JUNTAS
INDUSTRIAIS
JOSÉ CARLOS VEIGA
4ª Edição
4ªEdição
JOSÉ CARLOS VEIGA
JUNTAS
INDUSTRIAIS
4 a Edição
1
©
José Carlos Veiga, 2003
Reservam-se os direitos desta à
José Carlos Carvalho Veiga
Av. Martin Luther King Jr., 8939
21530-010 Rio de Janeiro - RJ
Impresso no Brasil / Printed in Brazil
Obra Registrada sob o número 173.856 Livro 293 Folha 3
Fundação Biblioteca Nacional – Ministério da Cultura
Capa
Alexandre Sampaio
Desenhos
Altevir Barbosa Vidal
Gráfica
Brasilform Chesterman Indústria Gráfica
Tiragem desta impressão: 3000 exemplares
Edições Anteriores
Língua Portuguêsa
1a Edição, 1989 – 3000 exemplares
2 a Edição, 1993 – 3000 exemplares
3 a Edição, 1999 – 1000 exemplares (1 a impressão)
3 a Edição, 1999 – 1000 exemplares (2 a impressão)
Língua Inglesa
1a Edição, 1994 – 10000 exemplares
2a Edição, 1999 – 3000 exemplares
3a Edição, 2003 – 3000 exemplares
Língua Espanhola
1a Edição, 2003 – 2000 exemplares
Veiga, José Carlos
Juntas Industriais / José Carlos Veiga – 4a Edição – Rio de Janeiro, RJ :
Abril, 2003.
Dados bibibliográficos do autor.
Bibliografia.
Livro publicado com apoio de Teadit Industria e Comércio Ltda.
1. Juntas (Engenharia). 2. Juntas Industriais (Mecânica). I Título
2
Para a minha esposa
MARIA ODETE
3
AGRADECIMENTO
Agradeço ao
Grupo TEADIT
cujo apoio tem sido
imprescindível para a
contínua atualização
desta obra.
4
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,
estabelecendo assim uma correlação precisa entre a teoria e a prática.
Examinamos também a evolução da tecnologia de vedação de fluídos na
condição 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.
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.
Grupo TEADIT
5
6
SUMÁRIO
Capítulo 1 – Introdução .................................................................. 11
Capítulo 2 – Projeto ..................................................................... 13
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Vazamento .................................................................................. 13
Vedação ...................................................................................... 14
Forças em uma União Flangeada ................................................ 14
Código ASME ............................................................................ 15
Simbologia ................................................................................. 20
Cálculo do Torque de Aperto dos Parafusos ................................ 21
Acabamento Superficial.............................................................. 23
Paralelismo da Superfície de Vedação ......................................... 25
Planicidade da Superfície de Vedação ......................................... 27
Tipos de Flanges ......................................................................... 27
As Novas Constantes de Juntas ................................................... 30
Esmagamento Máximo ............................................................... 41
Capítulo 3 – Materiais para Juntas Não-Metálicas .................. 45
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Critérios de Seleção .................................................................... 45
Fator P x T ou Fator de Serviço .................................................. 46
Papelão Hidráulico ..................................................................... 46
Politetrafluoretileno – PTFE ....................................................... 47
Grafite Flexível – Graflex  . ....................................................... 47
Elastômeros ................................................................................ 49
Fibra Celulose ............................................................................ 51
Cortiça ........................................................................................ 51
Tecidos e Fitas ............................................................................ 51
7
10.
11.
12.
13.
14.
Papelão de Amianto .............................................................. 52
Papelão Isolit HT . ............................................................... 53
Fibra Cerâmica ..................................................................... 53
Beater Addition .................................................................... 53
Papelão Teaplac . ................................................................. 53
Capítulo 4 – Juntas em Papelão Hidráulico ................................ 63
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Papelões Hidráulicos Teadit ................................................. 63
Composição e Características ............................................... 63
Projeto de Juntas com Papelão Hidráulico ............................ 66
Juntas de Grandes Dimensões ............................................... 69
Espessura ............................................................................. 71
Força de Aperto dos Parafusos .............................................. 71
Acabamento das Juntas ......................................................... 71
Acabamento das Superfícies de Vedação dos Flanges ........... 71
Armazenamento ................................................................... 72
Papelões Hidráulicos Teadit Sem Amianto ............................ 72
Papelões Hidráulicos Teadit Com Amianto ........................... 76
Capítulo 5 – Juntas em PTFE ........................................................ 95
1.
2.
3.
4.
5.
Politetrafluoretileno – PTFE ................................................. 95
Tipos de Placas PTFE ........................................................... 95
TELON* - Placas de PTFE Aditivado .................................. 96
Quinflex® - PTFE Expandido ................................................ 103
Juntas Tipo 933 Envelopadas em PTFE ................................ 107
Capítulo 6 – Materiais para Juntas Metálicas ............................ 123
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Considerações Iniciais .......................................................... 123
Aço Carbono ........................................................................ 124
Aço Inoxidável AISI 304 ...................................................... 124
Aço Inoxidável AISI 304L ................................................... 124
Aço Inoxidável AISI 316 ...................................................... 124
Aço Inoxidável AISI 316L ................................................... 124
Aço Inoxidável AISI 321 ...................................................... 124
Aço Inoxidável AISI 347 ...................................................... 125
Monel................................................................................... 125
Níquel 200 ............................................................................ 125
Cobre ................................................................................... 125
8
12 Alumínio ............................................................................... 125
13 Inconel................................................................................... 125
14 Titânio ................................................................................... 125
Capítulo 7 –Juntas Metalflex . .......................................................135
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
O que é uma Junta Metalflex. ............................................... 135
Materiais ................................................................................ 136
Densidade .............................................................................. 138
Dimensionamento .................................................................. 138
Espessura ............................................................................... 139
Limitações Dimensionais e de Espessura ............................... 139
Tolerâncias de Fabricação ...................................................... 140
Acabamento das Superfícies de Vedação ................................ 140
Pressão de Esmagamento ....................................................... 141
Tipos ..................................................................................... 141
Juntas Tipo 911 ...................................................................... 141
Juntas de Acordo com a Norma ASME B16.20 ...................... 144
