterizado, conforme mostrado na Figura 5.5. Este teste é uma demonstração prática das diferenças entre o PTFE usinado e os produtos laminados como o Tealon. A estrutura fibrilada e os aditivos do Tealon reduzem significativamente o seu escoamento, um dos grandes problemas das juntas de PTFE.

Figura 5.4

Figura 5.5

Page 96: Livro Tecnico de Juntas Rev05

95

3.1.5. RESISTÊNCIA à PRESSÃO (TESTE HOBT-2)

Juntas de TF1570, TF1580 e TF1590 foram testadas pelo Centre Technique des Industries Mecaniques (CETIM) e pelo Tightness Testing and Research Laboratory (TTRL) da Universidade de Montreal para verificar a sua resistência à pressão em tempe-ratura elevada. O procedimento empregado foi o Hot Blow-Out (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 teste: a junta é instalada e o dispositivo pressurizado. Em seguida a temperatura é elevada até a junta falhar ou atingir a 360º C.

Os testes apresentaram os seguintes resultados: • TF1570: resistiu até 276º C. • TF1580: resistiu até 313º C. • TF1590: resistiu até o final do teste, atingindo a temperatura máxima de 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 Verein des Gasund Wasserfaches e.V. para verificar o atendimento à Norma DIN 3535 que estabelece as condições de teste para serviço com gás quente.

3.1.7. SERVIÇO COM OXIGÊNIO (APROVAÇÃO BAM)

Juntas de TF1580 e TF1590 foram testadas e aprovadas pelo Bundesansalt für Materialforschung und Prüfung (BAM), de Berlim, Alemanha, para serviço com o oxigênio 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 Staatliche Materialprüfungsanstalt – Universität Stuttgart para verificar o atendimento à Norma VDI 2440, que estabelece critérios para aprovação de juntas para uso em refinarias de petróleo e indústrias químicas na Alemanha. O vazamento máximo admitido com Hélio é de 10-4 mbar-l/(s-m).

3.2. PLACAS TEALON* Tf1570

O Tealon* TF1570 em virtude da alta compressibilidade proporcionada pela aditivação com micro-esferas ocas de vidro é indicado para trabalhar com flanges frágeis, com revestimento de vidro ou que apresentem empenamentos ou irregularidades. É recomendado para serviços com ácidos fortes, produtos alcalinos, solventes, gases, água,

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 97: Livro Tecnico de Juntas Rev05

96

vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. As principais características do Tealon* TF1570 estão na Tabela 5.1. É fornecido na cor azul em placas de 1 500 mm x 1 500 mm nas espessuras de 0.8 mm a 6.4 mm.

3.3. PLACAS TEALON* Tf1580

O Tealon* TF1580 é fabricado com resina de PTFE virgem e Barita. É recomendado para serviços com produtos alcalinos e ácidos fortes, solventes, gases, água, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. Atende as exigências da Food and Drug Administration (FDA) para serviços com alimentos e remédios. As principais características do Tealon* TF1580 estão na Tabela 5.1. É fornecido na cor branca em placas de 1 500 mm x 1 500 mm nas espessuras de 0.8 mm a 6.4 mm.

3.4. PLACAS TEALON* Tf1590

O Tealon* TF1590 é fabricado com resina de PTFE virgem e Sílica. É recomendado para serviços com ácidos fortes, produtos alcalinos moderados, solventes, gases, água, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. As principais características do Tealon* TF1590 estão na Tabela 5.1. É fornecido na cor marrom em placas de 1 500 mm x 1 500 mm nas espessuras de 0.8 mm a 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

< 0.015

TF1580

-210

+260

83

0 a 14

12 000

8 600

4 - 10

40

14

2.90

24

0.04

< 0.015

TF1590

-210

+260

83

0 a 14

12 000

8 600

5 - 15

40

14

2.10

18

0.20

< 0.015

Método de Teste

-

-

-

-

ASTM F 36 A

ASTM F 36 A

ASTM 152

ASTM F 1315

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 placas com espessura 0.80 mm e os testes DIN em placas com 2.0 mm de espessura

Page 98: Livro Tecnico de Juntas Rev05

97

3.5. TABELA DE COMPATIBILIDADE QUÍMICA

O Anexo 5.1 apresenta a tabela de compatibilidade química dos diversos tipos de Tealon* com produtos químicos mais comuns na indústria. A Tabela de Resistência Quí-mica dos produtos de PTFE Teadit foi elaborada com base em resultados de laboratórios, experiência de campo e dados de literatura técnica, considerando o “fluido puro”.

3.6. fATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS

Os fatores para projeto estão na tabela 5.2.

Tabela 5.2fatores para Cálculo

4. QUIMfLEX® PL 100 - PLACAS DE PTfE LAMINADO

QUIMFLEX® PL 100 é uma placa de elevada compressibilidade, fabricada com PTFE, através de um processo único de laminação, com um alto nível de fibrilação, o que proporciona reduzida perda de aperto e escoamento, deficiências inerentes às placas usinadas (Skived) ou moldadas existentes no mercado. Devido às propriedades químicas do PTFE, QUIMFLEX® PL 100 é indicado para a vedação de uma grande variedade de fluidos quimicamente agressivos. Através do processo de fabricação do QUIMFLEX® PL 100 se obtém uma placa rígida e com baixa densidade, que facilita a confecção de juntas leves e estruturadas, permitindo sua instalação até em locais de difícil acesso e com pouco espaço para a abertura dos flanges. Sua alta compres-sibilidade possibilita, também, que as juntas fabricadas com QUIMFLEX® PL 100 possam ser utilizadas em flanges ou superfícies irregulares. Suas propriedades anti-aderentes faci-litam a retirada das juntas após o uso, sem que restem resíduos de material nos flanges. As principais características do QUIMFLEX® PL 100 estão na Tabela 5.3, os parâmetros de aplicação na Tabela 5.4 e os fatores para cálculo de juntas na Tabela 5.5. É fornecido na cor branca em placas de 1 500 mm x 1 500 mm e espessuras de 1.5 mm, 2.0 mm e 3.0 mm. Demais espessuras sob consulta.

PropriedadeTf1570 Tf1580 Tf1590

Espessura - mm Espessura - mm Espessura - mm1.6 3.2 1.6 3.2 1.6 3.2

m 2 2 2 2 4.4 3.5y - psi 1 500 1 500 1 800 1 500 2 500 2 000Pressão de esmagamento máximo – MPa (psi)

172 (25 000)

172 (25 000)

172 (25 000)

172 (25 000)

206 (30 000)

206 (30 000)

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 99: Livro Tecnico de Juntas Rev05

98

Propriedades físicas Método de Teste QUIMfLEX® PL 100

Cor Branca

Selabilidade (ml/h) ASTM F 37A < 0,025

Relaxamento (%) ASTM F 38 45

Compressibilidade (%) ASTM F 36A 50

Recuperação Mín. (%) ASTM F 36A 16

Resistência à Tração (MPa) ASTM F 152 8

Retenção de Torque (MPa) DIN 52913 13

Parâmetros de Operação QUIMfLEX® PL 100Temperatura máxima (0C) 260Temperatura mínima (0C) -210Pressão máxima (bar) 55pH 0-14Pressão x TemperaturaEspessura de 1,5 mmEspessura de 3,0 mm

bar x 0C12.0008.600

Fornecimento Placas de 1 500 x 1 500 mmEspessuras 1.5 , 2.0 e 3.0 mm (outras, sob consulta)

Os testes ASTM são baseados em placas de espessura 0.80mm e o teste DIN em placas de espessura 2.0 mm.

Tabela 5.3Características Típicas do QUIMfLEX® PL 100

Tabela 5.4Parâmetros de Operação do QUIMfLEX® PL 100

Tabela 5.5fatores para Cálculo de Juntas

PropriedadeEspessura - mm

1.6 3.2m 1.8 5.9y 3 000 5 500Esmagamento máximo –MPa (psi) 25 000 25 000

Page 100: Livro Tecnico de Juntas Rev05

99

5. QUIMfLEX® - PTfE EXPANDIDO

Produto obtido a partir da extrusão e expansão do PTFE. Possui todas as suas características de resistência química, mas, em virtude do processo de expansão e orien-tação das cadeias atômicas, tem o escoamento a frio substancialmente reduzido. O processo de fabricação produz uma micro-estrutura fibrosa que confere ao Quimflex® uma elevada resistência a altas pressões, reduzindo a densidade original do ma-terial entre 50% a 70%. O PTFE expandido é altamente flexível, tem excelente maleabili-dade, se conformando facilmente às superfícies de vedação irregulares ou danificadas.

5.1. CARACTERÍSTICAS DO QUIMfLEX®

As principais características do Quimflex® estão listadas a seguir:

PTFE puro, sem aditivos ou cargas, para maior resistência aos produtos químicos. • Faixa de pH de 0 a 14.Faixa de temperatura de –240º C a +270º C, em serviço contínuo ou até +310• o 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, cerâ-• mica 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).•

5.2. TESTES E APROVAÇÕES

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

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

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 101: Livro Tecnico de Juntas Rev05

100

• DVGW Reg. No. G88e089: para linhas de gás com pressão até 16 bar e temperaturas 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.

5.3. JUNTA AUTO-ADESIVA QUIMfLEX®

Uma das formas mais comuns do Quimflex® para uso em vedações industriais é a de perfil retangular com auto-adesivo em um dos lados. A extrusão e expansão produz fibras com orientação axial de elevada resistência mecânica longitudinal. Durante o processo de esmagamento da junta o material reduz a sua espessura ao mesmo tempo que aumenta a sua largura. A espessura final é bem re-duzida diminuindo a força radial e, com isso, a tendência a expulsar a junta (blow-out).

Por ser altamente f lexível e de fácil aplicação, pode ser usado em f langes com formato irregular com bastante facilidade. A Figura 5.6 mostra uma típica aplicação de Quimf lex®.

Figura 5.6

Diâmetro Nominal do flange(mm)

Dimensão do perfillargura x espessura - mm

até 50 3 x 1.5de 50 a 200 5 x 2.0de 200 a 600 7 x 2.5de 600 a 1500 10 x 3.0

maior do que 1500

12 x 4.017 x 6.020 x 7.025 x 10.0

Tabela 5.6Dimensões dos Perfis

Page 102: Livro Tecnico de Juntas Rev05

101

Para f langes padronizados as dimensões recomendadas estão na Tabela 5.6. Para f langes especiais a largura do Quimflex® deve ser de 1/3 a 1/2 da largura disponível para a vedação. Para f langes muito danificados ou irregulares, usar a maior espessura possível.

5.4. PLACAS E fITAS QUIMfLEX®

O processo de estiramento bi-axial permite a fabricação de placas e fitas de PTFE expandido com resistência nas duas direções. O resultado é um material extre-mamente compressível e que não altera as suas dimensões de largura e comprimento ao ser esmagado. Esta propriedade é obtida através da estrutura balanceada de fibras no com-primento e largura da placa ou fita. A resistência cruzada é ideal para a fabricação de juntas de parede estreitas ou flanges lisos com baixo coeficiente de atrito com a junta.

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

As fitas podem ser fornecidas com ou sem auto-adesivo em um dos lados para facilitar 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 1 500 mm x 1 500 mm nas espessuras de 1.5 mm e 3.0 mm.

5.5. fATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS

Os fatores para cálculo de juntas de Quimflex® estão na Tabela 5.7.

Tabela 5.7fatores para Cálculo

Característica Junta Placa/fitam 2 2y (psi) 2 800 2 800Pressão de esmagamento máxima (MPa) 150 150

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 103: Livro Tecnico de Juntas Rev05

102

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

Figura 5.7

6. JUNTAS TIPO 933 ENVELOPADAS EM PTfE

Consiste em junta de papelão hidráulico revestido por um envelope contínuo de PTFE. Alia as características de resistência mecânica e resiliência do papelão hidráulico, 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, o enchi-mento pode ser feito com um Elastômero. Suas aplicações principais são os equipamentos e flanges de vidro, cerâmico ou aço com revestimento de vidro. A temperatura máxima admissível no envelope é de 260º C. Entretanto, este valor deve levar em consideração também o limite de cada material do enchimento. Ao ser esmagado o envelope de PTFE corre o risco de trincar e expor o en-chimento ao fluido. Como na maioria dos casos o enchimento não tem resistência ao ataque químico dos fluidos, pode ocorrer a falha prematura da junta. Por esta razão as juntas tipo envelope estão sendo gradualmente substituídas por outros produtos, tais como Tealon TF1580 e os diversos tipos de Quimflex®.

6.1. fORMAS CONSTRUTIVAS

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

Page 104: Livro Tecnico de Juntas Rev05

103

1mm

Figura 5.8

Figura 5.9

6.2. TIPO 933-V

É o tipo mais comum, por ser o mais econômico. A Figura 5.8 mostra o corte transversal da junta. Tem espessura total limitada a aproximadamente 3.2mm (1/8”). Devido ao elevado custo do PTFE, o envelope é normalmente fabricado nas dimensões RF (raised face). Quando é necessário que a junta cubra toda a superfície do flange, o enchimento pode ser FF (full face) com o envelope de PTFE indo apenas até os parafusos, reduzindo, desta forma, o custo da junta sem prejudicar a sua performance.

6.3. TIPO 933-U

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

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 105: Livro Tecnico de Juntas Rev05

104

6.4. 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 do enchimento (Figura 5.10). As extremidades da fita são soldadas a quente, para evitar a contaminação do enchimento.

Figura 5.10

Page 106: Livro Tecnico de Juntas Rev05

105

Anexo 5.1

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Acetaldeído A A A A AAcetamida A A A A AAcetato de alila A A A A AAcetato de alumínio A A A A AAcetato de amila A A A A AAcetato de butila A A A A AAcetato de chumbo A A A A AAcetato de cobre A A A A AAcetato de etila A A A A AAcetato de potássio A A A A AAcetato de vinila B B B A B2-Acetilaminofluoreno A A A A AAcetileno A A A A AAcetofenona A A A A AAcetona A A A A AAcetonitrila A A A A AÁcido abiético A A A A AÁcido acético (bruto, glacial, puro) A A A A AÁcido acrílico B B B A BÁcido adípico A A A A AÁcido benzóico A A A A AÁcido bórico A A A A AÁcido bromídrico A A A A AÁcido butírico A A A A AÁcido carbólico, fenol A A A A AÁcido carbônico A A A A AÁcido cianídrico A A A A AÁcido cítrico A A A A AÁcido clorídrico A A A A AÁcido cloroacético A A A A AÁcido cloroazótico (Água Régia) A A A A AÁcido cloronitroso (Água Régia) A A A A AÁcido clorossulfônico A A A A AÁcido crômico A A A A AÁcido crotônico A A A A AÁcido esteárico A A A A AÁcido fluorsilícico C A C A CÁcido fluorídrico, anidro C C C A CÁcido fluorídrico, ≤ 65ºC C A C A CÁcido fluorídrico, < 65%, > 65ºC C A C A CÁcido fluorídrico, 65% a anidro, > 65ºC C B C A CÁcido fórmico A A A A AÁcido fosfórico , puro, ≤ 45% A A A A AÁcido fosfórico , puro, > 45%, ≤ 65ºC B A B A BÁcido fosfórico , puro, > 45%, > 65ºC B A C A BÁcido fosfórico, bruto C A C A CÁcido ftálico A A A A A

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 107: Livro Tecnico de Juntas Rev05

106

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Ácido lático, ≤ 65ºC A A A A AÁcido lático, > 65ºC A A A A AÁcido maleico A A A A AÁcido metilacrílico A A A A AÁcido muriático A A A A AÁcido nítrico ≤ 30% A A A A AÁcido nítrico > 30% A A A A AÁcido nítrico, estado natural A A A A AÁcido nítrico, fumegante A A A A AÁcido nitrohidroclórico (água régia) A A A A AÁcido nitromuriático (água régia) A A A A AÁcido oleico A A A A AÁcido oxálico B A A A BÁcido palmítico A A A A AÁcido perclórico A A A A AÁcido pícrico, fundido B B B B BÁcido pícrico, solução aquosa A A A A AÁcido prússico, ácido hidrociânico A A A A AÁcido Salicílico A A A A A

Ácido Sulfúrico

10%, ≤ 65ºC A A A A A10%, > 65°C A A A A A10-75%,≤ 260°C A A A A A75-98%,≤ 65°C A B A A A75-98%, 65°C a 260°C B B A A Bfumegante B C A A B

Ácido sulfuroso A A A A AÁcido tânico A A A A AÁcido tartárico A A A A AÁcido tolueno sulfônico A A A A AÁcido tricloroacético A A A A AAcrilamida B B B A BAcrilato de etila B B B A BAcrilonitrila B B B A BAcroleína B B B A BAçúcar A A A A AÁgua clorada A A A A AÁgua de alimentação de caldeira A A A A AÁgua de esgoto A A A A AAguarrás A A A A AÁgua régia A A A A AÁgua salgada A A A A AÁgua, água do mar destilada A A A A AÁgua, condensação A A A A AÁgua, destilada A A A A AÁgua, destilada de torneira A A A A AÁgua, mina ácida, com sais não oxidantes A A A A AÁgua, mina ácida, com sal oxidante A A A A AÁlcool amílico A A A A A

Page 108: Livro Tecnico de Juntas Rev05

107

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Álcool benzílico A A A A AÁlcool butílico, butanol A A A A AÁlcool de cereais A A A A AÁlcool de madeira A A A A AÁlcool etílico A A A A AÁlcool isopropílico A A A A AÁlcool metílico A A A A AÁlcool N-octadecílico A A A A AÁlcool propílico A A A A AAlumes A A A A AAmido A A A A AAluminato de sódio A A A A AAlvejante (hipoclorito de sódio) A A A A A4-Aminodifenila A A A A AAmônia, líquido ou gás A A A A AAnidrido acético A A A A AAnidrido acrílico A A A A AAnidrido crômico A A A A AAnidrido ftálico A A A A AAnidrido maleico A A A A AAnilina, óleo de anilina A A A A Ao-Anisidina A A A A AAr A A A A AAroclor A A A A AArsenato de chumbo A A A A AAsfalto A A A A ABaygon A A A A ABenzaldeído A A A A ABenzeno, Benzol A A A A ABenzidina A A A A ABenzonitrila A A A A ABeta-Propiolactona A A A A ABicarbonato de sódio A A A A ABicromato de potássio A A A A ABifenila A A A A ABifenilas policloradas A A A A ABis(2-cloroetil)éter A A A A ABis(2-etilhexil)ftalato A A A A ABis(clorometil)éter A A A A ABissulfato de sódio, seco A A A A ABissulfito de cálcio A A A A ABissulfito de sódio A A A A ABorax A A A A ABrometo de etileno A A A A ABrometo de hidrogênio A A A A ABrometo de lítio A A A A ABrometo de metila A A A A ABrometo de vinila B B B A B

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 109: Livro Tecnico de Juntas Rev05

108

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Bromo A A A A ABromofórmio A A A A ABromometano A A A A AButadieno B B B A BButano A A A A A2-Butanona A A A A An-butilamina A A A A Aterc-butilamina A A A A ACalflo AF A A A A ACalflo FG A A A A ACalflo HTF A A A A ACalflo LT A A A A ACaprolactama A A A A ACaptan A A A A ACarbamato de etila A A A A ACarbaril A A A A ACarbonato de amônia A A A A ACarbonato de dietila A A A A ACarbonato de sódio A A A A ACatechol A A A A ACerveja A A A A ACetano (Hexadecano) A A A A ACianamida de cálcio A A A A ACianeto de potássio A A A A ACianeto de sódio C A C A CCiclohexano A A A A ACiclohexanol B B B B BCiclohexanona A A A A AClorambem A A A A AClorato de alumínio A A A A AClorato de potássio A A A A AClorato de sódio A A A A AClordane A A A A ACloreto de alila A A A A ACloreto de alumínio A A A A ACloreto de amônia A A A A ACloreto de bário A A A A A Cloreto de benzila A A A A ACloreto de benzoíla A A A A ACloreto de cálcio A A A A ACloreto de cobre A A A A ACloreto de dimetil carbamoil A A A A ACloreto de enxofre A A A A ACloreto de estanho A A A A ACloreto de etila A A A A ACloreto de etilideno A A A A ACloreto de hidrogênio (seco) A A A A ACloreto de magnésio A A A A A

Page 110: Livro Tecnico de Juntas Rev05

109

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Cloreto de mercúrio A A A A ACloreto de metila A A A A ACloreto de metileno A A A A ACloreto de níquel A A A A ACloreto de potássio A A A A ACloreto de sódio A A A A ACloreto de tionila A A A A ACloreto de vinila B B B A BCloreto de vinilideno B B B A BCloreto de zinco A A A A ACloreto férrico A A A A ACloro, seco ou úmido A A A A A2-Cloroacetofenona A A A A AClorobenzeno A A A A AClorobenzilato A A A A ACloroetano A A A A ACloroetileno A A A A AClorofórmio A A A A ACloro-metil-metil-éter A A A A ACloropreno A A A A ACola, Base proteína A A A A ACombustível de aviação (Tipos JP) A A A A ACorantes de anilina A A A A ACreosato A A A A ACresóis, Ácido cresílico A A A A ACromato de potássio, vermelho A A A A ACumeno A A A A ADiazometano A A A A ADibenzofurano A A A A ADibrometo de etileno A A A A A1,2-Dibromo-3-cloropropano A A A A ADibromoetano A A A A ADicloreto de etileno A A A A ADicloreto de propileno A A A A A1,4-Diclorobenzeno A A A A Ao-Diclorobenzeno A A A A A3,3-Diclorobenzideno A A A A ADicloroetano (1,1 ou 1,2) A A A A A1,1-Dicloroetileno B B B A BDicloro-etil-éter A A A A ADiclorometano A A A A A1,2-Dicloropropano A A A A A1,3-Dicloropropeno A A A A ADiclorvos A A A A ADicromato de potássio A A A A ADietanolamina A A A A AN,N Dietilanilina A A A A A

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 111: Livro Tecnico de Juntas Rev05

110

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

1,2-Difenilhidrazina A A A A ADimetilaminoazobenzeno A A A A AN,N-Dimetil anilina A A A A A3,3-Dimetilbenzidina A A A A ADimetilformamida A A A A ADimetil Hidrazina, assimétrica A A A A A3,3-Dimetoxibenzideno A A A A A2,4-Dinitrofenol A A A A A4,6-Dinitro-o-Cresol e sais A A A A A2,4-Dinitrotolueno A A A A ADioxano A A A A ADióxido de carbono, seco ou úmido A A A A ADióxido de cloro A A A A ADióxido de enxofre A A A A ADióxido de flúor C C C C C2,3,7,8-TCDB-p-Dioxina A A A A ADiphyl DT A A A A ADissulfeto de carbono A A A A ADowfrost A A A A ADowfrost HD A A A A ADowtherm 4000 A A A A ADowtherm A A A A A ADowtherm E A A A A ADowtherm G A A A A ADowtherm HT A A A A ADowtherm J A A A A ADowtherm Q A A A A ADowtherm SR-1 A A A A AEnxofre, fundido A A A A AEpicloroidrina A A A A A1,2-Epoxibutano A A A A AÉsteres fosfatados A A A A AEstireno B B B A BEtano A A A A AÉter dibenzílico A A A A AÉter dimetílico A A A A AÉter etílico A A A A AÉter metil terc-butílico (MTBE) A A A A AÉteres A A A A AEtil celulose A A A A AEtilbenzeno A A A A AEtileno A A A A AEtileno glicol A A A A AEtileno tiouréia A A A A AEtilenoimina B A B A Bp-fenilenodiamina A A A A AFenol A A A A AFluido de processo UCON WS A A A A A

Page 112: Livro Tecnico de Juntas Rev05

111

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Fluido de transferência de calor UCON 500 A A A A AFluido de transmissão A A A A A AFlúor, gás C C C C CFlúor, líquido C C C C CFluoreto de alumínio B A C A BFluoreto de hidrogênio C C C A CFormaldeído A A A A AFormamida A A A A AFosfato de amônia, dibásico A A A A AFosfato de amônia, monobásico A A A A AFosfato de amônia, tribásico A A A A AFosfato de ferro A A A A AFosfato de sódio, dibásico B A B A BFosfato de sódio, monobásico A A A A AFosfato de sódio, tribásico B A C A BFosfato de tricresila A A A A AFosfina A A A A AFósforo elementar A A A A AFosgênio A A A A AFreon 12, Frigen 12, Arcton 12 A A A A AFreon 22, Frigen 22, Arcton 22 A A A A AFtalato de dibutila A A A A AFtalato de dimetila A A A A AFurfural A A A A AGás de alto forno A A A A AGás de forno de coque A A A A AGás de gasogênio A A A A AGás de gerador A A A A AGás liquefeito de petróleo (GLP) A A A A AGás natural A A A A AGasolina de aviação A A A A AGasolina, ácida A A A A AGasolina, refinada A A A A AGelatina A A A A AGlicerina, glicerol A A A A AGlicol A A A A AGlicose A A A A AGraxa, Base petróleo A A A A AHeptaclor A A A A AHeptano A A A A AHexaclorobenzeno A A A A AHexaclorobutadieno A A A A AHexaclorociclopentadieno A A A A AHexacloroetano A A A A AHexadecano A A A A AHexametil fosforamida A A A A AHexametileno diisocianato A A A A A

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 113: Livro Tecnico de Juntas Rev05

112

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Hexano A A A A AHexoato de etila A A A A AHexona A A A A AHidrazina A A A A AHidrogênio A A A A AHidroquinona A A A A AHidróxido de alumínio (sólido) A A A A AHidróxido de amônia A A A A AHidróxido de bário A A A A AHidróxido de cálcio A A B A AHidróxido de magnésio A A A A AHidróxido de potássio B B C A BHidróxido de sódio B A C A BHipoclorito de cálcio A A A A AHipoclorito de potássio A A A A AHipoclorito de sódio A A A A AIodeto de metila A A A A AIodeto de potássio A A A A AIodometano A A A A AIsobutano A A A A AIsoforona A A A A AIsooctano A A A A ALeite A A A A ALicor de sulfato preto B A C A BLicor de sulfato verde B A C A BLicores de cana-de-açúcar A A A A ALindano A A A A ALítio, elementar C C C A CLixívia, detergente B B C A BMercúrio A A A A AMetacrilato de alila A A A A AMetacrilato de butila B B B A BMetacrilato de metila B B B A BMetacrilato de vinila A A A A AMetafosfato de sódio A A B A AMetais alcalinos fundidos C C C C CMetano A A A A AMetanol, álcool metílico A A A A AMetil clorofórmio A A A A AMetil etil cetona A A A A AMetil hidrazina A A A A AMetil isobutyl cetona (MIBK) A A A A AMetil isocianato A A A A AN-Metil-2-pirrolidona A A A A A2-Metilaziridina B A B A B4,4-Metileno bis(2-clororoanilina) A A A A A4,4-Metileno dianilina A A A A AMetileno difenildiisocianato A A A A A

Page 114: Livro Tecnico de Juntas Rev05

113

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Metoxiclor A A A A AMobiltherm 600 A A A A AMobiltherm 603 A A A A AMobiltherm 605 A A A A AMobiltherm Light A A A A AMonometilamina A A A A AMonóxido de carbono A A A A AMultiTherm 100 A A A A AMultiTherm 503 A A A A AMultiTherm IG-2 A A A A AMultiTherm PG-1 A A A A ANaftaleno A A A A ANafta A A A A ANaftóis A A A A ANitrato de alumínio A A A A ANitrato de amônia A A A A ANitrato de cálcio A A A A ANitrato de potássio A A A A ANitrato de prata A A A A ANitrato de propila A A A A ANitrato de sódio A A A A A2-Nitro-2-metil propanol A A A A ANitrobenzeno A A A A A4-Nitrobifenil A A A A A2-Nitro-Butano A A A A ANitrocalcita (Nitrato de cálcio) A A A A A4-Nitrofenol A A A A ANitrogênio A A A A ANitrometano A A A A A2-Nitropropano A A A A AN-Nitrosodimetilamina A A A A AN-Nitrosomorfolina A A A A AN-Nitroso-N-Metiluréia A A A A AOctano A A A A AÓleo bruto A A A A AÓleo combustível A A A A AÓleo combustível, ácido A A A A AÓleo de colza A A A A AÓleo de linhaça A A A A AÓleo de Madeira da china, de Tungue A A A A AÓleo de milho A A A A AÓleo de rícino ou de mamona A A A A AÓleo de semente de algodão A A A A AÓleo de silicone A A A A AÓleo de soja A A A A AÓleo de transformador (tipo mineral) A A A A AÓleo de Tungue A A A A AÓleo Diesel A A A A A

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 115: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Óleo hidráulico, Mineral A A A A AÓleo hidráulico, Sintético A A A A AÓleo, petróleo A A A A AÓleos de petróleo, bruto A A A A AÓleos de petróleo, refinado A A A A AÓleos lubrificantes, ácidos A A A A AÓleos lubrificantes, refinados A A A A AÓleos lubrificantes,tipo mineral ou petróleo A A A A AÓleos minerais A A A A AÓleos, Animal e vegetal A A A A AOrto-diclorobenzeno B A A A BÓxido de estireno A A A A AÓxido de etileno B B B A BÓxido de propileno A A A A AOxigênio, gás A A A A AOzônio A A A A AParafina A A A A AParatherm HE A A A A AParatherm NF A A A A AParathion A A A A APara-xileno A A A A APentacloreto de fósforo A A A A APentaclorofenol A A A A APentacloronitrobenzeno A A A A APentafluoreto de iodo B B B B BPentano A A A A APerborato de sódio A A A A APercloroetileno A A A A APermanganato de potássio A A A A APeróxido de hidrogênio, 10-90% A A A A APeróxido de sódio A A A A APeroxihidrato metaborato de sódio A A A A APiche, alcatrão A A A A APineno A A A A APiperideno A A A A APiridina A A A A APoliacrilonitrila A A A A APotassa, Carbonato de potássio A A A A APotássio elementar C C C C CPropano A A A A A1,3 Propano sultone A A A A APropileno A A A A APropileno glicol A A A A A1,2-Propilenoimina B A B A BPropionaldeído A A A A AQuerosene A A A A AQuinolina A A A A AQuinona A A A A A

Page 116: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Refrigerantes

143a A A A A A152a A A A A AC316 A A A A A10 A A A A A11 A A A A A112 A A A A A113 A A A A A114 A A A A A114B2 A A A A A115 A A A A A12 A A A A A123 A A A A A124 A A A A A125 A A A A A13 A A A A A134a A A A A A13B1 A A A A A141b A A A A A142b A A A A A21 A A A A A218 A A A A A22 A A A A A23 A A A A A290 A A A A A31 A A A A A32 A A A A A500 A A A A A502 A A A A A503 A A A A A507 A A A A A717 (amônia) A A A A A744 (dióxido de carbono) A A A A A

C318 A A A A AHP62 A A A A AHP80 A A A A AHP81 A A A A A

2,4-D Sais e ésteres A A A A ASalitre de cal (nitratos de cálcio) A A A A ASalitre Norge (Nitrato de cálcio) A A A A ASalitre norueguês (Nitrato de cálcio) A A A A ASalitre, nitrato de potássio A A A A ASalmoura (cloreto de sódio) A A A A ASebacato de dibutila A A A A ASilicato de sódio B A B A BSkydrol A A A A ASódio elementar C C C C CSoluções de detergente B A B A B

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

Page 117: Livro Tecnico de Juntas Rev05

116

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Soluções de galvanização com cromo B A B A BSoluções de sabão A A A A ASolventes clorados, seco ou úmido A A A A ASolventes para verniz A A A A ASulfato de alumínio A A A A ASulfato de amônia A A A A ASulfato de cálcio A A A A ASulfato de cobre A A A A ASulfato de dietila A A A A ASulfato de dimetila A A A A ASulfato de ferro A A A A ASulfato de magnésio A A A A ASulfato de níquel A A A A ASulfato de potássio A A A A ASulfato de sódio A A A A ASulfato de titânio A A A A ASulfato de zinco A A A A ASulfeto de bário A A A A ASulfeto de carbonila A A A A ASulfeto de hidrogênio, seco ou úmido A A A A ASulfeto de sódio A A A A ASuperóxido de sódio A A A A ASyltherm 800 A A A A ASyltherm XLT A A A A ATerebintina, aguarrás A A A A ATetrabromoetano A A A A ATetracloreto de carbono A A A A ATetracloreto de titânio A A A A ATetracloroetano A A A A ATetracloroetileno A A A A ATetrahidrofurano, THF A A A A ATetraóxido de nitrogênio A A A A ATherminol 44 A A A A ATherminol 55 A A A A ATherminol 59 A A A A ATherminol 60 A A A A ATherminol 66 A A A A ATherminol 75 A A A A ATherminol D12 A A A A ATherminol LT A A A A ATherminol VP-1 A A A A ATherminol XP A A A A ATiossulfato de sódio, hipo A A A A ATolueno A A A A A2,4-Toluenodiamina A A A A A2,4-Toluenodiisocianato A A A A Ao-Toluidina A A A A AToxafene A A A A A

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117

Anexo 5.1 (Continuação)

Tabela de Compatibilidade Química dos Produtos de PTfE A: adequado B: consultar Teadit C: não recomendado

Fluido TF 1570 TF 1580 TF 1590 Quimflex SH / Quimflex 24B

QuimflexPL 100

Triclorobenzeno A A A A A1,2,4-Triclorobenzeno A A A A A1,1,2-Tricloroetano A A A A ATricloroetileno A A A A A2,4,5-Triclorofenol A A A A A2,4,6-Triclorofenol A A A A ATriclorometilbenzeno A A A A ATrietanolamina A A A A ATrietilalumínio A A A A ATrietilamina A A A A ATrifluoreto de bromo C C C C CTrifluoreto de cloro C C C C CTrifuralin A A A A A2,2,4-Trimetilpentano A A A A ATrióxido de cromo A A A A ATrióxido de enxofre, seco ou úmido A A A A AUísques e vinhos A A A A AUréa, ≤ 65ºC A A A A A > 65ºC A A A A AVapor A A A A AVerniz A A A A AVinagre A A A A AXceltherm 550 A A A A AXceltherm 600 A A A A AXceltherm MK1 A A A A AXceltyherm XT A A A A AXileno A A A A A

Capítulo 5 - Juntas em PTFE

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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 sob tensão e/ou temperatura, na presença do fluido a ser vedado. Especial atenção deve ser dada a:

• Corrosão sob tensão: os aços inoxidáveis 18-8 podem apresentar o fenômeno da corrosão sob tensão quando em presença de alguns fluidos. O Anexo 6.1 mostra fluidos que provocam esta corrosão nos metais mais usados em juntas industriais.• Corrosão intergranular: os aços inoxidáveis austeníticos, em temperaturas entre 420o C e 810o C, apresentam, na presença de certos produtos químicos, a precipitação de carbonetos entre os grãos, fenômeno conhecido 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 ou ataque corrosivo pelo fluido e, ao mesmo tempo, não contaminá-lo. O Anexo 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 juntas industriais, suas características principais, limites de temperatura e dureza Brinell aproximada.