Juntas Tipo 913 – Apêndice E ASME B.16.5 ........................ 148
Outras Normas ....................................................................... 148
Dimensionamento de Juntas Tipo 913 Especiais .................... 148
Juntas Tipo 912 ...................................................................... 150
Juntas Tipo 914 ...................................................................... 151
Capítulo 8 –Juntas Metalbest . ......................................................169
1
2
3
4
5
6
7
O que é uma Junta Metalbest . .............................................. 169
Metais .................................................................................... 170
Enchimento............................................................................ 170
Dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............... 170
Principais Tipos e Aplicações ................................................ 170
Juntas para Trocadores de Calor ............................................. 173
Juntas Tipo 927 para Trocadores de Calor .............................. 179
Capítulo 9 –Juntas Metálicas ..........................................................183
1
2
3
4
5
6
Definição............................................................................... 183
Juntas Metálicas Planas .......................................................... 183
Materiais ................................................................................ 184
Acabamento da Superfície de Vedação ................................... 184
Tipos de Juntas Metálicas Planas ........................................... 184
Ring Joints ............................................................................. 188
9
Capítulo 10 –Juntas Camprofile ................................................... 203
1
2
3
4
5
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7
8
9
Introdução ............................................................................. 203
Materiais ............................................................................... 205
Limites de Operação .............................................................. 205
Cálculo do Aperto.................................................................. 206
Exemplo de Aplicação ........................................................... 206
Acabamento Superficial......................................................... 209
Dimensionamento.................................................................. 209
Formatos ............................................................................... 210
Juntas Camprofile para Flanges ASME B16.5........................ 210
Capítulo 11 –Juntas para Isolamento Elétrico .......................... 215
1
2
3
4
Corrosão Eletroquímica ......................................................... 215
Proteção Catódica .................................................................. 217
Sistema de Isolamento de Flanges .......................................... 217
Especificação do Material das Juntas ..................................... 221
Capítulo 12 –Instalação e Emissões Fugitivas ........................... 223
1
2
3
4
5
6
7
Procedimento de Instalação ................................................... 223
Aplicação do Aperto .............................................................. 224
Tensões Admissíveis nos Parafusos ........................................ 224
Causas de Vazamentos ........................................................... 225
Flanges Separados, Inclinados ou Desalinhados ..................... 225
Carga Constante ..................................................................... 226
Emissões Fugitivas ................................................................ 229
Capítulo 13 –Fatores de Conversão ............................................. 235
Bibliografia ........................................................................................ 237
10
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 Quarta
Edição, revista e ampliada, incorpora os muitos avanços na tecnologia de juntas
ocorridos desde a publicação da edição anterior..
Ao analisar vazamentos, que, à primeira vista, são causados por deficiência das
juntas, 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
aplicação 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, especialmente as juntas em Papelão
Hidráulico e as espiraladas Metalflex®, sem dúvida as mais usadas em aplicações
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.
11
Este livro está dividido em capítulos que cobrem os seguintes temas:
• Projeto e as Novas Constantes de Juntas.
• Materiais para Juntas Não-Metálicas.
• Juntas em Papelão Hidráulico.
• Juntas em PTFE.
• Materiais para Juntas Metálicas.
• Juntas Metalflex®.
• Juntas Metalbest®.
• Juntas Metálicas.
• Juntas Camprofile
• Juntas para Isolamento de Flanges.
• Instalação e Emissões Fugitivas.
• Fatores de conversão.
As principais modificações desta Quarta Edição são:
• Ampliação do capítulo sobre juntas em PTFE com informações e teste
com juntas de PTFE Aditivado Tealon®.
• Adição da Seção 9 no Capítulo 10 sobre as juntas Camprofile para flanges
ASME B16.5.
• Em todos os capítulos as tabelas foram atualizadas e adicionadas.
O autor deseja receber comentários e sugestões que podem ser enviados
para Av. Martin Luther King Jr., 8939, 21530-010, Rio de Janeiro - RJ
12
CAPÍTULO
2
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
vazamento 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 organizações de controle do meio ambiente estão limitando a 100 ppm.
A taxa de vazamento é um conceito relativo e, em situações críticas, deve ser
criteriosamente estabelecida.
13
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 flanges. A pressão mínima de esmagamento é
normalizada pela ASME (American Society of Mechanical
Engineers) e será mostrada adiante. Esta força 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 flanges,
evitando vazamentos.
Seleção dos materiais: os materiais da junta devem resistir às
pressões às quais a junta vai ser submetida e ao fluido 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.
14
• Carga do flange: 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.
Do ponto de vista prático, a pressão residual deve ser “x” vezes a pressão
interna, de modo a manter a vedação. Este valor de “x” é conhecido como fator “m”
no Código ASME e varia em função do tipo de junta. O valor de “m” é a razão entre a
pressão residual (força dos parafusos menos a força de separação) sobre a junta e a
pressão interna do sistema. Quanto maior o valor de “m”, maior será a segurança do
sistema contra vazamentos.
4. CÓDIGO ASME
O Capítulo 8 do Código ASME (American Society of Mechanical Engineers)
estabelece os critérios para o projeto de juntas e os valores de “m” (fator da junta) e
de “y” (pressão mínima de esmagamento). Estes valores não são obrigatórios, mas se
baseiam em resultados de aplicações práticas bem sucedidas. O projetista tem a
liberdade de usar valores diferentes, sempre que os dados disponíveis indiquem esta
necessidade.
15
O Apêndice II, do mesmo capítulo, requer que o cálculo de uma união
flangeada com aperto por parafusos seja feito para duas condições independentes: de
operação e de esmagamento.
Nota: o procedimento de cálculo a seguir deve ser usado sempre em unidades
inglesas de medida.
4.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS
Esta condição determina uma força mínima, pela equação:
W m 1 = (π G2 P / 4 ) + (2 b π G m P) (eq. 2.1)
Esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos necessária para as
condições operacionais é igual à soma da força de pressão mais uma carga residual
sobre a junta vezes um fator e 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 Código ASME sugere os valores mínimos do fator “m” para os diversos
tipos de juntas, como mostrado na Tabela 2.1.
4.2.
ESMAGAMENTO
A segunda condição determina uma força mínima de esmagamento da junta,
sem levar em conta a pressão de trabalho. Esta força é calculada pela fórmula:
W m 2 = 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, obtida na Tabela 2.1. O valor de “b” é calculado por:
b = b0, quando b0 for igual ou menor 6.4 mm (1/4")
ou
b = 0.5 ( b0 )
0.5
quando b0 for maior que 6.4 mm (1/4")
O Código ASME também define como calcular b 0 em função da face do
flange, como mostrado nas Tabelas 2.1 e 2.2.