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2 . AÇO CARBONO

Material bastante usado na fabricação de juntas dupla camisa e Ring-Joints (Capí-tulos 8 e 9). Devido a sua baixa resistência à corrosão, não deve ser usado em água, ácidos diluídos ou soluções salinas. Pode ser usado em álcalis e ácidos concentrados. 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 industriais em virtude da sua excelente resistência à corrosão, preço e disponibilidade no mercado. Sua temperatura máxima de operação é de 760o C; entretanto, devido às corrosões sob tensão e intergranular, sua temperatura para serviço contínuo está limitada a 420o C. Dureza: 160 HB.

4. AÇO INOXIDÁVEL AISI 304L

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

5. AÇO INOXIDÁVEL AISI 316

Esta liga, com 13% Cr e 18% Ni com adição de 2% Mo, tem excelente resistência à corrosão. Pode apresentar a precipitação intergranular de carbonetos em temperaturas 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 a 0.03%, o que inibe a precipitação intergranular de carbonetos e conseqüentemente a corrosão intergranular. A faixa de temperatura máxima de operação é 760o C a 815o C. Material de disponibilidade limitada ao mercado nacional. Dureza: 160 HB.

7. AÇO INOXIDÁVEL AISI 321

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

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121

8. AÇO INOXIDÁVEL AISI 347

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. Tem-peratura de trabalho até 815o C. Dureza: 160 HB

9. MONEL

Liga com 67% Ni e 30% Cu, possui excelente resistência à maioria dos ácidos e álcalis, exceto ácidos extremamente oxidantes. Sujeita à corrosão sob tensão em presença de ácido fluor-silício e mercúrio, não devendo ser usado nestes casos. Em combinação com o PTFE é muito usada em juntas Metalflex para condições severas de 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 juntas Metalflex para aplicações especiais. É disponível no mercado nacional com preço bastante elevado. Temperatura máxima de operação: 760o C. Dureza: 110 HB.

11. COBRE

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

12. ALUMÍNIO

Devido à sua excelente resistência à corrosão e facilidade de trabalho é muito usado 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 à temperaturas criogênicas e elevadas. Limite de temperatura: 1100o C. Dureza: 150 HB.

14. TITÂNIO

Metal com excelentes propriedades de resistência à corrosão em temperaturas elevadas, atmosferas oxidantes, ao ácido nítrico e soluções alcalinas. Limite de tem-peratura: 1100o C. Dureza: 215 HB.

Capítulo 6 - Materiais para Juntas Metálicas

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Além destes materiais, os mais usados em aplicações industriais são algumas vezes recomendados metais ou ligas especiais como o Hastelloy, dependendo das condições ope-racionais. Deixamos de analisá-los neste livro em virtude da sua disponibilidade bastante limitada no mercado nacional e de sua aplicação restrita a situações muito especiais.

Page 124: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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ANEXO 6.1

PRODUTOS QUE INDUZEM A CORROSÃO SOB TENSÃO EM METAIS OU LIGAS

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 + oxigênioaminos amônia (diluída)amônia (pura)brometo de cálciobutano + dióxido de enxofrecianeto de hidrogênio + águacianogênio cloreto de amôniacloreto de hidrogênio + águacloretos inorgânicos + águacloretos orgânicos + águacompostos de enxofrehidróxido de potássiohidróxido de sódiolíquor sulfato (branco)líquor sulfetomercúrio nitrato 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

Capítulo 6 - Materiais para Juntas Metálicas

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124

ANEXO 6.2

PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS AUSTENÍTICOS

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

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ANEXO 6.2 (Continuação )

PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS AUSTENÍTICOS

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

Capítulo 6 - Materiais para Juntas Metálicas

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fLUIDO A C M N 4 6 Sácido bórico B R B B B B Fácido brômico F - - - - - Fácido carbólico, fenol B F B B B B -ácido cianídrico - - B - B B -ácido cítrico B B B - B B Fácido clorídrico, frio F F - - F F Fácido clorídrico, quente F F - - F F Fácido cloroacético F F - R F F Fácido crômico F F R - - B -ácido esteárico - - B B B B -ácido fluorídrico, menos de 65% F F R F F F Fácido fluorídrico, mais de 65% F R B - F F -ácido fluorsilícico - - - - F F Fácido fórmico F R - - R R Fácido fosfórico, até 45% - R R - B B Fácido fosfórico, mais de 45%, frio F R F R B B Fácido fosfórico, mais de 45%, quente F - - - F F -ácido lático, frio - - B B - R Fácido lático, quente F - - F - - -ácido nítrico concentrado B F F F R R Fácido nítrico diluído F F F F B B Fácido oléico B F B B B B -ácido oxálico R B R R B B Fácido palmítico B B B - B B Bácido pícrico F F F F B B -ácido sulfúrico até 10%, frio - - - - R R Fácido sulfúrico até 10%, quente - F - F F R Fácido sulfúrico 10-75%, frio - F - - F R Fácido sulfúrico 10-75%, quente F F - F F F Rácido sulfúrico 75-95%, frio - F - - B B -ácido sulfúrico 75-96%, quente F F - F F F Rácido sulfúrico fumegante - F F F - R -ácido sulfuroso - - F F F - Bácido tânico F B B B R R -ácido tartárico B - - - - B F

ANEXO 6.3

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

B: boa resistência — R: resistência regular — f: pouca resistência

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

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fLUIDO A C M N 4 6 Ságua destilada B F - B B B Fágua do mar F - B - F F -água potável B B B - B B -alcatrão B B R - B B Bálcool butílico, butanol - B - B - - -amônia, gás, frio B - B - B B Bamônia, gás, quente - F - - - - -anidrido acético - R R R - R Fanilina F F B - B B Bar B B B B B B Basfalto - B B - B - Bbenzeno B B B - B B Bbenzol B B B - B B Bbicarbonato de sódio F - B B B B -bórax R R B B B B Bbromino - F - - F F Fbutano B - B - - B Bcerveja B B B B B B Bcianeto de potássio F F B - B B Bcloreto de alumínio F R B - F F Rcloreto de amônia F F R R R R -cloreto de bário F - - B R B -cloreto de cálcio - B R - - - Bcloreto de cobre F - R - F F Rcloreto de enxofre - F - - - - -cloreto de etila - B B B B B Bcloreto de magnésio F R R R R R Rcloreto de mercúrio F F F F F F -cloreto de metileno - B B - - - Bcloreto de níquel F F - - R R -cloreto de potássio - B B B B B Bcloreto de sódio F R B - B R Bcloreto de zinco F F B - F F -cloreto estânico F F F F - - -cloreto férrico F F F F F F F

ANEXO 6.3 (Continuação)

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

B: boa resistência — R: resistência regular — f: pouca resistência

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

Capítulo 6 - Materiais para Juntas Metálicas

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128

fLUIDO A C M N 4 6 Scloro (seco) B B B - B B Bcloro (úmido) F F F - F - Fcola B - B - B B Bdióxido de carbono, seco B B B - B B Bdióxido de carbono, úmido R R B - B B Rdióxido de enxofre, seco B B B B B B Btrióxido de enxofre, seco B B B - B B Bdissulfeto de carbono B F B - B B Bdissulfito de cálcio - F F - - B Fdowtherm A B F - - - - Bdowtherm E F B - - - - Benxofre B F F F R R Besgoto doméstico R - B - R R Réter B B R - - - Bfluoreto de alumínio F - - - - - -formaldeído R R B - B B Rfosfato de amônia R R B B B B Ffosfato de sódio B - B B - B -freon B B B - - - -furfural B B B - B B Bgás de alto forno - F - - - - Bgás natural - B B - B B Bgasolina B B B B B B Bgelatina B - B - B B -glicerina, glicerol B R B - B B Bglicose B B B - B B Bhidrogênio, gás frio B B B - B B Bhidrogênio, gás quente B B B - B B Bhidróxido de amônia R F - - B B Bhidróxido de bário F F - B B - -hidróxido de cálcio - - B B R R Bhidróxido de magnésio F F B B B B Bhidróxido de potássio F F B B R R -hidróxido de sódio F F B B R R Bhipoclorito de sódio F - - - F F F

ANEXO 6.3 (Continuação)

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

B: boa resistência — R: resistência regular — f: pouca resistência

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

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fLUIDO A C M N 4 6 Sleite B - B B - B Blicor de cana-de-açúcar B B B - B B Bmetanol B B B - B B Bmercúrio F F B - B B Bnitrato de amônia R F - - B B Bnitrato de sódio B R B B R B Bóleo combustível - B B - B - Bóleo combustível (ácido) - - B - - - -óleo de algodão B - B - B B Bóleo de linhaça B B B - B B Bóleo lubrificante refinado B B B - B - Bóleo de milho B - B - B B Bóleos minerais B B B - B B Bóleo de soja - - - - B B -oxigênio, frio B B B - B B Boxigênio, até 260°C B B B - B B Boxigênio, 260 a 540°C - F B - B B -oxigênio, mais de 540°C F F F B F F Fperóxido de hidrogênio B F R R B B Fperóxido de sódio B - B B B B -petróleo cru, até 540°C B - - - B B Bpetróleo cru, mais de 540°C F F F F F F Fpropano - - B - B B Bquerosene - B B - B B Bsabão - - B - B B Bsilicato de sódio F - B B - B Bsolventes clorados, secos B B B - B - Bsolventes clorados, úmidos F F B - - - Fsulfato de alumínio - R R - R R Fsulfato de amônia - R B - B B Bsulfato de cobre F - B - B B Fsulfato de magnésio - B B - B B Bsulfato de níquel F F - - B B -sulfato de potássio B B B B R R Bsulfato de sódio - B R B B B B

ANEXO 6.3 (Continuação)

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

B: boa resistência — R: resistência regular — f: pouca resistência

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

Capítulo 6 - Materiais para Juntas Metálicas

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fLUIDO A C M N 4 6 Ssulfato de zinco - F B - B - -sulfato férrico F F F F R B Fsulfeto de sódio F F R R B B Bsulfito de bário - F B - B B -sulfito de hidrogênio, frio B F B B B B Bsulfito de hidrogênio, quente B F F F - - Fsulfito de sódio F F R R B B Btetracloreto de carbono - - B - - - -tolueno B - B - - - Btricloroetileno - - B - - - -uísque B - B - R B Fvapor, até 200°C B B B B B B Bvapor, até400°C - - - - B B Bvapor, mais de 400°C F F F F B B Fvinagre - - B - R B -vinho B - B - R B F

ANEXO 6.3 (Continuação)

RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS

B: boa resistência — R: resistência regular — f: pouca resistência

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

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CAPÍTULO

7

JUNTAS METALfLEX®

1. O QUE É UMA JUNTA METALfLEX®

É uma espiral constituída de uma fita metálica pré-formada e de um enchimento com material macio que, interagindo, proporcionam a vedação. Quando é realizado o es-magamento inicial da junta o enchimento escoa preenchendo as imperfeições do flange. A fita metálica tem a função de dar resistência mecânica.

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O seu formato em ‘V’ como um anel “chevron” permite à junta reagir como uma mola se acomodando 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. As juntas Metalflex® são cada vez mais utilizadas cobrindo ampla faixa de aplicação, oferecendo uma vedação eficiente. Capaz de suportar pressões e temperaturas elevadas a custo bas-tante reduzido. Este capítulo apresenta as principais normas técnicas, valores para projeto e outras informações relacionadas às juntas Metalflex®.

2. MATERIAIS

2.1. fITA METÁLICA

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

• Aço inoxidável AISI 304: é o material mais usado devido ao seu preço e características de resistência à corrosão.• Aço inoxidável AISI 316• Aço inoxidável AISI 317.• Aço inoxidável AISI 321.• Monel.

As características principais e recomendações de uso destes materiais estão no Capítulo 6 deste livro.

2.2. ENCHIMENTO

O enchimento é responsável pela selabilidade da junta, para isso devem ser usados materiais com elevada capacidade de vedação. O acabamento do enchimento para que a junta tenha uma boa performance deve ficar faceando ou um pouco acima da fita metálica. O enchimento abaixo da fita metálica não entra em contato com a superfície do flange, deixando, portanto, de desempenhar a sua função na junta. Por outro lado, com excesso de enchimento, a junta perde a sua resistência a altas pressões.

2.2.1. GRAfITE fLEXÍVEL - GRAfLEX®

As características de baixa permeabilidade, conformabilidade, estabilidade tér-mica e resistência química tornaram este material o mais empregado como enchimento de juntas, especialmente as Metalflex®. A Grafite Flexível apresenta elevada resistência química, incluindo ácidos e bases orgânicos e inorgânicos, solventes, cera quente e óleos. Não é recomendável para compostos extremamente oxidantes, como ácido nítrico concentrado, soluções de cromo e permanganato, ácido clórico e metais alcalinos líquidos.

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Em atmosferas neutras ou redutoras, pode trabalhar de -200° C a 3 000° C. Tem-peraturas acima de 450° C em atmosferas oxidantes, incluindo o ar, degradam o material. Neste caso, é necessário confinamento da junta, protegendo a grafite flexível do contato direto com o meio oxidante. A temperatura limite de operação para vapor de água e hidrocarbonetos ricos em hidrogênio é de 450o C. Nesta temperatura, o trabalho com gás de combustão com 20% de oxigênio ou atmosfera redutora ou neutra, com peso molecular do fluido maior que o ar, não é recomendável. A grafite reage com o oxigênio do ar, consumindo da parte externa para o interior da junta.

2.2.2. GRAfITE fLEXÍVEL PARA ALTAS TEMPERATURAS - GRAfLEX® HT

Para atender as necessidades de aplicações em elevadas temperaturas foi desen-volvido o Graflex® HT, que possui na sua composição inibidores de oxidação, permitindo trabalho em temperaturas até 650° C.

2.2.3. PTfE

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

2.2.4. MICAfLEX®

O enchimento Micaflex® foi desenvolvido para permitir a aplicação de juntas espirais em temperatura de trabalho até 1 0000 C. É fabricado a partir de lâminas de mica com ligante inorgânico. É resistente à maioria dos produtos químicos tais como solventes, ácidos, bases, produtos orgânicos e hidrocarbonetos. O enchimento de Micaflex® é normalmente usado em conjunto com o Graflex® HT, aliando a excelente selabilidade deste com a elevada resistência à temperatura do Micaflex®, que atua como barreira anti-oxidante.

2.3. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO

A Figura 7.1 mostra uma junta espiral com a guia de centralização e o anel inter-no. Não entrando em contato direto com o fluido, a guia de centralização é normalmente fabricada em aço carbono AISI 1010/1020. As guias de centralização em aço carbono, recebem acabamento a uma junta espiral anti-corrosão, que pode ser pintura ou algum tipo de galvanização. Quando os flanges forem em aço inoxidável pode-se usar a guia de centralização no mesmo material do flange para evitar a sua contaminação pelo aço carbono. Em ambientes extremamente agressivos ou em criogenia também é recomendado o uso da guia externa em aço inoxidável.

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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2.4. ANEL INTERNO

Para evitar o esmagamento excessivo das juntas de alta pressão, devido à força de aperto dos parafusos, é necessário a colocação de anel interno, conforme mostrado na Figura 7.1. O seu uso também é necessário quando se deseja reduzir a turbulência do fluido na região de transição entre os flanges. Recomenda-se também o uso de anel interno em linhas sujeitas a golpes de aríete, vibração ou trabalho com vácuo.As juntas com enchimento em PTFE apresentam a tendência de flambagem do diâmetro interno, devido às características de incompressibilidade do PTFE. Para evitar esta flam-bagem, que pode reduzir consideravelmente a selabilidade da junta, é obrigatório 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, podem apresentar tendência à flambagem do diâmetro interno. Por esta razão está cada vez mais difundido o uso do anel interno, nas juntas com enchimento em Graflex®.Para evitar danos no transporte e manuseio recomenda-se o uso do anel interno em juntas com diâmetro interno maior que 1 000 mm. Juntas classe de pressão maior que 600 psi também é recomendável usar anel interno para evitar a flambagem da junta. A espessura do anel interno é a mesma da guia de centralização e usualmente fabricado no mesmo material da fita metálica da junta.

3. DENSIDADE

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

Figura 7.1

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4. DIMENSIONAMENTO

O projeto de juntas para flanges não normalizados deve ser feito de modo que a espiral esteja sempre em contato com as superfícies dos flanges. Se a espiral for menor que o diâmetro interno, ou maior que a face do flange, pode haver a sua quebra, prejudicando a vedação, ou, até mesmo, provocando vazamentos. Se a espiral se projetar para dentro do diâmetro interno do flange, pedaços podem ser carregados pelo fluido, danificando os equipamentos. As recomendações a seguir, devem ser usadas ao dimensionar juntas espirais 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.

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

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

5. ESPESSURA

As espessuras de fabricação disponíveis para fabricação de juntas Metalflex® são 3.2 mm (1 /8”), 4.45 mm (0. 175”), 4.76 mm, (3/16”) e 6.4 mm (1/4”). Após o esmagamento, a espessura final da junta deve ficar de acordo com a Tabela 7.1. A espessura final indicada é a que a experiência mostrou ser a faixa ótima para uma máxima resiliência da junta.

Tabela 7.1Espessura das Juntas

Espessura de fabricação - mm (pol) Espessura após esmagamento - mm3.2 (1/8 ) 2.3 a 2.5

4.45 (0.175 ) 3.2 a 3.4 4.76 (3/16 ) 3.2 a 3.4

6.4 (¼) 4.6 a 5.1

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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6. LIMITAÇÕES DIMENSIONAIS E DE ESPESSURA

As juntas Metalf lex® podem ser fabricadas em diâmetros de 12 mm (1/2”) a 3 800 mm (150”). Juntas com dimensões fora do recomendado nesta tabela apre-sentam grande instabilidade e são de fabricação e manuseio difíceis. Para evitar danos no transporte e manuseio recomenda-se o uso do anel interno em juntas com diâmetro interno maior que 1 000 mm.

Tabela 7.2Limitações Dimensionais das Juntas

Espessura (mm) Diâmetro interno máximo (mm) Largura máxima (mm)3.2 1 000 13

4.45 ou 4.76 1 800 256.4 3 800 32

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 mm Diâmetro interno máximo mm Largura máxima - mm 3.2 500 16

4.45 ou 4.76 1 100 206.4 3 000 20

7. TOLERÂNCIAS DE fABRICAÇÃO

As tolerâncias de fabricação para juntas não normalizadas estão indicadas na Tabela 7.4.

Tabela 7.4Tolerâncias de fabricação

Diâmetro interno - mmTolerância no diâmetro - mm

interno externoaté 250 -.0.8,.+.1.2 -.1.2,.+.0.8

250 a 700 -.0.8,.+.1.6 -.1.6,.+.0.8acima de 700 ± 1.6 ± 1.6

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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 ou com 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® dependem da ação conjunta da fita metálica e do enchimento para uma vedação eficiente. Quando a junta é esmagada, o enchimento “escoa”, preenchendo as imperfeições dos flanges. 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 fazer escoar o enchimento e obter uma vedação adequada. Embora possam ser usadas com a maioria dos acabamentos encontrados nos flanges comerciais, a experiência indica os seguintes acabamentos como os mais adequados:

Aplicação Acabamento dos flanges - Ra µ m µ pol

Uso geral 6.3 250fluidos perigosos ou gases 3.2 125

Trabalho em vácuo 2.0 80

Tabela 7.5Acabamento da Superfície de Vedação

Importante: as superfícies de vedação dos flanges não podem ter riscos ou marcas radiais, isto é, que se estendam do diâmetro interno ao externo. A existência de irregularidade 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 210 MPa (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 como circular, oval, diamante, quadrada, retangular ou outras. Anéis de centralização ou de reforço interno, podem ser incorporados às juntas, para melhor adequá-las às condições específicas de cada equipamento ou tubulação. Os diversos tipos de juntas, suas aplicações típicas e particularidades de fabri-cação estão detalhados nas páginas seguintes.

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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11. JUNTAS TIPO 911

É o tipo mais simples, consistindo apenas da espiral circular, sem anel de centra-lização. As juntas Metalflex® 911 são usadas principalmente em flanges Norma ASME 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.

ø Ee

ø Ie

ø Ie

ø Ee

Figura 7.2

Figura 7.3

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11.1. TIPO 911-M

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

Figura 7.4

11.2. TIPO 911-T

Divisões de dupla camisa metálica são soldadas à espiral de vedação (Figura 7.5 ). As travessas são fabricadas com o mesmo material da espiral e fixadas por solda plasma. Para reduzir a força de esmagamento, a espessura das travessas é normalmente um pouco menor que a da espiral. Este tipo de junta oferece uma selabilidade maior do que a junta para trocador de calor convencional (dupla-camisa), principalmente quando o enchimento da espiral é de Grafite Flexível. Entretanto, o rigoroso controle do aperto (torque), manuseio e instalação exigem cuidados especiais limitando a sua aplicação.

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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12. JUNTAS DE ACORDO COM A NORMA ASME B16.20

Diversos países desenvolveram normas dimensionais para este tipo de junta. A Norma ASME B16.20 tem sido a mais empregada, pois foi dimensionada para os flanges ASME B16.5 e B16.47. Em 30 de março de 1993 a American Society of Mechanical En-gineers (ASME), o American Petroleum Institute (API) e o American National Standards Institute (ANSI), publicaram nova edição da Norma ASME B16.20. Nesta edição foram incluídas as características construtivas e dimensionais das juntas Metalflex que foram anteriormente especificadas na Norma API 601, que deixou de ser publicada. Usadas mundialmente, as juntas fabricadas obedecendo às recomendações da Norma ASME B16.20 são produzidas em grandes quantidades e facilmente encontradas em estoque. Possuem custo muito reduzido, quando comparado com juntas de desem-penho 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 primeira opção de projeto. O uso de outro tipo de junta metálica só deve ser recomendado se as condições específicas da aplicação o exigirem.

12.1. APLICAÇÃO

As juntas ASME B16.20 estão dimensionadas para uso em flanges ASME/ANSI B16.5, ASME B16.47, Série A e Série B. Portanto, ao especificar uma junta Metalflex® para estes tipos de flanges, não é necessário dimensioná-la. Basta apenas especificar os materiais, que devem ser compatíveis com o fluido a ser vedado e determinar qual a classe de pressão e o diâmetro nominal. Nos Anexos 7.1 e 7.3, no final deste capítulo, estão as dimensões e recomendações de uso.

Figura 7.5

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141

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. • 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 usadas até quatro voltas soltas de fita metálica. Estas voltas soltas não são incluídas ao determinar o diâmetro externo da espiral.

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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12.4. 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. • 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.

12.5. CÓDIGOS DE CORES

O perfil do anel de centralização deve ser pintado, de modo a facilitar a identifi-cação das juntas no estoque. A identificação do material da fita metálica deve ser pintada continuamente em todo em todo o perfil do anel de centralização. O material do enchi-mento é identificado com um mínimo de quatro listas igualmente espaçadas ao longo do perfil. As cores obedecem às tabelas 7.6 e 7.7.

Tabela 7.6Código de Cores da fita Metálica

fita metálica CorAISI 304 / AISI 304L AmareloAISI 316 / AISI 316L Verde

AISI 347 AzulAISI 321 Turquesa

Monel LaranjaNíquel Vermelho

Aço carbono PrataInconel Ouro

Enchimento CorPTfE branca

Grafite Flexível - Graflex® cinza Micaflex® azul claro

Tabela 7.7Código de Cores do Enchimento

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13. OUTRAS NORMAS

Para a fabricação de junta Metalflex, são também usadas normas de outros países, como Alemanha (DIN), Japão (JIS) e Inglaterra (BS) . A dimensões para Norma DIN estão mostradas no Anexo 7.7. As demais tem pouca aplicação no Brasil, por esta razão não serão abordadas neste livro.

14. DIMENSIONAMENTO DE JUNTAS TIPO 913 ESPECIAIS

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

Figura 7.7

14.1. ESPIRAL

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

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

• 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 Norma ASME B16.20, recomenda-se 4.45 mm, sempre que possível. As limitações dimensionais para a espessura, estão no Item 6 deste capítulo:

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

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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Diâmetro interno da guia (mm) Largura mínima (mm)Até 250 5

250 ou maior 10

Diâmetro interno da guia (mm) Largura mínima (mm)Até 250 5

250 ou maior 10

Tabela 7.8Guia de Centralização - Limitações Dimensionais

Tabela 7.9Anel Interno - Limitações Dimensionais

14.2. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO

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

3.2 mm (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 mínima das guias de cen-tralização, conforme indicado na Tabela 7.8.

14.3. ANEL INTERNO

• Espessura: 3.2 mm (1/8”).• Diâmetro interno: igual ao diâmetro interno do flange ou da tubulação• Diâmetro externo: igual ao diâmetro interno da espiral mais 3.2 mm (1/8”).• Limitações dimensionais: em virtude de dificuldades de fabricação e da estabilidade

do conjunto espiral-anel interno, existem limitações na largura mínima dos anéis internos, conforme indicado na Tabela 7.9.

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15. JUNTAS TIPO 914

São espirais em formas não circulares, tais como: oval, retangular e quadrada de cantos arredondados, diamante, oblonga e pêra, conforme mostrado na Figura 7.8.

Figura 7.8

15.1. APLICAÇÃO

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

15.2. DIMENSIONAMENTO

Não existe uma norma específica para este tipo de junta, devendo o projetista, ao dimensionar, de acordo com os requesitos específicos do projeto. Devido à forma irregular das juntas, para fabricação é sempre necessário o for-necimento de desenho. Se possível, amostra de fornecimento anterior, ou, até mesmo, a tampa ou peça onde a junta será aplicada.

15.3. ESPESSURA

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

Circular

Oval Diamante Pêra

Oblonga Quadrada ouRetangular

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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15.4. JUNTAS PARA PORTAS DE VISITA DE CALDEIRAS

A maioria dos fabricantes de caldeiras, utiliza os mesmos tamanhos de manhole e handhole nos seus equipamentos. Desta forma, mesmo não havendo uma padronização, algumas juntas ovais são consideradas padrão industrialmente. As dimensões, em pole-gadas, destas juntas, estão mostradas no Anexo 7.4.

Figura 7.9

Tipo 914 - Balão de Caldeira

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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, 60032404860708699121149178210264318375406464527578686

900, 1500, 250032404860708699121149178210257311368400457521572679

Diâmetro externo da junta por classe de pressãomilímetrosDiâmetro

Nominal

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

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1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

15019253248547083102127156183233287340372422475526629

30019253248547083102127156183233287340372422475526629

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)121148175226275327362413470521629

60019253248547083102121148175226275327362413470521629

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)95121148175222276324356413464521629

15001925324048597092121143171216267324362406464514616

25001925324048597092118143171216270318(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro interno da junta por classe de pressãomilímetros

NOTAS: 1. Não existem juntas classe 400 de ½” a 3” (use classe 600), nem classe 900 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 em PTFE 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 : ± 0.127 mm – medido na fita metálica, não incluindo o enchimento que pode se projetar um pouco acima da fita metálica • diâmetro externo da junta: de ½” a 8” : ± 0.762 mm de 10” a 24” : + 1.524 mm – 0.762 mm • diâmetro interno da junta: de ½” a 8” : ± 0.406 mm de 10” a 24” : ± 0.762 mm

Anexo 7.1 (Continuação)

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

DiâmetroNominal

Page 150: Livro Tecnico de Juntas Rev05

149

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

1504857677686105124137175197222279340410451514549607718

3005467738395111130149181216251308362422486540597654775

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)178213248305359419483537594648768

6005467738395111130149194241267321400457492565613683791

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)168207248289359435499521575638699838

15006470808999143165175210254283353435521578641705756902

2500707686105118146168197235279318387476549(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro externo do anel de centralização por classe de pressãomilímetrosDiâmetro

Nominal

NOTAS: 1. Não existem juntas classe 400 de ½” a 3” ( use classe 600 ), nem classe 900 de ½” a 2 ½” (use classe 1500) e classe 2500 de 14” ou maior. 2. Tolerância do diâmetro externo do anel de centralização: ± 0.762 mm

Anexo 7.1 (Continuação)

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

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 151: Livro Tecnico de Juntas Rev05

150

DiâmetroNominal

1/23/41

1 1/41 1/2

22 1/2

3456810121416182024

1501421273844566781

106132157216268318349400449500603

3001421273844566781

106132157216268318349400449500603

400(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)106132157210260318349400449500603

6001421273844566781

106132157210260318349400449500603

900(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)81

106132157197246292321375425483591

15001421273341526481

106132157197246292321368425476578

25001421273341526481

106132157197246292(1)(1)(1)(1)(1)

Diâmetro interno do anel interno por classe de pressãomilímetros

NOTAS: 1. Não existem juntas 400 de ½” a 3” (use classe 600), nem classe 900 de ½” a 2 1/2” (use classe 1500) e classe 2500 de 14” ou maior. 2. A espessura do anel interno deve ser de 3.00 mm a 3.33 mm 3. Tolerâncias no diâmetro interno: de 1 ¼” a 3”: ± 0.762 mm 4” e maiores: ± 1.524 mm

Anexo 7.1 (Continuação)

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

Page 152: Livro Tecnico de Juntas Rev05

151

Anexo 7.2

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

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãomilímetros

150 300 400DI DE DA DI DE DA DI DE DA

26 673 705 775 686 737 835 686 737 83228 724 756 832 737 787 899 737 787 89230 775 806 883 794 845 953 794 845 94632 826 861 940 851 902 1 007 851 902 1 00334 876 911 991 902 953 1 057 902 953 1 05436 927 969 1048 956 1 007 1 118 956 1 007 1 11838 978 1 019 1 111 978 1 016 1 054 972 1 022 1 07340 1 029 1 070 1 162 1 022 1 070 1 115 1 026 1 076 1 12742 1 080 1 124 1 219 1 073 1 121 1 165 1 076 1 127 1 17844 1 130 1 178 1 276 1 130 1 181 1 219 1 130 1 181 1 23246 1 181 1 229 1 327 1 178 1 229 1 273 1 194 1 245 1 28948 1 232 1 280 1 384 1 235 1 286 1 324 1 245 1 295 1 34650 1 283 1 334 1 435 1 295 1 346 1 378 1 295 1 346 1 40352 1 334 1 384 1 492 1 346 1 397 1 429 1 346 1 397 1 45454 1 384 1 435 1 549 1 403 1 454 1 492 1 403 1 454 1 51856 1 435 1 486 1 607 1 454 1 505 1 543 1 454 1 505 1 56858 1 486 1 537 1 664 1 511 1 562 1 594 1 505 1 556 1 61960 1 537 1 588 1 715 1 562 1 613 1 645 1 568 1 619 1 683

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 153: Livro Tecnico de Juntas Rev05

152

Anexo 7.2 (Continuação)

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

NOTAS: 1. Anéis internos são requeridos em todas as juntas com enchimento em PTFE e nas juntas classe 900. 2. Tolerância em Polegadas • espessura da espiral: ± 0.127 mm – medido na fita metálica, não

incluindo o enchimento que pode se projetar um pouco acima da fita metálica

• diâmetro externo da junta : ± 1.524 mm • diâmetro interno da junta de 26” a 34” : ± 0.762 mm • 36” e maiores : ± 1.27 mm • diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.762 mm

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãomilímetros

600 900DI DE DA DI DE DA

26 686 737 867 686 737 88328 737 787 914 737 787 94630 794 845 972 794 845 1 01032 851 902 1 022 851 902 1 07334 902 953 1 073 902 953 1 13736 956 1 007 1 130 959 1 010 1 20038 991 1 041 1 105 1 035 1 086 1 20040 1 048 1 099 1 156 1 099 1 149 1 25142 1 105 1 156 1 219 1 149 1 200 1 30244 1 162 1 213 1 270 1 207 1 257 1 36946 1 213 1 264 1 327 1 270 1 321 1 43548 1 270 1 321 1 391 1 321 1 372 1 48650 1 321 1 372 1 448

Não existem flangesclasse 900 de 50” e maiores.