4.3.
ÁREA DOS PARAFUSOS
Em seguida, deve-se calcular a área mínima dos parafusos A m :
16
A m 1 = (W m 1) / Sb (eq. 2.3)
A m 2 = (W m 2) / Sa (eq. 2.4)
onde S b 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 A m
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 A m :
A b = (número de parafusos) x (área mínima do parafuso, pol2)
A área resistiva dos parafusos A b deve ser maior ou igual a A m .
4.5.
PRESSÃO MÁXIMA SOBRE A JUNTA
A pressão máxima sobre a junta é calculada pela fórmula:
Sg (max) = (W m ) / ((π/4) (de2 - di2) ))
(eq. 2.5)
ou
Sg (max) = (W m ) / ((π/4) ( (de - 0,125)2 - di2)) )
(eq. 2.6)
Onde W m é o maior valor de Wm 1 ou Wm2. A equação 2.6 deve ser usada para
juntas Metalflex e a equação 2.5 para os demais tipos de juntas.
O valor de Sg, calculado pelas equações 2.5 ou 2.6, deve ser menor que a
pressão de esmagamento máxima que a junta é capaz de resistir. Se o valor de Sg for
maior, escolher outro tipo ou, quando isto não for possível, aumentar a área da junta
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.
17
Tabela 2.1
Fator da junta (m) e pressão mínima de esmagamento (y)
Material da junta
m
Borracha - abaixo de 75 Shore A
- acima de 75 Shore A
c/reforço tela algodão
Papelão Hidráulico 3.2 mm espessura
1.6 mm espessura
0.8 mm espessura
Fibra vegetal
0.50
1.00
1.25
2.00
2.75
3.50
1.75
Metalflex aço inox ou Monel e
enchimento de Amianto
Dupla camisa metálica corrugada
Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxídáveis
Corrugada metálica Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
Dupla camisa metálica lisa
Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
Metálica ranhurada Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
Metálica sólida Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
Ring Joint
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
y
Perfil
(psi) ou tipo
0
200 plana
400
1600
3700 plana
6500
1100
plana
3.00 10000
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
3.25
3.50
3.75
3.50
3.75
3.25
3.50
3.75
3.75
4.25
4.00
4.75
5.50
6.00
6.50
5.50
6.00
6.50
18
2900
3700
4500
5500
6500
3700
4500
5500
6500
7600
Superfície Coluna b0
de vedação
(la) (lb) (1c)
II
(1d) (4) (5)
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5)
II
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5)
II
911, 913
914
(la) (1b)
II
926
(la) (1b)
II
900
(la) (1b)
(1c) (1d)
II
5500
(la) (1b)
6500
923 (1c) (1d) (2)
7600
8000
9000
5500
6500
(la) (1b)
7600 941, 942 (1c) (1d) (2)
9000
(3)
10100
8800
13000
(la) (1b)
18000
940 (1c) (1d) (2)
21800
(3) (4) (5)
26000
18000
21800 950, 951
(6)
26000
II
II
I
I
19
Tabela 2.2 (Continuação)
Localização da Força de Reação da Junta
5. SIMBOLOGIA
A b = área real do parafuso na raiz da rosca ou na seção de menor área sob tensão
(pol2 )
A m = área total mínima necessária para os parafusos, tomada como o maior valor
entre A m 1 e A m 2 (pol2).
A m 1 = área total mínima dos parafusos calculada para as condições operacionais (pol2)
A m 2 = 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 junta (pol)
di = diâmetro interno da junta (pol)
G = diâmetro do ponto de aplicação da resultante das forças de reação da junta,
Tabela 2.2 (pol)
m = fator da junta, Tabela 2.1
N = largura radial usada para determinar a largura básica da junta, Tabela 2.2 (pol).
20
P
= pressão de projeto (1bs/pol2)
Sa
= tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente (1b/pol2)
S b = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura de operação (1b/pol2)
S g = pressão sobre a superfície da junta (1b/pol2)
Wm = força mínima de instalação da junta (1b)
W m1 = força mínima necessária nos parafusos nas condições operacionais (1b)
W m2 = força mínima necessária nos parafusos para esmagar a junta (1b)
y
= pressão mínima de esmagamento, Tabela 2.1 (1b/pol2)
6.
CÁLCULO DO TORQUE DE APERTO DOS PARAFUSOS
6.1. FATOR DE ATRITO
A força de atrito é a principal responsável pela manutenção da força de 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 2.2.
Figura 2.2
21
Onde:
a = ângulo de inclinação da rosca.
d = diâmetro do parafuso.
Fp = força de aperto do parafuso.
Fa = força de atrito.
Fn = força normal à rosca.
k = fator de aperto.
Np = número de parafusos.
r = raio do parafuso.
T = torque aplicado ao parafuso.
u = coeficiente de atrito.
Fazendo o equilíbrio das forças atuantes no sentido paralelo ao plano
inclinado, temos:
(T/r) cos a = uFn + Fp sen a.
(eq. 2.7)
no sentido perpendicular ao plano inclinado, temos:
Fn = Fp cos a + (T/r) sen a
(eq. 2.8)
Sendo o ângulo da rosca muito pequeno, para facilidade de cálculo,
desprezamos a parcela (T/r) sen a na equação 2.8. Substituindo o valor de Fn n a
equação 2.7, temos:
(T/r) cos a = uFp cos a + Fp sen a
(eq. 2.9)
calculando o valor de T, temos:
T = Fp r (u + tg a)
(eq. 2.10)
Como o coeficiente de atrito é constante para uma determinada condição de
lubrificação, como tg a também é constante para cada rosca e substituindo r por d,
temos:
T = kFpd
(eq. 2.11)
onde k é um fator determinado experimentalmente. Os valores de k para parafusos de
aço bem lubrificados com óleo e grafite estão mostrados na Tabela 2.3. Os valores
baseiam-se em testes práticos. Parafusos não lubrificados apresentam
aproximadamente 50% de diferença. Diferentes lubrificantes podem dar valores
diferentes dos mostrados na Tabela 2.3, que devem ser determinados em testes
práticos.
22
6.2.
TORQUE DE APERTO
Para calcular o toque de aperto devemos verificar qual o maior valor da força
de aperto necessária, Wm 1 ou W m 2, conforme calculado nas equações 2.1 e 2.2.