52 1 372 1 422 1 49954 1 429 1 480 1 55656 1 480 1 530 1 61358 1 537 1 588 1 66460 1 594 1 645 1 734

Page 154: Livro Tecnico de Juntas Rev05

153

Anexo 7.2 (Continuação)

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

NOTAS: 1. Espessura do anel interno: de 3.00 mm a 3.33 mm. 2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 3.048 mm.

DiâmetroNominal

Diâmetro interno dos anéis internos por classe de pressãomilímetros

150 300 400 600 90026 654 654 660 648 66028 705 705 711 699 71130 756 756 756 756 76232 806 806 813 813 81334 857 857 864 864 86436 908 908 918 918 92138 959 953 953 953 1 01040 1 010 1 003 1 000 1 010 1 06042 1 060 1 054 1 051 1 067 1 11144 1 111 1 105 1 105 1 111 1 15646 1 162 1 153 1 168 1 162 1 21948 1 213 1 210 1 207 1 219 1 27050 1 264 1 245 1 257 1 270

Não existem flanges

classe 900 de 50” e maiores.

52 1 314 1 321 1 308 1 32154 1 359 1 353 1 353 1 37856 1 410 1 403 1 403 1 42958 1 461 1 448 1 454 1 47360 1 511 1 524 1 518 1 530

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 155: Livro Tecnico de Juntas Rev05

154

Anexo 7.3

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

Diâme-tro

Nominal

Dimensões das juntas por classe de pressãomilímetros

150 300 400DI DE DA DI DE DA DI DE DA

26 673 704 725 673 711 772 667 699 74628 724 749 776 724 762 826 715 749 80030 775 800 827 775 813 886 765 806 85732 826 851 881 826 864 940 813 861 91134 876 908 935 876 914 994 867 911 96236 927 959 988 927 965 1 048 918 965 1 02238 975 1010 1 045 1 010 1 048 1 099 972 1 022 1 07340 1 022 1 064 1 096 1 060 1 099 1 149 1 026 1 076 1 12742 1 080 1 115 1 146 1 111 1 149 1 200 1 076 1 127 1 17844 1 124 1 165 1 197 1 162 1 200 1 251 1 130 1 181 1 23246 1 181 1 224 1 256 1 216 1 254 1 318 1 194 1 245 1 28948 1 232 1 270 1 307 1 264 1 311 1 369 1 245 1 295 1 34650 1 283 1 326 1 357 1 318 1 356 1 419 1 295 1 346 1 40352 1 334 1 376 1 408 1 369 1 407 1 470 1 346 1 397 1 45454 1 384 1 422 1 464 1 403 1 454 1 530 1 403 1 454 1 51856 1 445 1 478 1 515 1 480 1 524 1 594 1 454 1 505 1 56858 1 500 1 529 1 580 1 535 1 573 1 656 1 505 1 556 1 61960 1 557 1 586 1 630 1 589 1 630 1 707 1 568 1 619 1 683

Page 156: Livro Tecnico de Juntas Rev05

155

Anexo 7.3 (Continuação)

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

NOTAS: 1. Anéis internos são requeridos em todas as juntas com enchimento em PTFE e nas juntas classe 900. 2. Tolerância em Polegadas • espessura da espiral: ± 0.127 mm – medido na fita metálica, não

incluindo o enchimento que pode se projetar um pouco acima da fita metálica

• diâmetro externo da junta : ± 1.524 mm • diâmetro interno da junta de 26” a 34” : ± 0.762 mm • 36” e maiores : ± 1.27 mm • diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.762 mm

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãomilímetros

600 900DI DE DA DI DE DA

26 664 715 765 692 749 83828 705 756 819 743 800 90230 778 829 880 806 857 95932 832 883 933 864 914 1 01634 889 940 997 921 972 1 07336 940 991 1 048 946 997 1 12438 991 1 041 1 105 1 035 1 086 1 20040 1 048 1 099 1 156 1 099 1 149 1 25142 1 105 1 156 1 219 1 149 1 200 1 30244 1 162 1 213 1 270 1 207 1 257 1 36946 1 213 1 264 1 327 1 270 1 321 1 43548 1 270 1 321 1 391 1 321 1 372 1 48650 1 321 1 372 1 448

Não existem flangesclasse 900 de 50” e maiores.

52 1 372 1 422 1 49954 1 429 1 480 1 55656 1 480 1 530 1 61358 1 537 1 588 1 66460 1 594 1 645 1 734

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 157: Livro Tecnico de Juntas Rev05

156

NOTAS: 1. Espessura do anel interno: de 3.00 mm a 3.33 mm. 2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 3.048 mm.

Anexo 7.3 (Continuação)

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

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas por classe de pressãomilímetros

150 300 400 600 90026 654 654 660 648 66028 705 705 711 699 71130 756 756 756 756 76832 806 806 813 813 81334 857 857 864 864 86436 908 908 918 918 92138 959 953 953 953 1 01040 1 010 1 003 1 000 1 010 1 06042 1 060 1 054 1 051 1 067 1 11144 1 111 1 105 1 105 1 111 1 15646 1 162 1 153 1 168 1 162 1 21948 1 213 1 210 1 207 1 219 1 27050 1 264 1 245 1 257 1 270

Não existem flanges

classe 900 de 50” e maiores.

52 1 314 1 321 1 308 1 32154 1 359 1 353 1 353 1 37856 1 410 1 403 1 403 1 42958 1 461 1 448 1 454 1 47360 1 511 1 524 1 518 1 530

Page 158: Livro Tecnico de Juntas Rev05

157

Anexo 7.4Dimensões para juntas 914

A111111111111111111

11 ¼1212121212121212

B141414151515151515

15 ½1616161616161616

3/41

1 ¼½¾¾1

1 ¼1 ¼¾

5/16½¾

7/811

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

Tipo 914 - Balão de Caldeira

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 159: Livro Tecnico de Juntas Rev05

158

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

ø Ee

ø Ie

½¾1

1 ¼1 ½2

2 ½3

3 ½456810121416182024

Ie1

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 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

Ie1

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 ¾16 ¾19 ¼

2125 ¼

Ee1 3/8

1 11/16

1 7/8

2 ¼2 ½3 ¼3 ¾4 5/8

5 1/8

5 11/16

6 13/16

81012

14 ¼15 ½17 5/8

20 1/8

2226 ¼

Grande Pequena

Espessura padrão: 3.2 mm (1/8”).

DiâmetroNominal

Dimensões das juntas - polegadas

Page 160: Livro Tecnico de Juntas Rev05

159

¼½¾1

1 ¼1 ½2

2 ½3

3 ½456810121416182024

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

Capítulo 7 - Juntas Metalflex

Page 161: Livro Tecnico de Juntas Rev05

160

Anexo 7.7

Dimensões de Juntas 913 e 913M Norma EN 1514-2

Dimensões das juntas - milímetros

DN D1 D2D3 - PN D4 - PN

PN 10 a PN 40

PN 63 a PN 100 PN 10 PN 16 PN 25 PN

40 PN 63 PN100

10 15 23.6 36.4 36.4 48 48 48 48 58 5815 19 27.6 40.4 40.4 53 53 53 53 63 6320 24 33.6 47.4 48.4 63 63 63 63 74 7425 30 40.6 55.4 56.4 73 73 73 73 84 8432 39 49.6 66.4 67.4 84 84 84 84 90 9040 45 55.6 72.4 74.4 94 94 94 94 105 10550 56 67.6 86.4 88.4 109 109 109 109 115 12165 72 83.6 103.4 106.4 129 129 129 129 140 14680 84 96.6 117.4 120.4 144 144 144 144 150 156

100 108 122.6 144.4 148.4 164 164 170 170 176 183125 133 147.6 170.4 174.4 194 194 196 196 213 220150 150 176.6 200.4 205.4 220 220 226 226 250 260200 209 228.6 255.4 263.4 275 275 286 293 312 327250 262 282.4 310.4 319.4 330 331 343 355 367 394300 311 331.6 360.4 369.4 380 386 403 420 427 461350 355 374.6 405.4 413.4 440 446 460 477 489 515400 406 425.6 458.4 466.4 491 498 517 549 546 575450 452 476.6 512.4 - 541 558 567 574 - -500 508 527.6 566.4 572.4 596 620 627 631 660 708600 610 634.6 675.4 683.4 698 737 734 750 768 819700 710 734.0 778.5 786.5 813 807 836 - 883 956800 811 835.0 879.5 887.5 920 914 945 - 994 -900 909 933.0 980.5 990.5 1 020 1 014 1 045 - 1 114 -

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161

CAPÍTULO

8

JUNTAS METALBEST®

1. O QUE É UMA JUNTA METALBEST®

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

Figura 8.1

Page 163: Livro Tecnico de Juntas Rev05

162

2. METAIS

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

3. ENCHIMENTO

O material padrão de enchimento é o Graflex®. Dependendo das condições operacionais, também podem ser usados como enchimento: um metal, papelão de fibra 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 camisa metálica (Figura 8.2). Usada em aplicações onde a pressão de esmagamento e largura máxima, são limitadas. Pode ser fabricada em formato circular ou oval. A largura máxima é de 6.4 mm (1/4”) e a espessura padrão é de 2.4 mm (3/32”).

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163

Figura 8.2

5.2. TIPO 923

Constituída de uma dupla-camisa metálica sobre o enchimento macio (Figura 8.3). Suas aplicações mais típicas são as juntas para Trocador de Calor. Produzidas sob encomenda, não existe praticamente nenhum limite de diâmetro ou forma para a sua fabricação. Na Seção 6 deste Capítulo estão as principais características das juntas para Trocador de Calor. As juntas Tipo 923 também são empregadas em flanges de grandes diâmetros em reatores de indústrias químicas.

Outra aplicação são as tubulações de gases de alto-forno das siderúrgicas. As principais caraterísticas destas aplicações são a alta temperatura, baixa pressão e flanges com empenamentos e irregularidades. As juntas são de espessura de 4 mm a 6 mm para compensar estes problemas.

Figura 8.3

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

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164

5.3. TIPO 926

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

Figura 8.4

5.4. TIPO 929

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

Figura 8.5

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165

6. JUNTAS PARA TROCADORES DE CALOR

6.1 TIPOS DE TROCADORES DE CALOR

Existem inúmeros tipos de Trocadores de Calor, muitos deles tão incorporados ao nosso dia-a-dia que sequer os apreciamos. Por exemplo, os radiadores dos automóveis ou os aquecedores a gás da residências (boilers). Todos estes são dispositivos que promovem a troca de calor entre um fluido e outro, fazendo o resfriamento (água do radiador) ou aquecimento (água do boiler), conforme a necessidade do processo. Nas indústrias são usados diversos tipos de trocadores de calor, alguns deles pos-suem nomes específicos como os radiadores, caldeiras, resfriadores (chilers), etc. Quando falamos de forma genérica, Trocador de Calor, podemos estar nos referindo a qualquer destes aparelhos. Entretanto, na maioria das indústrias, se interpreta como uma referência ao Trocador de Calor tipo “Shell and Tube”. Como o próprio nome indica são aparelhos com um casco (shell) e tubos. Um dos fluidos circula entre o casco 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 fabricados de acordo com a Norma “Standards of the Tubular Exchanger Manufactures Associa-tion – 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, con-siderado serviço severo. São especificadas juntas dupla camisa (923, 926 ou 927) ou metal sólido (940, 941 ou 942) para os cabeçotes flutuantes internos, para pressões de 300 psi ou maior e para todas as juntas em contato com hidrocarbonetos.• Classe B: para uso na indústria química em geral. São especificadas juntas du-pla camisa (923, 926 ou 927) ou metal sólido (940, 941 ou 942) para os cabeçotes flutuantes internos e para pressões de 300 psi ou maior. Nas juntas externas é permitido o uso de juntas não metálicas, desde que haja compatibilidade térmica e química com o fluido.• Classe C: para serviço considerado moderado na indústria em geral. São reco-mendados 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 ser fabricadas nas mais diversas formas, tamanhos e com divisões para trocadores de várias passagens. A vedação primária é obtida no diâmetro interno, onde existe a superposição dos materiais. Neste ponto, a espessura é maior antes do esmagamen-to e a junta mais densa após o aperto, ocorrendo o maior escoamento do material e favorecendo a vedação. O lado externo da junta, que também possui espessura maior, atua como vedação secundária. A parte central da junta não participa decisivamente na vedação.

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

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166

A Figura 8.6 mostra como a junta deve ser instalada em flange lingüeta e ranhura. As juntas tipo 923 tem sido gradualmente substituídas por juntas tipo Campro-file, conforme detalhado no Capítulo 9 deste livro. Quando o trocador de calor trabalha com grandes flutuações ou diferenciais de temperatura entre o casco e os tubos a junta é submetida a tensões de cisalhamento causadas pela dilatação diferencial dos flanges. Estas tensões deformam a junta provocando grande relaxamento e eventualmente vazamentos.

Figura 8.6

Nos projetos mais antigos acreditava-se que a selabilidade podia ser melhorada com a usinagem de um nubbin, que é um ressalto de 0.4 mm (1/64”) de altura por 3.2mm (1/8”) de largura, em uma das faces dos flanges. A Figura 8.7 mostra a disposição da junta instalada em flange lingüeta e ranhura com ressalto. Estudos recentes mostram que o nubbin não melhora a selabilidade e, na maioria dos casos, é prejudicial ao desempenho da junta.

Vedação Secundária

Vedação Primária

Vedação Secundária

Vedação Primária

Ressalto

Figura 8.7

Nota: para obter cópia dos estudos realizados pela Teadit com juntas para Trocadores de Calor, tais como: “O Efeito de Dilatação Diferencial e Eliminação de Nubbins”, entrar em contato através do e-mail: [email protected].

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167

6.4. MATERIAIS

As juntas para trocador de calor podem ser fabricadas na maioria dos metais dis-poníveis em chapas de 0.4 mm a 0.5 mm de espessura. A escolha do material da camisa externa deve levar em consideração, as condições operacionais e o fluido a ser vedado. Consultar o Capítulo 6 deste livro ao especificar os materiais para a camisa metálica. O material de enchimento mais usado é o Grafite Flexível, que estando totalmen-te encapsulado pelo metal, tem a sua oxidação bastante reduzida, mesmo em elevadas temperaturas. O PTFE também pode ser usado como enchimento quando o fluido não for compatível com o Graflex®. 6.5. JUNTAS fABRICADAS EM UMA SÓ PEÇA

A construção mais antiga das juntas de dupla camisa para trocador de calor, é a fabricação em uma só peça, conforme mostrado na Figura 8.8. Nesta construção existe um raio de concordância (ou de adoçamento) entre as divisões e o anel externo. Os raios de concordância mínimos estão mostrados na Tabela 8.1. Raios menores podem resultar em trincas no material, diminuindo a capacidade de vedação da junta.

Figura 8.8

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

Page 169: Livro Tecnico de Juntas Rev05

168

6.6. JUNTAS COM DIVISÕES SOLDADAS

As juntas com divisões soldadas, eliminam um dos grandes problemas das juntas 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 de con-cordância, permitindo a passagem do fluido. A vedação primária e secundária, conforme mostrado anteriormente, não existe, ficando a vedação restrita à vedação secundária. 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 a vedação primária e secundária em toda a junta, conforme mostrado na Figura 8.9. A selabilidade da junta é consideravelmente maior, reduzindo riscos de vazamento para o meio ambiente. As divisões devem assegurar a vedação entre as passagens do trocador de calor. No sistema de divisões soldadas, existe um pequeno vazamento que vai reduzir de 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 a vedação pri-mária e secundária. Estes pontos de solda são executados de maneira a não criar regiões mais resistentes ao esmagamento, tornando o aperto uniforme em todo o perímetro da junta.

Figura 8.9

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6.7. DIMENSIONAMENTO

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.

6.8. TOLERÂNCIAS DE fABRICAÇÃO

As tolerâncias devem obedecer às recomendações mostradas na Tabela 8.1 e Figura 8.10.

Tabela 8.1Tolerâncias de fabricação

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

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

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Figura 8.10

6.9. SOLDA DAS DIVISÕES

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

Figura 8.11

CORRETO ACEITAVEL INCORRETO

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7. JUNTAS TIPO 927 PARA TROCADORES DE CALOR

As juntas para Trocador de Calor tipo 927 (Figura 8.11) são constituídas de uma junta 923, com cobertura em ambas as faces de vedação com fita corrugada de Grafite Flexível Graflex® tipo TJH, conforme mostrado na Figura 8.12. O material de enchimento da junta também é o Graflex®. A construção da junta 923 é a mostrada no Seção 6 deste Capítulo, com as divisões soldadas. A cobertura de Graflex® aumenta sensivelmente a selabilidade da junta, prin-cipalmente se os flanges não estiverem em perfeito estado, o que é muito comum neste tipo de equipamento. Estudos mostram que a cobertura de Graflex®, embora propicie uma melhor selabilidade, não evita o relaxamento da junta nos processos onde ocorre a dilatação diferencial dos flanges.

Figure 8.12

Junta - 923Graflex - TJH

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

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Anexo 8.1

formatos de Juntas para Trocador de Calor

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Anexo 8.1 (Continuação)

formatos de Juntas para Trocador de Calor

Capítulo 8 - Juntas Metalbest

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175

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 comparada com a largura. São normalmente fabricadas a partir de uma chapa metálica, com a superfície 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, os materiais e acabamentos dos flanges e da junta devem ser cuidadosamente compatibilizados.

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

3. MATERIAIS

Qualquer metal disponível em chapas que possam ser cortadas, usinadas ou es-tampadas, pode ser usado. O tamanho das juntas é limitado pelas chapas, sendo necessário soldar para se conseguir dimensões maiores. As recomendações do Capítulo 6 deste livro, devem ser observadas ao especificar o material da junta.

4. ACABAMENTO DA SUPERfÍCIE DE VEDAÇÃO

Para um melhor desempenho, recomenda-se o uso de flanges com acabamento liso. A rugosidade deve ser de, no máximo, 1.6 µm Ra (63 µpol). Em nenhuma circuns-tância, o acabamento deve exceder a 3.2 µm Ra (125 µpol). Riscos ou marcas radiais no flange ou na junta são praticamente impossíveis de vedar com juntas metálicas sólidas.

5. TIPOS DE JUNTAS METÁLICAS

5.1. TIPO 940

São lisas e podem ser fabricadas em praticamente qualquer formato (Figura 9.2). São usadas quando não é necessária compressibilidade para compensar desalinhamen-tos, empenamentos ou irregularidades superficiais, e quando existe força nos parafusos suficiente para o seu esmagamento. Suas aplicações típicas são castelos de válvulas, trocadores de calor, prensas hidráulicas e flanges lingüeta e ranhura.

Figura 9.2

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Estas juntas, dependendo da liga ou metal usado na sua fabricação, possuem elevada capacidade de resistência ao esmagamento sendo difíceis de vedar. Os valores das pressões de esmagamento máxima e mínima em temperatura ambiente para diversos materiais estão mostradas na Tabela 9.1. A largura da superfície de vedação da junta deve ser, pelo menos, 1.5 vezes a sua 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 da junta 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 esmagamento disponível não é suficiente para vedar com uma junta tipo 940. Espessura mínima de fabricação: 3.2 mm.

Figura 9.3

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 179: Livro Tecnico de Juntas Rev05

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5.3. TIPO 943

Se as condições operacionais requerem o uso do tipo 941, mas os flanges precisam 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 de baixa pressão onde haja limitação de peso e espaço. A espessura da chapa deve ser de 0.2 mm a 1.0 mm, dependendo do metal e passo da corrugação. Em virtude da pequena espessura da chapa e das corrugações, a força para esmagar a junta é bem reduzida, se comparado as juntas tipo 940 e 941. É necessário um mínimo de 3 corrugações para a obtenção de uma vedação satisfatória. Uma pequena parte plana nos diâmetros interno e externo é recomendável para reforçar a junta. O passo das corrugações 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. Pressão máxima: 35 bar (500 psi).

Figura 9.5

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5.5. TIPO 905

É uma junta tipo 900 com uma lâmina de Grafite Flexível Graflex® colada em ambos os lados das corrugações (Figura 9.6). A espessura do metal é de 0.4 mm a 0.5 mm e o passo das corrugações, 4 mm, 5 mm ou 6 mm.

Figura 9.6

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

Figura 9.7

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

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6. RING-JOINTS

São anéis metálicas usinados de acordo com padrões estabelecidos pelo Ameri-can Petroleum Institute (API) e American Society of Mechanical Engineers (ASME), para aplicações em elevadas pressões e temperaturas. Uma aplicação típica dos Ring-Joints é em “Árvores-de-Natal” (Christmas-Tree) usadas nos campos de produção de petróleo (Figura 9.8). A vedação é obtida em uma linha de contato, por ação de cunha, causando elevadas pressões de esmagamento e, desta forma, forçando o material a escoar nesta região. A pequena área de vedação, com alta pressão de contato, resulta em grande confiabilidade. Entretanto, as superfícies de contato da junta e do flange devem ser cuidadosamente usinadas e acabadas. Alguns tipos são ativados pela pressão, isto é, quanto maior a pressão melhor a selabilidade.

Figura 9.8

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6.1. MATERIAIS

Os materiais devem ser forjados ou laminados. Fundidos não devem ser usados. A Tabela 9.2 mostra os materiais padronizados pela Norma ASME B 16.20 e API 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 Máxima Brinell

Dureza Máxima Rockwell B

Temperatura Máxima (°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 12° 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 rugosidade máxima de 1.6 µm Ra (63 µpol Ra), sem marcas de ferramentas, riscos ou outras irregularidades superficiais.

6.2. DUREZA

Recomenda-se que a dureza da junta seja sempre menor que a do flange, para não danificá-lo. Esta diferença deve ser de, pelo menos, 30 HB. Quando os materiais da junta

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

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182

e do flange tiverem dureza similar, é necessário fazer tratamento térmico na junta, para deixá-la com a menor dureza possível. Entretanto, em razão da composição das ligas, nem sempre é possível com o tratamento térmico conseguir esta diferença. Nesse caso, outras ligas para o flange e/ou para a junta devem ser especificadas.

6.3. DIMENSIONAMENTO E TOLERÂNCIAS DE fABRICAÇÃO

Ao especificar a aplicação de Ring-Joints, recomenda-se seguir as indicações das normas abaixo relacionadas, que fornecem as dimensões, tolerâncias e tabelas de aplicação.• 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 e tolerâncias dos anéis conforme Norma ASME B16.20.

6.4. TIPOS DE ANÉIS RING-JOINT

6.4.1. TIPO 950

É o tipo que foi padronizado originalmente (Figura 9.9). Desenvolvimentos pos-teriores resultaram em outras formas. Se o flange for projetado usando as versões mais antigas das normas, com canal oval de alojamento do Ring Joint, então deve ser usado somente o tipo 950.

Figura 9.9

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6.4.2. 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 versões mais recentes das normas ASME (ANSI) e API, possuem canal com perfil projetado para receber os tipos 950 e 951.

Figura 9.10

6.4.3. TIPO RX

Possui forma especialmente projetada para usar a pressão interna como auxílio à 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 ou equipamento, aumenta, o mesmo acontece com a força de contato entre a junta e o flange, elevando, desta forma, a eficiência da vedação. Esta característica de projeto, torna este tipo mais resistente às vibrações que ocorrem durante a perfuração e elevações súbitas de pressão e choque, comuns nos trabalhos em campos de petróleo. O tipo RX é totalmente inter-cambiável com os tipos 950 e 951, usando o mesmo tipo de canal de alojamento no flange e número de referência.

Figura 9.11

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

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184

6.4.4. TIPO BX

Possui seção quadrada com cantos chanfrados (Figura 9.12). Projetada para emprego somente em flanges API 6BX, em pressões de 2 000 a 20 000 psi. O diâmetro médio da junta é ligeiramente maior que o do alojamento no flange. Assim, a junta ao ser montada, fica pré-comprimida pelo diâmetro externo, criando o efeito de elevação da vedação com o aumento da pressão de operação. As conexões que usam juntas tipo BX, possuem pequena interferência. A junta é efetivamente “estampada” pelos alojamentos dos flanges, não podendo ser reutilizada.

Figura 9.12

6.4.5. OUTROS TIPOS

Existem diversos outros tipos de juntas metálicas, de aplicações bastante res-tritas, como, por exemplo, os tipos lente, delta e Bridgeman, que estão fora do escopo deste livro.

Page 186: Livro Tecnico de Juntas Rev05

185

Anexo 9.1Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

R-11R-12R-13R-14 R-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

Número do Anel

Diâmetro Médio

P

LarguraA

Octagonal Oval

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio do AnelR1

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 187: Livro Tecnico de Juntas Rev05

186

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

Número do Anel

Diâmetro Médio

P

LarguraA

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio do AnelR1

Anexo 9.1 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

Page 188: Livro Tecnico de Juntas Rev05

187

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-99R-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

Número do Anel

Diâmetro Médio

P

LarguraA

Altura do AnelOval

BOctogonal

H

LarguraC

Raio do AnelR1

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

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 189: Livro Tecnico de Juntas Rev05

188

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

Número do 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 720

960 2000 3000 5000 150 300600 900

ASME B16.5 API 6B ASME B16.47 Série AClasse de Pressão e Diâmetro Nominal

Anexo 9.1 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

Page 190: Livro Tecnico de Juntas Rev05

189

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-99R-100R-101R-102R-103R-104R-105

Número do 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 ½2

2 ½34

3 ½510

22

150 300600 900 1500 2500 720

960 2000 3000 5000 150 300600 900

ASME B16.5 API 6B ASME B16.47 Série AClasse de Pressão e Diâmetro Nominal

14

16

18

20

24

22

262830323436

14

16

18

20

24

262830323436

Anexo 9.1 (Continuação)Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 191: Livro Tecnico de Juntas Rev05

190

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

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

Número do Anel

Diâmetro externo

OD

Largura A

LarguraC

AlturaCH

AlturaH

RaioR

furoD

Page 192: Livro Tecnico de Juntas Rev05

191

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

-----

Número do Anel

Diâmetro externo

OD

Largura A

LarguraC

AlturaCH

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”

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 193: Livro Tecnico de Juntas Rev05

192

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 ½2

2 ½

3

4

5

6

8

10

12

16

18

20

8

2900

11 ½2

2 ½34

3 ½510

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 Anel RX

Anexo 9.2 (Continuação)Tabela de Aplicação dos Anéis RX

Page 194: Livro Tecnico de Juntas Rev05

193

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

Número do Anel

Diâmetro Nominal

DiâmetroExterno

OD

AlturaH

LarguraA

DiâmetroExterno

ODT

LarguraC

furoD

Anexo 9.3Dimensões para Ring-Joints Tipo BX em polegadas

Capítulo 9 - Juntas Metálicas

Page 195: Livro Tecnico de Juntas Rev05

194

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 do Anel BX

Classe de Pressão e Diâmetro Nominal - API 6BX

Page 196: Livro Tecnico de Juntas Rev05

195

CAPÍTULO

10

JUNTAS CAMPROfILE

1. INTRODUÇÃO

Com o avanço tecnológico dos processos, são exigidas juntas para aplicações em condições cada vez mais rigorosas, obrigando o desenvolvimento de novos pro-dutos para atender estas exigências. O tipo de junta considerado clássico para uso em trocadores de calor é a chamada “Dupla Camisa Metálica” (Teadit Tipo 923), que consiste em um enchimento macio revestido por dupla camisa metálica, conforme mostrado na Figura 8.6.

Uma das característica das juntas para trocadores de calor é serem fabricadas sob encomenda. Como estes aparelhos são construídos para atender as condições específicas de troca térmica do processo, não existem dimensões e formatos padronizados.

Um dos requisitos para que uma junta possa ser usada em pressões elevadas é resistir aos apertos elevados, necessários para se conseguir uma vedação adequada. As juntas “Dupla Camisa Metálica” em razão da sua construção, com um enchimento ma-cio, possuem boa capacidade de acomodação às irregularidades dos flanges. Entretanto, esta característica vem em detrimento de uma maior resistência ao esmagamento, não sendo, portanto, recomendáveis para trabalho com pressões de esmagamento maiores que 250 MPa (36 000 psi).

Trocadores de calor que trabalham com grandes flutuações ou diferenciais de tem-peratura entre o casco e os tubos a junta é submetida a tensões de cisalhamento causadas pela dilatação diferencial dos flanges. Estas tensões deformam as junta “Dupla Camisa” provocando grande relaxamento e eventualmente vazamentos.

Page 197: Livro Tecnico de Juntas Rev05

196

Uma das alternativas para pressões de trabalho elevadas é o uso das juntas me-tálicas planas (Teadit Tipo 940), mostrada na Figura 9.2. As juntas tipo 940 apresentam diversos problemas para a sua fabricação e instalação. Este tipo de junta é muito sensível a quaisquer danos nos flanges, em especial riscos ou falhas radiais. Fabricadas com um metal ou liga é evidente a dificuldade em escoar o material para preencher as irregula-ridades normais dos flanges. As dimensões, muitas vezes também obrigam a soldagem da junta, criando pontos de dureza elevada. Estes pontos podem danificar os flanges ou não permitir o esmagamento uniforme da junta Para contornar os problemas das juntas maciças planas, uma alternativa é o emprego de juntas maciças serrilhadas, Teadit Tipo 941, conforme mostrado na Figura 9.3.

As juntas serrilhadas possuem as mesmas características de resistência a elevadas pressões de trabalho. A forma serrilhada permite um melhor esmagamento e cria um efeito de labirinto na superfície de vedação. Ao mesmo tempo em que possui uma característica desejável do ponto de vista de vedação, o serrilhado pode provocar riscos nos flanges.

Combinando as características das juntas maciças e a excelente selabilidade do Grafite Flexível (Graflex®), do PTFE Laminado e Expandido ou Micaflex®, foram desen-volvidas as juntas Camprofile, Teadit Tipo 942 e 946. Constituídas de um núcleo metálico serrilhado coberto com fina película de material macio, conforme mostrado nas Figuras 10.1 e 10.2.

Em virtude dos excelentes resultados obtidos com a juntas Camprofile em apli-cações críticas foram desenvolvidas propostas de normalização destas juntas para uso em flanges de tubulação. Na Seção 9 deste Capítulo estão as principais características das juntas Camprofile para flanges ASME B16.5.

Núcleo Metálico Graflex - TJHFigura 10.1

Page 198: Livro Tecnico de Juntas Rev05

197

As juntas Teadit Camprofile oferecem as seguintes vantagens:pressão de trabalho máxima de até 345 bar.• temperatura máxima de até 1 000• 0 C.ampla faixa de aplicação.• menos sensível às irregularidades nos flanges.• resiste aos efeitos da dilatação diferencial dos flanges.•

O perfil metálico e a cobertura foram especialmente desenvolvidos para permitir o excelente desempenho da junta nas mais severas condições de serviço. A combinação do perfil metálico com a espessura da fita de cobertura é tal que mesmo nas mais elevadas pressões de esmagamento é criada uma fina película entre o flange e o núcleo metálico. Esta película confere uma elevada selabilidade ao mesmo tempo que impede o contato entre o metal da junta e o flange evitando danificá-lo. A Figura 10.3 mostra a junta e as coberturas de Graflex® após um ensaio de esmagamento de 300 MPa (43 500 psi). O Graflex® densifica formando uma película de 0.1mm de espessura entre o pico do serri-lhado e o flange. O perfil possui passo, profundidade e forma das ranhuras que impedem a extrusão da película de cobertura.

Figura 10.2

Figura 10.3

Junta Metálica

Graflex - TJHNúcleo Metálico

Lâminas de Grafite

Capítulo 10 - Juntas Camprofile

Page 199: Livro Tecnico de Juntas Rev05

198

As coberturas de Graflex®, PTFE ou Micaflex® por serem materiais de baixo coeficiente de atrito permitem o deslizamento entre a junta e o flange, característica fundamental para um bom desempenho nos trocadores de calor com dilatação diferen-cial dos flanges. O coeficiente de atrito encontrado em estes realizados pela Teadit no desenvolvimento das juntas Camprofile foi de 0.045 a 0.080.

O perfil metálico serrilhado permite atingir elevadas pressões de esmagamento com baixos apertos nos parafusos. A fina camada de Graflex® ou Quimflex® preenche as irregularidades e evita que o serrilhado marque a superfície dos flanges. O efeito de labi-rinto também é acentuado pelo Graflex® ou Quimflex®, criando uma vedação que alia a resistência de uma junta metálica com a selabilidade do Graflex® ou do Quimflex®.

2. MATERIAIS

2.1. NÚCLEO METÁLICO

O metal do núcleo deve ser especificado de acordo com a compatibilidade química do fluido e com a temperatura de operação. É recomendável que o núcleo seja fabricado com o mesmo material do equipamento para evitar corrosão e problemas de dilatação diferencial. Seguir as recomendações dos Capítulos 2 e 6.

2.2. COBERTURA DE VEDAÇÃO

Os materiais mais usados na cobertura de são:- Graflex®, mostrado no Capítulo 3, página 42- Graflex® HT, mostrado no Capítulo 7, página 133- Micaflex®, mostrado no Capítulo 7, página 133- Quimflex®, mostrado no Capítulo 5, página 99

Os limites de pressão e temperatura de cada material de cobertura estão na Tabela 10.1.