Substituindo na equação 2.11, temos:
T1 = (k Wm 1 d) / Np
(eq. 2.12)
T2 = (k Wm 2 d) / Np
(eq. 2.13)
O valor de T deve ser o maior dos valores obtidos nas equações 2.12 e 2.13.
Tabela 2.3
PARAFUSOS OU ESTOJOS EM AÇO OU AÇO-LIGA
7.
Diâmetro Nominal
pol
Fios por polegada
Fator de Atrito
k
l/4
5/16
3/8
7/16
l/2
9/16
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
20
18
16
14
13
12
11
10
9
8
7
7
6
6
5 1/2
5
5
4 1/2
0.23
0.22
0.18
0.19
0.20
0.21
0.19
0.17
0.17
0.18
0.20
0.19
0.20
0.18
0.19
0.20
0.21
0.19
Área da raiz
darosca - mm2
17
29
44
60
81
105
130
195
270
355
447
574
680
834
977
1125
1322
1484
ACABAMENTO SUPERFICIAL
Para cada tipo de junta existe um acabamento recomendado para a superfície
do flange. Este acabamento não é mandatório, mas baseia-se em resultados de
aplicações práticas bem-sucedidas.
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.
23
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.
7.1.
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 2.3. 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 2.3
7.2.
ACABAMENTOS RECOMENDADOS
A Tabela 2.4 indica o tipo de acabamento para os tipos 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.
24
7.3. 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.
8. PARALELISMO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO
A tolerância para o paralelismo está mostrada na Figura 2.4. A ilustração da
direita é menos crítica, pois o aperto dos parafusos tende a corrigir o problema.
Total fora de paralelismo:
1+
Figura 2.4
25
2 < = 0.4 mm
Tabela 2.4
Acabamento da Superfície de Vedação dos Flanges
Descrição da junta
Tipo Seção transversal Acabamento Superficial
Ra
Teadit
da junta
µm
µ pol
Plana não-metálica
Metálica corrugada
Metálica corrugada com
revestimento amianto
Metalflex (espiro-metálica)
Metalbest (dupla camisa
metálica )
810
820
900
905
911
913
914
920
3.2 a 6.3
125 a 250
1.6
63
3.2
125
2.0 a 6.3
80 a 250
1.6 a 2.0
63 a 80
923
926
927
929
Plana metálica
940
1.6
63
Metálica ranhurada
941
1.6
63
Metálica ranhurada com
cobertura
942
1.6 a 2.0
63 a 80
1.6
63
950
951
Ring-Joint metálico
RX
BX
26
9.
PLANICIDADE DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO
A variação na planicidade das superfícies de vedação (Figura 2.5) depende do
tipo de junta:
• Juntas em papelão hidráulico ou borracha: 0.8 mm.
• Juntas Metalflex: 0.4 mm.
• Juntas metálicas sólidas: 0.1 mm.
Figura 2.5
10. TIPOS DE FLANGES
Embora o projeto de flanges esteja além do objetivo deste livro, nas figuras a
seguir estão mostradas as combinações mais usadas das possíveis faces dos flanges.
10.1. FACE PLANA
Junta não confinada (Figura 2.6). As superfícies de contato de ambos 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.
Figura 2.6
27
10.2. FACE RESSALTADA
Junta não confinada (Figura 2.7). 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 2.7
10.3. LINGÜETA E RANHURA
Junta totalmente confinada (Figura 2.8). 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 2.8
28
10.4. MACHO E FÊMEA
Junta semi-confinada (Figura 2.9). O tipo mais comum é o da esquerda. A
profundidade 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 2.9
10.5. FACE PLANA E RANHURA
Junta totalmente confinada (Figura 2.10). A face de um dos flanges é plana e a
outra possui uma ranhura onde a junta é encaixada. Usadas em aplicações onde a
distância 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 2.10
29
10.6. RING-JOINT
Também chamado anel API (Figura 2.11). Ambos os flanges possuem canais
com paredes em ângulo de 23 0 . A junta é de metal sólido com perfil oval ou
octogonal, que é o mais eficiente.
Figura 2.11
11. AS NOVAS CONSTANTES DE JUNTAS
Tradicionalmente os cálculos de flanges e juntas de vedação usam as 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 experimental em 1943.
Com a introdução no mercado de juntas fabricadas a partir de novos materiais,
como o grafite flexível (Graflex), fibras sintéticas e PTFE, tornou-se necessário a
determinação 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. Também foi constatado que os
valores para os materiais tradicionais não eram consistentes com os resultados obtidos
nas experiências.
Os pesquisadores optaram por desenvolver , a partir da base experimental,
nova metodologia para o cálculo de juntas que fosse coerente com os resultados
30
práticos então obtidos. Até a edição deste livro a ASME ainda não havia publicado a
nova metodologia de cálculo baseada nas constantes
11.1. COMO FORAM REALIZADOS OS ENSAIOS
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, micagrafite, grafite flexível e PTFE.
• Dupla camisa metálica (923) em aço carbono e inoxidável,
enchimento em amianto e sem-amianto.
As juntas foram testadas em vários aparelhos, um deles está esquematizado na
Figura 2.12.
Figura 2.12
Foram realizados ensaios em três pressões, 100, 200 e 400 psi com nitrogênio,
hélio, querosene e água.
Os testes tiveram a seguinte seqüência:
• Esmagamento inicial da junta, parte A da curva da Figura 2.13: a
junta é apertada até atingir uma compressão Sg e deflexão Dg.
31
Mantendo Sg constante a pressão é elevada até atingir 100 psi. Neste
instante o vazamento Lrm é medido. 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 2.14.
Em paralelo foram também realizados ensaios para determinar o efeito do
acabamento 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
acabamento da superfície de vedação.
Figura 2.13
32
Figura 2.14
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 (Lr m */ (Lrm x Dt)) a
onde:
0.5 < a < 1.2 sendo 0.5 para gases e 1.2 para líquidos
P = pressão interna do fluido (MPa)
P* = pressão atmosférica (0.1013 MPa)
Lrm = vazamento em massa por unidade de diâmetro (mg/seg-mm)
Lr m * = vazamento em massa de referência, 1 mg/seg-mm.
Normalmente tomado para uma junta com 150mm 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)
33
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 2.15.
Figura 2.15
Do gráfico podemos estabelecer as “Constantes da Junta”, que, obtidas
experimentalmente, 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).
Na Tabela 2.5 estão algumas constantes para os tipos de juntas mais usados.