Tabela 10.1Limites de Pressão e Temperatura

MaterialTemperatura (0C) Pressão de

operação (bar) mínima máxima máxima

Graflex® -240 450 345Graflex® HT -240 650 345Micaflex® -50 1 000 50Quimflex® -240 260 100

Page 200: Livro Tecnico de Juntas Rev05

199

3. LIMITES DE OPERAÇÃO

A faixa de pressão e temperatura de trabalho da junta depende dos limites de cada ma-terial, conforme indicado no Capítulo 6 e na Tabela 10.1. O limite de serviço da junta é o menor valor da combinação do limite para metal e para a cobertura. Por exemplo, uma junta Teadit tipo 942 em aço carbono AISI 1010/1020 e Graflex® tem as seguintes faixas de operação:

• pressão máxima (bar): 345 • temperatura máxima (oC): 500

4. CÁLCULO DO APERTO

Os valores de “m” e “y” para cálculo pela Norma ASME são mostrados na Tabela 10.2.

Tabela 10.2Constantes Para Cálculo ASME

Material m y-psi Pressão de Esmagamento Máximo (MPa)

Alumínio 3.25 5 500 140Cobre 3.50 6 500 300Latão 3.50 6 500 300Aço Carbono 3.75 7 600 500Monel 3.75 9 000 500Aços Inoxidáveis 4.25 10 100 500

Para maior segurança, recomendamos que o cálculo seja realizado de acordo com as recomendações da Norma ASME, Divisão II, Seção VIII, Apêndice II.

5. ACABAMENTO SUPERfICIAL

O acabamento recomendado para superfície de vedação dos flanges é de 1.6 µm a 2.0 µm Ra (63 µpol a 80 µpol Ra). Esta faixa é conhecida como “acabamento liso”.

6. DIMENSIONAMENTO

Ao dimensionar uma junta Camprofile, utilize as folgas e tolerâncias indicadas nas Tabelas 10.3 e 10.4.

Capítulo 10 - Juntas Camprofile

Page 201: Livro Tecnico de Juntas Rev05

200

Tabela 10.3folga entre a Junta e o flange

Tipo de confinamentoda junta

flanges lingüeta eranhura

Juntas confinadaspelo diâmetro externo

Juntas confinadaspelo diâmetro interno

Internodiâmetro interno daranhura + 1.6mm

diâmetro interno daflange + 3.2 mm

diâmetro interno doflange + 1.6 mm

diâmetro externo daranhura - 1.6mmdiâmetro externoflange - 1.6 mm

diâmetro externo doflange - 3.2 mm

Externo

Diâmetro da junta

Tabela 10.4Tolerâncias de fabricação

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)

7. fORMATOS

O Anexo 8.1 mostra os formatos mais comuns de juntas para trocadores de calor. As divisões são soldadas no anel externo da junta.

As larguras padrão da junta, dimensão “B”, são 10, 13, 16 e 20 mm. Outras larguras podem ser produzidas sob consulta.

A espessura padrão, dimensão “E” é de 4 ±0.2 mm, sendo 3.2 mm para o núcleo metálico e 0.4mm para cada uma das duas camadas de cobertura. Outras espessuras de núcleo podem ser fabricadas sob consulta.

8. JUNTAS CAMPROfILE TIPO 946 PARA fLANGES ASME B16.5

Por ocasião da edição deste livro ainda não existia uma norma para este tipo de juntas publicada pela ASME. Entretanto, existem várias propostas e estudos. A Figura 10.4 mostra a forma construtiva mais comum, com uma área de vedação serrilhada com cobertura de Grafite Flexível (Graflex®) ou PTFE e anel de centralização.

Page 202: Livro Tecnico de Juntas Rev05

201

Figura 10.4

8.1 DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS

Os diâmetros das juntas para flanges ASME B16.5 estão mostradas no Anexo 10.1. As demais dimensões estão na Tabela 10.5.

Tabela 10.5Dimensões 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)

8.2 MARCAÇÃO

O anel de centralização é marcado com símbolos de, no mínimo, 0.100 pol de altura, 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

Capítulo 10 - Juntas Camprofile

Page 203: Livro Tecnico de Juntas Rev05

202

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) Diametro Interno

(pol)

Diametro Externo

(pol)

Tolerâncias: • Diâmetro interno do anel de vedação: o DN ½” a DN 8”: ± 0.03 pol o DN 10” a DN 24”: ± 0.06 pol

• Diâmetro externo do anel de vedação: o DN ½” a DN 8”: ± 0.03 pol o DN 10” a DN 24”: ± 0.06 pol

• Diâmetro externo do anel de centralização: ± 0.03 pol

Page 204: Livro Tecnico de Juntas Rev05

203

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

Graflex®

PTFEFG

PTFE

Cobertura

Anéis de Vedação e CentralizaçãoMaterial Código

Capítulo 10 - Juntas Camprofile

Page 205: Livro Tecnico de Juntas Rev05

204

Page 206: Livro Tecnico de Juntas Rev05

205

CAPÍTULO

11

JUNTASPARA ISOLAMENTO ELÉTRICO

1. CORROSÃO ELETROQUÍMICA

Este é o tipo de corrosão mais freqüentemente encontrado. Ocorre em temperatura ambiente. É o resultado da reação de um metal com água ou solução aquosa, 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 o metal do ânodo, ou a combiná-lo em forma de óxido. Os elétrons produzidos na região anódica participam da reação catódica. Estes elétrons fluem através do metal, formando uma corrente elétrica. As reações catódicas são sempre de redução, e normalmente não afetam o metal 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 o metal do anodo perde elétrons. A medida da tendência de um metal em perder elétrons, 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 o zinco, potencial mais elevado, haverá uma corrente do zinco para o ferro (do potencial 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, de potencial 0.34 V, haverá corrosão do ferro, que tem maior potencial.

Page 207: Livro Tecnico de Juntas Rev05

206

Figura 11.1

Deste modo, a relação entre os potenciais eletroquímicos dos metais em contato, é que vai determinar qual deles será corroído. O princípio é extensamente usado, e a “zincagem” de chapas de aço carbono é um dos exemplos mais comuns do uso 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

Page 208: Livro Tecnico de Juntas Rev05

207

2. PROTEÇÃO CATÓDICA

A proteção catódica consiste em usar controladamente o princípio da corrosão Eletroquímica, descrito anteriormente, para proteção de tubulações, tanques e outros equipamentos submersos. O trecho da tubulação ou tanque a ser protegido, deve ser isolado eletricamente do restante do sistema. Assim, evita-se a passagem das correntes galvânicas para pontos não protegidos. São também colocados anodos de zinco em quantidade suficiente para absorver a corrente galvânica. Estes anodos são consumidos no processo, e, periodicamente devem ser substituídos. A Figura 11.2 ilustra uma tubulação submersa protegida por eletrodos de zinco, e isolada do restante do sistema.

Figura 11.2

3. SISTEMA DE ISOLAMENTO DE fLANGES

Conforme mostrado, para evitar que as correntes elétricas existentes no processo, provoquem corrosão em outras áreas, o trecho da tubulação protegido, deve ser eletrica-mente 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.

Capítulo 11 - Juntas para Isolamento Elétrico

Page 209: Livro Tecnico de Juntas Rev05

208

Todos os componentes do sistema estão dimensionados para uso em f langes ASME 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 proteção completa, impedindo que materiais estranhos penetrem entre os flanges, estabelecendo contato elétrico. Possuem furos para passagem dos parafusos de acordo com recomendações da Norma ASME B16.5. A Figura 11.3 mostra um sistema típico de junta tipo E.

Figura 11.3

Page 210: Livro Tecnico de Juntas Rev05

209

3.2. JUNTAS PLANAS TIPO f

São projetadas de modo que o seu diâmetro externo seja um pouco menor que o diâmetro do círculo de furação dos flanges, tocando, portanto, nas buchas de proteção dos parafusos. São mais econômicas que o tipo E. Sempre que houver perigo de material estranho penetrar entre os flanges, é necessário protegê-los adequadamente. 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 houver perigo de ma-teriais estranhos penetrarem entre os flanges, estabelecendo contato elétrico, é necessário

Capítulo 11 - Juntas para Isolamento Elétrico

Page 211: Livro Tecnico de Juntas Rev05

210

protegê-los adequadamente. A Figura 11.5 mostra um sistema típico 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 em polietileno. As propriedades físicas do material das luvas de resina fenólica, são as mesmas das jun-tas. As luvas de polietileno são altamente flexíveis e adequadas para uso em locais com muita umidade, pois possuem elevada impermeabilidade e baixa absorção de umidade. São fabricadas na espessura de 0.8 mm.

Page 212: Livro Tecnico de Juntas Rev05

211

3.5. ARRUELAS DE ISOLAMENTO

Fabricadas em resina fenólica reforçada com tecido de algodão, com as mes-mas 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, para evitar que estas sejam danificadas no aperto. O diâmetro externo está projetado para se adaptar aos flanges ASME B16.5. Fabricadas em aço carbono galvanizado na espessura de 3.2 mm.

4. ESPECIfICAÇÕES DO MATERIAL DAS JUNTAS

Tipo: resina fenólica reforçada em tecido de algodão. Características: • rigidez dielétrica ...............................paralela: 5KV/mm perpendicular: 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

Capítulo 11 - Juntas para Isolamento Elétrico

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212

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213

CAPÍTULO

12

INSTALAÇÃO

1. A IMPORTÂNCIA DA INSTALAÇÃO

Um dos pontos mais importantes para o bom desempenho de uma união flangeada é uma instalação correta. Por melhor e mais bem especificada que tenha sido a junta se os procedimentos de montagem não forem seguidos, existe uma grande probabilidade de vazamentos. Na prática verificamos que a grande maioria dos vazamentos ocorre por erros na instalação. Fundamentos básicos tais como a falta de lubrificantes, aperto excessivo ou insuficiente e junta não centralizada no flange são a maior causa de vazamentos. Por esta razão a norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly foi emitida com o objetivo de orientar a instalação de juntas de tubulações e vasos de pressão. Como passo seguinte a American Society of Mechanical Engineers (ASME), por ocasião da edição deste livro, estava preparando normas para qualificação de montadores de juntas nos mesmos moldes do existente para soldadores. No Brasil o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI) também está prepa-rando treinamento para montadores seguindo a metodologia ASME. O Grupo Teadit oferece aos seus clientes serviço de instalação de juntas com asses-soria de especificação e calculo do aperto, pessoal instalador qualificado, equipamentos de última geração e rastreabilidade da instalação.

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214

2. PARAFUSOS E ESTOJOS

Os parafusos ou estojos usados em flanges de tubulações e equipamentos são de aço liga e o material deve ser selecionado de acordo com as condições operacionais. A seleção destes materiais não está no escopo deste livro.

Na maioria das aplicações o material dos parafusos é o ASTM A193 B7 que oferece elevadas tensões de escoamento e ruptura. A Figura 12.1 mostra o gráfico típico da força de aperto para parafusos em função do ângulo de rotação da porca. A faixa de aperto normal é entre 40% e 75% do limite de escoamento. Em situações especiais e com controle rigoroso é possível até atingir valores próximos do limite de escoamento. Aper-tos com valores abaixo de 40% não alongam o bastante para haver uma margem para o relaxamento, nesta situação há o risco da junta ficar sem aperto suficiente para assegurar uma vedação adequada.

66646260585654525048464442403836343230282624222018161412108642

5 0 10 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0

Faixa Normal de Aperto

Limite de Ruptura

Limite deEscoamento

Figura 12.1

Ângulo de Rotação da Porca

Forç

a no

Par

afus

o

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215

As áreas resistivas dos parafusos imperiais estão na Tabela 12.1 e métricos na Tabela 12.2.

Parafuso Rosca fios por polegada Área da raiz (pol2) Área de tensão (pol2)1/2 13 0.1257 0.14195/8 11 0.2017 0.22603/4 10 0.3019 0.33457/8 9 0.4192 0.46171 8 0.5509 0.6057

1 1/8 8 0.7276 0.79051 1/4 8 0.9289 0.99971 3/8 8 1.155 1.2341 1/2 8 1.405 1.4921 5/8 8 1.680 1.7751 3/4 8 1.979 2.0821 7/8 8 2.303 2.414

2 8 2.652 2.7712 1/4 8 3.422 3.5572 1/2 8 4.291 4.4422 3/4 8 5.258 5.425

3 8 6.324 6.5063 1/4 8 7.487 7.6863 1/2 8 8.748 8.9633 3/4 8 10.11 10.34

4 8 11.57 11.81

Parafuso Rosca Área da raiz (pol2) Área de tensão (pol2)M14-2 102.1 115.4M16-2 141.0 156.7

M20-2.5 220.4 244.8M24-3 317.3 352.5M27-3 419.1 459.4M30-3 535.0 580.4M33-3 665.1 715.6M36-3 809.3 864.9M39-3 976.6 1 028M42-3 1 140 1 206M45-3 1 327 1 398M48-3 1 527 1 604M52-3 1 817 1 900M56-3 2 132 2 222M64-3 2 837 2 940M70-3 3 432 3 545M76-3 4 083 4 207M82-3 4 791 4 925M90-3 5 822 5 970M95-3 6 518 6 674M100-3 7 253 7 418

Tabela 12.1

Tabela 12.2

Capítulo 12 - Instalação

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216

3. PORCAS

Da mesma que os parafusos, as porcas devem ser de material adequado às con-dições operacionais. O material mais usado para porcas é o ASTM A194 2H. 4. ARRUELAS

Se o aperto for realizado com torquímetro é recomendável o uso de arruelas temperadas para reduzir o atrito entre a porca e a superfície do flange. O gráfico da Figura 12.1 mostra a redução da força de atrito quando não são usadas arruelas ou quando elas são de aço não temperado. O material mais usado para arruelas é o ASTM F436.

100

90

80

70 Conjunto com arruelas temperadas

Conjunto sem arruelas

Conjunto com arruelas usadas de aço comum

Ape

rto

(%)

Figura 12.2

5. ATRITO E LUBRIfICANTES

5.1. fATOR DE ATRITO

A força de atrito é a principal responsável pela manutenção da força de aperto de um parafuso. Imaginando um fio de rosca “desenrolado”, podemos representá-lo por um plano inclinado. Ao se aplicar um torque de aperto, o efeito produzido é semelhante ao de empurrar um corpo sobre um plano inclinado, sujeito às forças mostradas na Figura 12.3.

Page 218: Livro Tecnico de Juntas Rev05

217

Figura 12.3

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 na roscaNp = 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 plano inclinado, temos:

(T/r) cos a = uFn + Fp sen a. (eq. 12.1)

no sentido perpendicular ao plano inclinado, temos:

Fn = Fp cos a + (T/r) sen a (eq. 12.2)

Sendo o ângulo da rosca muito pequeno, para facilidade de cálculo, desprezamos a parcela (T/r) sen a na equação 2.8. Substituindo o valor de Fn na equação 12.1, temos:

(T/r) cos a = uFp cos a + Fp sen a (eq 12.3)

Capítulo 12 - Instalação

Page 219: Livro Tecnico de Juntas Rev05

218

calculando o valor de T, temos:

T = Fp r (u + tg a) (eq. 12.4)

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

T = k Fp d (eq. 12.5)

onde k é um fator determinado experimentalmente.

5.2. VALOR DO fATOR DE APERTO k

Estudos mostram que o Fator de Aperto k pode apresentar grandes variações dependendo do tipo de lubrificante, estado dos parafusos ou estojos e arruelas. O Gráfico da Figura 12.4 mostra a redução da força exercida pelo parafuso em função do tipo de lubrificante e o valor de do Fator de Aperto k correspondente. Como pode ser visto há uma perda de até 80% do torque aplicado quando são usados parafusos corroídos e sem lubrificação. A norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly recomenda o valor de k = 0.20 para parafusos de aço liga lubrificados e de 0.15 para parafusos revestidos com PTFE. Para parafusos de aço liga, novos e instalados com lubrificante à base de Moli-bdênio o Fator de Aperto k é igual a 0.15.

Figura 12.4

Aperto x Torque

Torque (N.m)

Paraf. comum enfer.Paraf. comum lubrif.Paraf. A193 B7 secoParaf. A193 B7 lubrif.

0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 1 2 0 14 0 16 0 18 0

Ape

rto

(%)

120

100

80

60

40

20

0

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219

6. fERRAMENTAS PARA APLICAÇÃO DO APERTO

O método mais preciso de obter-se a tensão nos parafusos, é medindo o seu alongamento. Na prática, entretanto, este procedimento é oneroso e de difícil execução. A tendência atual é usar chaves de torque, dispositivos de tensionamento, ou ferramentas hidráulicas. O aperto usando ferramentas manuais, sem controle do torque aplicado, só deve ser usado em casos de pouca responsabilidade. A escolha da ferramenta e do método de sua aplicação depende de várias con-dições, cada ferramenta apresenta vantagens e desvantagens, que devem ser analisadas conforme as situações particulares de cada caso. Entre as diversas alternativas para aplicação do aperto de forma controlada as mais comuns são:

• torquímetro manual com visor analógico ou digital: usados para parafusos de pequeno diâmetro. Devido a sua facilidade de manuseio e precisão é muito prático e rápido.

• torquímetro hidráulico: é sem dúvida a forma mais usada para parafusos e apertos maiores. de equipamento exige operador treinado para a sua operação, que é mais lenta que o torque manual. A Figura 12.5 mostra um torquimero hidráulico de fabricação Hytorc Corp.

Figura 12.5

Figura 12.6

• torquímetros pneumáticos: de desenvolvimento recente são mais rápidos que os torquí-metros pnumáticos. Os torquímetros pneumáticos não devem ser confundidos com apara-fusadeiras penumáticas, que não possuem a precisão necessária para aplicação de aperto em juntas. A Figura 12.6 mostra um torquimero pneumático de fabricação Hytorc Corp.

Capítulo 12 - Instalação

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220

• tensionador hidráulico: equipamento que permite a aplicação do aperto tensionando sem girar a porca eliminando, desta forma, a incerteza provocada pelo atrito. O parafuso ou estojo é esticado e a porca apertada sem esforço. Entretanto, quando usados em pares ou um parafuso de cada vez, a interação elástica reduz a precisão do aperto aplicado. Para o seu uso é necessário preparo especial dos estojos ou parafusos. Sua operação é mais lenta e complexa que os torquímetros. A Figura 12.7 mostra um tensionador hidráulico

Figura 12.7

Figura 12.8

Os torquímetros e tensionadores hidráulicos podem ser usados quando é necessá-rio o aperto simultâneo de vários ou mesmo todos dos parafusos, o chamado “fechamento paralelo”. Várias ferramentas são instaladas com a alimentação hidráulica simultânea de modo que, ao ser acionada, a bomba alimenta todas as ferramentas com a mesma pressão aplicando, desta forma, o mesmo aperto nos parafusos onde estão instaladas. Devem ser aplicadas no mínimo duas ferramentas conforme mostrado na Figura 12.8.

Page 222: Livro Tecnico de Juntas Rev05

221

A Figura 12.9 mostra o uso de quatro ferramentas hidráulicas Hytorc simultâneas. A numeração dos parafusos no flange de 24 parafusos mostra que são necessários apenas 6 passes para cada volta completa no flange. Quando esta técnica é usada há uma grande redução no tempo de instalação. Além desta vantagem, o aperto em paralelo do flange evita empenamentos e esmagamento irregular da junta.

Figura 12.9

7. CÁLCULO DO TORQUE DE APERTO DOS PARAfUSOS

Para calcular o torque de instalação da junta devemos inicialmente determinar os valores das força de aperto conforme mostrado anteriormente. Considerando o exemplo da Seção 8 do Capitulo 2, temos:

- Força mínima por parafuso: Fpmin = 10 206 lbf - Força máxima por parafuso Fpmax = 57 844 lbfs

Pela equação 12.5 temos:

T = kFpd

Onde: T = torque aplicado k = fator de aperto Fp = força no parafuso d = diâmetro do parafuso

Capítulo 12 - Instalação

Page 223: Livro Tecnico de Juntas Rev05

222

Considerando o valor de k = 0.20 e o diâmetro dos parafusos do exemplo do Capítulo 2, temos

Tmin = 0.2 x 10 206 x 1/12 = 170 lbf-ft = 230 N-m

Tmin = 0.2 x 57 844 x 1/12 = 964 lbf-ft = 1307 N-m

Portanto, a força de instalação ser entre os valores acima. Conforme mostrado no Capítulo 2, a Norma PCC-1 recomenda uma torque objetivo de 500 lbf-ft, que deve ser o valor a ser aplicado.

8. PLANICIDADE DAS SUPERfÍCIES DE VEDAÇÃO

A tolerância para o paralelismo radial está mostrada na Figura 12.10. A ilustração da direita é menos crítica, pois o aperto dos parafusos tende a corrigir o problema.A tolerância no sentido circunferencial está mostrada na figura 12.11

A norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly, recomenda uma tolerância de paralelismo máxima de 0.15 mm nas di-reções radiais (Figura 12.10) e circunferenciais (Figura 12.11). Na direção circunferencial esta tolerância deve ocorrer num arco de 200 máximo.

Figura 12.10

Figura 12.11

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9. ALINHAMENTO ENTRE fLANGES

Quando os flanges estiverem muito separados, não tentar aproximá-los, apertando os parafusos. Tensões excessivas podem ser criadas, e a junta pode ser apertada incorreta-mente. Desalinhamentos devem ser sempre corrigidos antes de instalar a junta. A norma ASME PCC-1-2000, Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly, recomenda um desalinhamento máximo de 1 mm para cada 200 mm de diâmetro, como mostrado na Figura 12.12. O furos dos parafusos devem estar alinhados com tolerância máxima de 3 mm, Figura 12.13.

10. PROCEDIMENTO DE INSTALAÇÃO

Para se conseguir uma vedação satisfatória, é necessário que certos procedi-mentos básicos sejam seguidos na instalação. Para qualquer tipo de junta ou de material usado na sua fabricação, estes procedimentos são de fundamental importância para que a montagem, teste e operação, sejam realizados com sucesso.

• Instalação - Dar um primeiro aperto em todas as porcas manualmente. Parafusos muito grandes podem requerer a utilização de uma pequena ferramenta manual. Nunca ultrapassar 20% do torque final. Assegurar que os flanges estejam alinhados e paralelos medindo o espaçamento entre eles em, no mínimo, quatro pontos espaçados em 90 graus.

• 1º passo - Apertar cada porca até aproximadamente 30% do torque final especificado, seguindo a seqüência cruzada. Assegurar que os flanges mantenham o paralelismo em cada etapa do aperto. No anexo 12.1 estão alguns exemplos de numeração de flanges para seguir a correta seqüência de aperto.

• 2º passo - Apertar cada porca até aproximadamente 60% do torque final especificado, seguindo a seqüência cruzada.

• 3º passo - Apertar cada porca até atingir o torque final especificado, seguindo a seqüência cruzada.

• 4º passo - Aplicar o torque final em todas as porcas no sentido horário até que não haja mais rotação das porcas.

• 5º passo - Repetir o 4º passo pelo menos 4 horas após a instalação e antes de energizar o sistema.

Figura 12.12 Figura 12.13

3 mm

Capítulo 12 - Instalação

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224

11. DISPERSÃO DO APERTO

Ao apertarmos um parafuso isoladamente os demais que estão em sua volta tem o seu aperto reduzido, é a dispersão do aperto (“bolt scatter” em inglês). Na Figura 12.14 podemos ver que ao apertar o parafuso B as forças atuantes nos seus vizinhos A e C são reduzidas, sendo necessário reapertá-los. Para reduzir a dispersão é necessário que o 4º passo do procedimento de instalação seja realizada. Muitos instaladores na pressa de concluir o trabalho param no 3º passo ficando vários parafusos com aperto insuficiente para proporcionar uma vedação satisfatória.

Figura 12.14

12. CAUSAS DE VAZAMENTOS

Uma das formas mais eficientes de determinação das causas de um vazamento é uma cuidadosa análise da junta que estava instalada. A seguir, estão mostrados alguns exemplos de falhas obtidos em aplicações no campo e suas causas.

12.1. APERTO INSUfICIENTE

O aperto insuficiente para esmagar a junta é uma das maiores causas de vaza-mentos ou falha catastrófica de uma junta. As Figuras 12.15 e 12.16 são típicas de aperto insuficiente. As causas podem ser: torque aplicado sem controle, falta de lubrificação ou o uso de parafusos inadequados.

Figura 12.15 Figura 12.16

A B C

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12.2. APERTO EXCESSIVO

O aperto excessivo também pode ser uma grande fonte de vazamentos. Os flanges de pequeno diâmetro e alta pressão podem exercer elevadas forças de esmagamento quando são instalados sem controle. A Figura 12.17 mostra uma junta com aperto excessivo.

Figura 12.17

12.3. ATAQUE QUÍMICO

O material da junta deve ser quimicamente compatível com o fluido vedado.A Figura 12.18 mostra uma junta que foi deteriorada pelo ataque químico do fluido.

Figura 12.18

12.4. OXIDAÇÃO DO GRAFITE FLEXÍVEL

O Grafite Flexível (Graflex®) pode sofrer oxidação em contado com qualquer meio que contenha oxigênio inclusive o ar. A Figura 12.19 mostra uma junta Metalflex que cujo enchimento de Graflex foi totalmente oxidado restando apenas as espiras em aço inoxidável. Para evitar este problema é pode-se usar inibidores de oxidação (Graflex® HT) ou de alguma forma impedir o contato do grafite com o oxigênio.

Capítulo 12 - Instalação

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226

Figura 12.19

Figura 12.20

12.5. DESCENTRALIZAÇÃO

Especialmente com juntas não- metálicas é necessário cuidado ao instalar a junta centralizada no flange. A Figura 12.20 mostra um pedaço de uma junta que sofreu falha catastrófica por erro na instalação. Pode ser claramente observado que as ranhuras do flange não estão concêntricas com a junta.

12.6. ACABAMENTO INADEQUADO

Conforme mostrado no Capítulo 2, existe um acabamento adequado para cada tipo de junta. A Figura 12.21 mostra uma junta que falhou em uma linha de vapor. Pode ser claramente observado que o flange tinha três ressaltos e não ranhuras com a rugosidade entre 125 µpol e 250 µpol.

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227

12.7. USO DE AGENTES DE fIXAÇÃO

O uso de agentes de fixação pode .interferir com o esmagamento correto da junta. A Figura 12.22 mostra juntas de Papelão Hidráulico esmagadas com e sem agentes de fixação.

Figura 12.21

Figura 12.22

Junta Natural

Esmagadasem agente

Veda-junta Silicone Graxa

Capítulo 12 - Instalação

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228

12.8. FLAMBAGEM DE JUNTAS ESPIRAIS

As juntas espirais Metalflex podem flambar com aperto excessivo ou em flanges de altas pressões. Nestes casos recomenda-se o uso de anel interno. A Figura 12.23 mostra o aspecto típico de uma junta flambada.

Figura 12.23

Figura 12.24

12.9. FALTA DE PARAFUSOS

Um problema bastante freqüente é a montagem com menos parafusos que o especificado para o flange. A Figura 12.24 mostra um flange e a respectiva junta após um acidente onde houve o rompimento da junta e incêndio na instalação.

12.10. MULTIPLAS CAUSAS

As diversas causas mostradas anteriormente pode estar combinadas conforme mostrado na Figura 12.25 Neste caso, de uma linha de vapor, a junta está instalada descentralizada, os parafusos são diferentes, um deles de comprimento insuficiente e instalados sem lubrificação.

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Figura 12.25

13. CARGA CONSTANTE

Imediatamente após a instalação de uma junta se inicia o chamado relaxamento da união flangeada, que é caracterizado pela perda de parte da força de aperto aplicada 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 plástica ocorre os flange se aproximam, reduzindo a tensão nos parafusos. O valor desta redução 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 contato entre as suas partes. Analisando microscopicamente, verificamos que o contato entre as superfícies ocorre em alguns pontos. Como estes pontos ficam com elevadas tensões, com o tempo, ocorre um escoamento do material, reduzindo a 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 tendem a 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 até mesmo o perda total do aperto.

• Aperto não simultâneo: normalmente os parafusos são apertados em etapas usando seqüência cruzada. Desta forma, quando um parafuso é apertado o seus vizinhos perdem um pouco da tensão. Se o aperto for simultâneo este fenômeno é minimizado.

Capítulo 12 - Instalação

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• Expansão térmica: com a mudança da temperatura ambiente para a de operação ocorrem dilatações no conjunto. Como a junta e o flange estão em contato com o fluido e os parafusos estão mais distantes ocorrem gradientes de temperatura e de dilatação. O mesmo acontece quando sistema é desligado. Estas expansões e contrações térmicas provocam o relaxamento do conjunto.

• Ciclo térmico: quando o sistema opera com variações de temperatura, ou é desligado com freqüência, o relaxamento provocado pelas dilatações e contrações térmicas é aumentado.

Para compensar a perda de aperto por relaxamento deve-se aumentar a elasticidade do sistema. Pode-se fazer este aumento com a instalação de parafusos de maior compri-mento ou pela instalação de conjuntos do molas-prato. Estes métodos estão mostrados na Figura 12.26. O uso de parafusos e luvas é de uso bastante restrito pois necessita de muito espaço para que seus efeitos sejam efetivos. O sistema mais empregado é o de molas-prato, que é conhecido como Carga Constante ou Carga Viva (Live Loading).

Figura 12.26

13.1 SISTEMA TEADIT LIVE LOADING

Para compensar os efeitos do relaxamento a Teadit desenvolveu o Sistema de Manutenção de Aperto Teadit (LIVE LOADING), que é composto de molas-prato espe-cialmente projetadas para uso em flanges, mostrado na Figura 12.27.

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Figura 12.27

Antes de decidir pelo uso do LIVE LOADING é necessário estudar a aplicação e verificar se existe a sua necessidade. Encarecendo o custo da instalação, não deve ser empregado de forma indiscriminada.

O LIVE LOADING não corrige problemas de vedação mas, por outro lado, man-tendo o valor da força de aperto, reduz significativamente os problemas de vazamento em situações críticas.

O LIVE LOADING é recomendado nas seguintes situações:

• Fluidos cujo vazamento podem causar sérios danos ao meio ambiente ou risco 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 tensão nos parafusos, conforme mostrado na tabela do Anexo 12.2. Quando o sistema é apertado 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 da força exercida pelo conjunto parafuso/mola ao atingir o torque também está indicada na tabela do Anexo 12.2.

Capítulo 12 - Instalação

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As molas do sistema LIVE LOADING padrão são fabricadas em aço ASTM A681 tipo H13, acabamento: levemente oleado, indicado para usos com parafusos de aço carbono. A faixa de temperatura de operação é de ambiente a 590o C. Para aplicações em ambientes corrosivos podem ser fornecidas também em aço inoxidável ASTM A693 tipo 17-P7 para temperaturas de –240o 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 12.27, com uma mola de cada lado do flange. Ao montar observar rigorosamente a posição da mola, a sua superfície mais elevada deve ficar para o lado da porca ou da cabeça do parafuso. Se a montagem não for como mostrado, o valor da força exercida pela mola não será o indicado. Ao atingir o torque recomendado a mola deve estar plana. Importante: os valores de torque são válidos para parafusos novos e bem lubrificados.

Para f langes de equipamentos, tais como trocadores de calor, que trabalham com ciclo térmico, temperaturas elevadas e f luidos muito perigosos, pode ser ne-cessário a instalação de mais de duas molas por parafuso. Neste caso, a Teadit deve ser consultada, para calcular o número de molas, que vai depender das condições específicas de cada caso.

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Anexo 12.1

Seqüência de Aperto

Capítulo 12 - Instalação

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ACX00008060ACX00008045ACX00008030ACX00010060ACX00010045ACX00010030ACX00012060ACX00012045ACX00012030ACX00014060ACX00014045ACX00014030ACX00016060ACX00016045ACX00016030ACX00018060ACX00018045ACX00018030ACX00020060ACX00020045ACX00020030ACX00022060ACX00022045ACX00022030ACX00024060ACX00024045ACX00024030ACX00026060ACX00026045ACX00026030ACX00028060ACX00028045ACX00028060ACX00030060ACX00030045ACX00030030ACX00032060ACX00032045ACX00032030ACX00036060ACX00036045ACX00036060ACX00040060ACX00040045ACX00040030ACX00044060ACX00044045ACX00036030ACX00048060ACX00048045ACX00048030

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 TeaditA - mm Torque

N-mForça

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

Diâmetro parafuso

polegadas

Capítulo 12 - Instalação

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CAPÍTULO

13

fATORES DE CONVERSÃO

Multiplicar Por Para Obtergalão 3.785 litrosgrau C 1.8° C + 32 grau Fhp 745,7 wattsjarda 0.9144 metroskgf / cm2 14.223 lbf/pol.2

kgf-m 9.807 newton-metro (N-m)kgf-m 7.238 lbf-ftkg/m3 6.243 x 10-2 lb/ft3

libra 0.454 kgmegapascal (MPa) 145 lbf/pol.2

megapascal (MPa) 10 barmilha 1,609 kmnewton 0.225 lbfnewton 0.102 kgfpé 0.305 metropé quadrado 0,09290 m2

pé cúbico 0.028 m3

polegadas 25.4 milímetrospolegada cúbica 1,639 x 10-5 metro cúbicopolegada quadrada 645.16 milímetros quadrados

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