Está em fase de aprovação pela ASTM método para determinação das constantes de
juntas.
34
Tabela 2.5
Constantes de Juntas
Gb
(MPa)
Material da Junta
Papelão hidráulico com fibra de amianto
1.6 mm espessura
3.2 mm espessura
Papelão hidráulico com 1.6 mm espessura
Teadit NA 1002
Teadit NA 1100
Lâmina de PTFE expandido Quimflex SH
1.6 mm espessura

Junta de PTFE expandido Quimflex
a
17.240 0.150
2.759 0.380
0.938
0.903
Gs
(MPa)
0.807
0.690
0.45
0.44
5 E-4
5.4 E-3
2.945 0.313
3 E-4
8.786 0.193
1.8 E-14
Lâmina de PTFE reforçado
Teadit TF 1580
Teadit TF 1590
Lâmina de Grafite Expandido (Graflex )
Sem reforço (TJB)
Com reforço chapa perfurada aço inoxidável (TJE)
Com reforço chapa lisa de aço inoxidável (TJR)
Com reforço de filme poliéster (TJP)
Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e Graflex
Sem anel interno ( tipo 913 )
Com anel interno ( tipo 913 M )
15.862 0.237
17.448 0.241
0.090
0.028
Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e PTFE
Sem anel interno ( tipo 913 )
Com anel interno ( tipo 913 M )
31.034 0.140
15.724 0.190
0.483
0.462
Junta dupla camisa Metalbest em aço carbono e enchimento
em Graflex
Lisa ( tipo 923 )
Corrugada ( tipo 926 )
20.000 0.230
58.621 0.134
0.103
1.586
Junta metálica lisa ( tipo 940 )
Alumínio
Cobre recozido ou latão
10.517 0.240
34.483 0.133
1.379
1.779
35
0.786 0.447 1.103 E-8
1.793 0.351
0.043
6.690
9.655
5.628
6.690
0.384
0.324
0.377
0.384
3.448
6.897
4.552
3.448
E-4
E-5
E-4
E-4
A figura 2.16 mostra o gráfico de uma junta espiralada tipo 913 com aço inox e
Graflex.
Figura 2.16
11.2. CLASSE DE APERTO
Um dos conceitos mais importantes introduzidos pelos estudos do PVRC é o da
Classe de Aperto. Como não é possível termos uma vedação perfeita como sugeria os
antigos valores de m e y os pesquisadores sugeriram a introdução de Classes de
Aperto que correspondem a três níveis de vazamento máximo aceitável para a
aplicação.
Tabela 2.6
Classe de Aperto
Classe de Aperto
Ar, água
Standard
Apertada
Vazamento ( mg / seg-mm )
0.2 ( 1/5 )
0.002 ( 1/500 )
0.000 02 ( 1/ 50 000 )
Constante de Aperto C
0.1
1.0
10.0
É provável que futuramente haja uma classificação dos diferentes fluidos nas classes
de vazamento levando-se em consideração os danos ao meio ambiente, riscos de
incêndio, explosão etc.
As autoridades encarregadas da defesa do meio ambiente de alguns países já estão
estabelecendo níveis máximos de vazamentos aceitáveis.
36
Podemos visualizar os valores propostos fazendo um exemplo prático. Se
tomarmos uma junta espiral para flange ASME B16.5 de 4 polegadas de diâmetro
nominal e classe de pressão 150 psi, padrão ASME B16.20 com aperto na classe de
vazamento standard de 0.002 mg/seg.mm temos:
Vazamento (Lrm ) = 0.002 x diâmetro externo
Lrm = 0.002 x 149.4 = 0.2988 mg/seg = 1.076 g/hora
Como vazamentos em massa são de visualização difícil, abaixo estão tabelas
práticas para melhor entendimento.
Fluido
Água
Nitrogênio
Hélio
Tabela 2.7
Equivalência volumétrica
Equivalência volumétrica
Massa - mg / seg
Volume - l / h
1
0.036
1
3.200
1
22.140
Tabela 2.8
Equivalência em bolhas
Vazamento
-1
10 mg
10 -2 mg
10 -3 mg
10 -4 mg
/
/
/
/
seg
seg
seg
seg
Volume equivalente
Equivalente em bolhas
1
1
3
1
Fluxo constante
10 bolhas por segundo
1 bolha por segundo
1 bolha a cada 10 segundos
ml
ml
ml
ml
a cada 10 segundos
a cada 100 segundos
por hora
a cada 3 horas
11.3. EFICIÊNCIA DE APERTO
Estudos mostraram uma grande variação da força exercida por cada parafuso
mesmo em situações onde o torque é aplicado de forma controlada. O PVRC sugeriu
a introdução de um fator de eficiência de aperto diretamente relacionado com o
método usado para aplicar a força de esmagamento. Os valores da eficiência do aperto
estão na Tabela 2.9.
Tabela 2.9
Eficiência do aperto
Método de aperto
Eficiência do aperto “Ae”
Torquímetro de impacto ou alavanca
Torque aplicado com precisão ( ± 3 % )
Tensionamento direto e simultâneo
Medição direta da tensão ou elongação
37
0.75
0.85
0.95
1.00
11.4. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO MÉTODO PVRC
O método proposto pelo PVRC apresenta várias simplificações para facilitar os
cálculos. Entretanto, estas simplificações podem provocar grandes variações no
cálculo. Estas variações estão apresentadas na publicação “The Exact Method”
apresentado 6th Annual Fluid Sealing Association Technical Symposium, Houston,
TX, October, 1996 pelo Engenheiro Antônio Carlos Guizzo, Diretor Técnico d a
Teadit Indústria e Comércio. O mesmo autor apresentou outro trabalho no Sealing
Technical Symposium, Nashville, TN, April 1998, onde mostra o comportamento das
juntas comparando os resultados experimentais com valores previstos nos métodos de
cálculo propostos. Cópias destas publicações podem ser solicitadas à Teadit no
endereço indicado no início deste livro.
Nota importante: na época da publicação da Terceira Edição deste livro o
método proposto pelo PVRC ainda não estava aprovado pela ASME. O seu uso deve
ser cuidadosamente analisado para evitar danos pessoais e materiais provenientes das
incertezas que ainda podem existir na sua aplicação.
•
Determinar na Tabela 2.5, as constantes Gb, a, e Gs para a junta que vai
ser usada
•
Determinar na Tabela 2.6, para a Classe de Aperto, e a Constante de
Aperto, C
•
Determinar na Tabela 2.9, a eficiência de montagem, Ae, de acordo com
a ferramenta a ser usada no aperto dos parafusos
•
Calcular a área de contato da junta com o flange (área de esmagamento),
Ag
•
Determinar a tensão admissível nos parafusos na temperatura ambiente:
Sa
•
Determinar a tensão admissível nos parafusos na temperatura de
operação: Sb
•
Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, de
acordo com o Código ASME:
A i = ( π /4 ) G2
G = de- 2b
b = .5 ( b ) 0.5 ou b = b o se b o menor que 6.4 mm ( 1/4 pol )
bo = N / 2
onde G é o diâmetro efetivo da junta conforme Código ASME ( Tabelas 2.1 e 2.2 )
•
Calcular o parâmetro de aperto mínimo, Tpmin;
Tpmin = 18.0231 C Pd
38
onde C é a constante de aperto escolhida e Pd é a pressão de projeto.
•
Calcular o parâmetro de aperto de montagem, Tpa. Este valor de Tpa deve
ser atingido durante a montagem da junta para assegurar que o valor de
Tp durante a operação da junta seja igual ou maior que Tpmin.
Tpa = X Tpmin
onde X > = 1.5 ( Sa / Sb)
onde Sa é a tensão admissível nos parafusos na temperatura ambiente e S b
é a tensão admissível nos parafusos na temperatura de projeto.
•
Calcular a razão dos parâmetros de aperto:
Tr = Log (Tpa) / Log (Tpmin)
•
Calcular a pressão mínima de aperto para operação da junta. Esta pressão
é necessária para resistir à força hidrostática e manter uma pressão na
junta tal que o Parâmetro de Aperto seja, no mínimo, igual a Tpmin
Sml = Gs [(Gb / Gs) ( Tpa )a ]
•
(1/Tr)
Calcular a pressão mínima de esmagamento da junta:
Sy a = (Gb / Ae) ( Tpa )a
onde Ae é a Eficiência do Aperto, obtido na Tabela 2.9
•
Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:
Sm 2 = [( Sb / Sa )( Sy a / 1.5 )] - Pd (A i / Ag)
onde Ag é a área de contato da junta com a superfície de vedação do
flange
•
Calcular a força mínima de esmagamento:
W m o = ( Pd A i ) + ( Sm o A g )
onde Sm o é a o maior valor de Sm 1, Sm 2 ou 2 Pd
•
Calcular a área resistiva mínima dos parafusos:
A m = W m o / Sb
39
•
Número de parafusos:
A área real dos parafusos, A b, deve ser igual ou maior que A m . Para isso
é necessário escolher um número de parafusos tal que a soma das suas
áreas seja igual ou maior do que A m
11.5. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO MÉTODO PVRC
Junta espiralada diâmetro nominal 6 polegadas, classe de pressão 300 psi,
dimensões conforme Norma ASME B16.20, com espiral em aço inoxidável,
enchimento em Graflex e anel externo em aço carbono bicromatizado. Flange com 12
parafusos de diâmetro 1 polegada em ASTM SA193-B7.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pressão de projeto: Pd = 2 MPa (290 psi)
Pressão de teste: Pt = 3 MPa (435 psi)
Temperatura de projeto: 450o C
Parafusos ASTM AS 193-B7, tensões admissíveis:
• Temperatura ambiente: Sa = 172 MPa
• Temperatura de operação: Sb = 122 MPa
• Quantidade: 12 parafusos
Da Tabela 2.5 tiramos as constantes da junta:
Gb = 15.862 MPa
a = 0.237
Gs = 0.090 MPa
Classe de aperto: standard, Lrm = .002 mg/seg-mm
Constante de aperto: C = 1
Aperto por torquímento: Ae = 0.75
Área de contato da junta, A g:
A g = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.390 mm2
de = 209.6 mm
di = 182.6 mm
•
Área efetiva de atuação da pressão interna, A i:
A i = ( π /4 ) G2 = 29711.878 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
b o = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm
•
Parâmetro de aperto mínimo:
Tpmin = 18.0231 C Pd = 36.0462
40
•
Parâmetro de aperto de montagem:
Tpa = X Tpmin = 1.5 ( 172 / 122 ) 36.0462 = 76.229
•
Razão dos parâmetros de aperto:
Tr = Log (Tpa) / Log (Tpmin) = 1.209
•
Pressão mínima de aperto para operação:
Sml = Gs [( Gb / Gs ) ( Tpa )a ]
•
1/Tr
= 15.171 MPa
Pressão mínima de esmagamento:
Sy a = [ Gb/Ae ] ( Tpa )a = 59.069 MPa
•
Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:
Sm 2 = [( Sb / Sa )( Sy a / 1.5 )] - Pd (A i / Ag) = 19.759 MPa
•
Força mínima de esmagamento:
W m o = ( Pd A i ) + ( Sm o A g )
onde Sm o é a o maior valor de
Sm 1 = 15.171
Sm 2 = 19.759
2 Pd = 4
W m o = ( Pd A i ) + ( Sm o A g ) = 203 089 N
12.
ESMAGAMENTO MÁXIMO
Nas Seções 4 e 11 deste Capítulo estão os métodos para calcular a força de
esmagamento mínima da junta para assegurar uma vedação adequada. Entretanto,
conforme os estudos do PVRC quanto maior o aperto maior a selabilidade, portanto,
é interessante saber qual o valor da força de aperto máxima. Fazendo-se a instalação
com o aperto próximo do máximo tira-se proveito da possibilidade de uma maior
selabilidade.
Um problema freqüentemente encontrado são juntas danificadas por excesso
de aperto. Para todos os tipos de juntas é possível estabelecer qual a pressão máxima
de esmagamento, este valor não deve ser superado na instalação sob pena de danificar
a junta.
41
12.1 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA DE APERTO
A seguir está descrito método para calcular o aperto máximo admissível pela
junta e pelos parafusos.
•
Calcular a área de contato da junta com o flange (área de esmagamento),
A g.
•
Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, de acordo
com o Código ASME:
A i = ( π /4 ) G2
G = de - 2b
b = .5 ( b ) 0.5 ou b = b0 se b0 for menor que 6.4 mm
b 0 = N/2
onde G é o diâmetro efetivo da junta conforme tabelas do Código ASME
•
Calcular a força de pressão, H:
H = Ai P d
•
Calcular a força máxima disponível para o esmagamento, Wdisp:
W disp = A ml N p S a
onde Aml é a área da raiz da rosca dos parafusos ou menor área sob
tensão, Np é o número de parafusos e Sa é a tensão máxima admissível
nos parafusos na temperatura ambiente.
•
Calcular a pressão de esmagamento da junta, Sy a:
Sy a = Wdisp / A g
•
Determinar a máxima pressão de esmagamento para a junta de acordo
com a recomendação do fabricante, Sy m .
•
Estabelecer como a pressão de esmagamento máxima, Sys, o menor valor
entre Sy a e Sy m .
•
Calcular a força de esmagamento máxima, Wm a x:
W m a x = Sys A g
•
Calcular a força de aperto mínimo Wm o de acordo com as Seções 4 ou 11
deste Capítulo.
42
•
Se o valor de Wm a x for menor do que Wm o a combinação das juntas e
parafusos não é adequada para a aplicação.
•
Se W max for maior do que Wm o a combinação junta e parafusos é
satisfatória.
•
Com o valor da força de aperto máxima conhecido é possível então
determinar se todas as demais tensões estão dentro dos limites
estabelecidos pelo Código ASME. Esta verificação está além dos
objetivos deste livro.
12.2 EXEMPLO DE CÁLCULO DA FORÇA DE APERTO MÁXIMA
No exemplo da Seção 11.5 podemos calcular a força de aperto máxima.
•
Área de contato da junta com o flange:
A g = ( π /4 ) [(de - 3.2)2 - di2] = 7271.37 mm2
de = 209.6 mm
di = 182.6 mm
•
Área efetiva de atuação da pressão do fluido:
A i = ( π /4 ) G2 = 29711.8 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
b o = N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm
•
Calcular a força de pressão, H:
H = Ai P d = 29711 x 2 = 59 423 N
•
Força máxima disponível para o esmagamento:
W disp = Ae Aml N p S a = 391 x 12 x 172 = 807 024 N
•
Calcular a pressão de esmagamento da junta, Sy a:
Sy a = Wdisp / Ag = 807 024 / 7271 = 110.992 MPa
•
Pressão de esmagamento máxima recomendada para a junta:
S y m = 210 MPa
43
•
Pressão de esmagamento máxima, menor valor entre Sy a e Sy m :
Sys = 110 MPa
•
Calcular a força de esmagamento máxima, Wm a x:
W m a x = Sys A g = 110 x 7271 = 799 810 N
•
Força de aperto mínimo, conforme Seção 11.5:
W m o = 203 089 N
•
Como o valor de Wm a x é maior Wm o a combinação das juntas e parafusos
é adequada para a aplicação.
•
Com os valores das forças máxima e mínima é possível calcular os
valores dos torques máximo e mínimo:
Tm i n = k Wm o d p / Np = 0.2 x 203 089 x 0.0254 / 12 = 85.97 N-m
Tm a x = k Wm a x d p / Np = 0.2 x 799 810 x 0.0254 / 12 = 338.58 N-m
44
CAPÍTULO
3
MATERIAIS
PARA 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
freqüentemente.
É impraticável listar e descrever todos os materiais. Por esta razão, foram
selecionados os materiais mais usados com as suas características básicas. Fazendo-se
necessário um aprofundamento maior, 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 (corrosão).
•
Temperatura de operação.
As duas primeiras foram analisadas no Capítulo 2 deste livro.
A resistência à corrosão pode ser influenciada por vários fatores,
principalmente:
•
Concentração do agente corrosivo: nem sempre uma maior concentração
torna um fluido mais corrosivo.
•
Temperatura do agente corrosivo: em geral, temperaturas mais elevadas
aceleram a corrosão.
45
• 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
corrosivos.
Em situações críticas são necessários testes em laboratório para determinar,
nas condições de operação, a compatibilidade do material da junta com o fluido.
Ao iniciar o projeto de uma junta, uma avaliação total deve ser efetuada,
começando pelo tipo de flange, força dos parafusos, força mínima de esmagamento
etc. Todas as etapas devem ser seguidas até a definição do tipo e do material da junta.
Geralmente, a seleção de uma junta pode ser simplificada usando o Fator de Serviço,
conforme mostrado a seguir.
2. FATOR P X T OU FATOR DE SERVIÇO
O Fator de Serviço ou fator Pressão x Temperatura ( P x T ) é um bom ponto de
partida para selecionar o material de uma junta. Ele é obtido multiplicando-se o
valor da pressão em kgf/cm2 pela temperatura em graus centígrados e comparando-se
o resultado com os valores da tabela a seguir. Se o valor for maior que 25 000, deve
ser escolhida uma junta metálica.
Tabela 3.1
Fator de Serviço
PXT
máximo
530
1150
2700
15000
25000
Temperatura
máxima - oC
150
120
250
540
590
Material da Junta
Borracha
Fibra vegetal
PTFE
Papelão hidráulico
Papelão hidráulico com tela metálica
Os limites de temperaturas e os valores de P x T não podem ser tomados como
absolutos. As condições de cada caso, tais como variação nos tipos de matéria-prima,
projeto de flanges e outras particularidades de cada aplicação podem modificar estes
valores.
Nota importante: as recomendações deste Capítulo são genéricas, e as condições
particulares de cada caso devem ser avaliadas cuidadosamente.
3.
PAPELÃO HIDRÁULICO
Desde a sua introdução, no final do século passado, o Papelão Hidráulico tem
sido o material mais usado para vedação de flanges. Possui características de
selabilidade em larga faixa de condições operacionais. Devido à sua importância no
campo da vedação industrial, o Capítulo 4 deste livro é inteiramente dedicado às
juntas de Papelão Hidráulico.
46
4.
POLITETRAFLUOROETILENO ( PTFE )
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 industriais.
Devido à sua crescente importância o Capítulo 5 deste livro cobre várias alternativas
de juntas com PTFE.
5.
GRAFITE FLEXÍVEL GRAFLEX ®
Produzido a partir da expansão e calandragem da grafite natural, possui entre
95% e 99% de pureza.
Flocos de grafite são tratados com ácido, neutralizados com água e secados até
determinado nível de umidade. Este processo deixa água entre os grãos de grafite. Em
seguida, os flocos são submetidos a elevadas temperaturas, e a água, ao vaporizar,
“explode” os flocos, que atingem volumes de 200 ou mais vezes o original. Estes
flocos expandidos são calandrados, sem nenhum aditivo ou ligante, produzindo folhas
de material flexível.
A grafite flexível apresenta reduzido creep, definido como uma deformação
plástica contínua de um material submetido a pressão. Portanto, a perda da força dos
parafusos é reduzida, eliminando reapertos freqüentes.
Devido às suas características, a 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. Possui excelente
resistência aos ácidos, soluções alcalinas e compostos orgânicos. Entretanto, em
atmosferas oxidantes e temperaturas acima de 450 o C , o s e u u s o d e v e s e r
cuidadosamente analisado. Quando o carbono é aquecido em presença do oxigênio
há formação de dióxido de carbono (CO2). O resultado desta reação é uma redução da
massa de material. Limites de temperatura: - 240o C a 3000o C, em atmosfera neutra
ou redutora, e de - 240o C a 450o C, em atmosfera oxidante.
A compatibilidade química e os limites de temperatura estão no Anexo 3.1.
5.1.
PLACAS DE GRAFLEX ®
Por ser um material de baixa resistência mecânica, as placas de Graflex® são
fornecidas com ou sem reforço de aço inoxidável 316. As dimensões são
1000 x 1000 mm e as espessuras são 0.8 mm, 1.6 mm e 3.2 mm. As recomendações
de aplicação estão na Tabela 3.2. Quando usar juntas fabricadas a partir de placas de
Graflex® com reforço, é necessário verificar também a compatibilidade do fluido com
o reforço.
47
Tabela 3.2
Tipos de Placas de Graflex®
Tipo
Reforço
Aplicação
TJR
lâmina lisa de aço
inoxidável 316L
serviços gerais,
vapor,
hidrocarbonetos
TJE
lâmina perfurada de aço
inoxidável 316L
serviços gerais, vapor,
fluido térmico,
hidrocarbonetos
TJB
nenhum
serviços gerais,
flanges frágeis
em geral
Tabela 3.3
Temperaturas de Trabalho
Temperatura oC
Máxima
Meio
Mínima
Neutro / redutor
Oxidante
Vapor
TJR
TJE
TJB
-240
-240
870
450
870
450
-240
650
650
3 000
450
Não
recomendado
Os valores de “m” e “y” e das constantes para cálculo para cada tipo de Placa
de Graflex estão na Tabela 3.4.
Tabela 3.4
Valores para Cálculo
Tipo
m
y (psi)
Gb (MPa)
a
Gs (MPa)
Pressão de esmagamento
máxima (MPa)
5.2.
TJR
2
1 000
5.628
0.377
4.555x10 - 4
TJE
2
2 800
9.655
0.324
6.897x10-5
165
165
TJB
1.5
900
6.690
0.384
3.448x10-4
165
FITAS DE GRAFLEX ®
O Graflex® também é fornecido em fitas com ou sem adesivo, lisa ou corrugada
na espessura de 0.4 mm, os tipos e condições de fornecimento estão na
Tabela 3.5.
48
Tabela 3.5
Fitas Graflex®
Tipo
Apresentação
Aplicação
Rolos com
6.
TJI
fita lisa com adesivo
vedação de conexões
roscadas
12.7 x 8 000 ou 25.4
x 15 000 mm
TJH
fita corrugada com
adesivo
moldada sobre a
superfície de vedação
dos flanges
12.7 x 8 000 ou 25.4 x
15 000 mm
TJZ
fita corrugada sem
adesivo
enrolada e prensada
em hastes de válvulas
e anéis pré-moldados
6.4 ou 12.7 x 8 000 e
19.1 ou 25.4 x 15000
ELASTÔMEROS
Materiais bastante empregados na fabricação de juntas, em virtude das suas
características de selabilidade. Existem no mercado diversos tipos de polímeros e
formulações, permitindo uma grande variação na escolha.
6.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
As principais características que tornam a borracha um bom material para
juntas são:
• Resiliência: a borracha é um material com elevada resiliência. Sendo bastante
elástico, preenche as imperfeições dos flanges, mesmo com pequena força de
aperto.
• Polímeros: há diversidade de polímeros com diferentes características físicas e
químicas.
• Combinação de polímeros: a combinação de vários polímeros em uma formulação
permite obter diferentes características físicas e químicas, como resistência à
tração ou a produtos químicos, dureza etc.
• Variedade : chapas ou lençóis com diferentes espessuras, cores, larguras,
comprimento e acabamentos superficiais podem ser fabricados para atender às
necessidades de cada caso.
6.2. PROCESSO DE SELEÇÃO
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 industriais é de 55 a 80 Shore A e espessura de 0.8 mm (1/32") a 6.4 mm
(1/4"). O Anexo 3.2 apresenta a compatibilidade entre os diversos fluidos e os
Elastômeros mais utilizados, que estão relacionados a seguir. O código entre parênteses
é a designação ASTM.
49
6.3. BORRACHA NATURAL (NR)
Possui boa resistência aos sais inorgânicos, amônia, ácidos fracos e álcalis;
pouca resistência a óleos, solventes e produtos químicos; apresenta acentuado
envelhecimento devido ao ataque pelo ozônio; não recomendada para uso em locais
expostos ao sol ou ao oxigênio; tem grande resistência mecânica e ao desgaste por
atrito. Níveis de temperatura bastante limitados : de -50o C a 90o C.
6.4. ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)
A borracha SBR, também chamada de “borracha sintética”, foi desenvolvida
como alternativa à borracha natural. Recomendada para uso em água quente e fria, ar,
vapor e alguns ácidos fracos; não deve ser usada em ácidos fortes , óleos , graxas e
solventes clorados; possui pouca resistência ao ozônio e à maioria dos
hidrocarbonetos. Limites de temperatura de -50o C a 120o C.
6.5. CLOROPRENE (CR)
Mais conhecida como Neoprene, seu nome comercial. Possui excelente
resistência aos óleos, ozônio, luz solar e envelhecimento, e baixa permeabilidade aos
gases; recomendada para uso em gasolina e solventes não aromáticos; tem pouca
resistência aos agentes oxidantes fortes e hidrocarbonetos aromáticos e clorados.
Limites de temperatura de -50oC a 120oC.
6.6. NITRÍLICA (NBR)
Também conhecida como Buna-N. Possui boa resistência aos óleos, solventes,
hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos e gasolina. Pouca resistência aos agentes
oxidantes fortes, hidrocarbonetos clorados, cetonas e ésteres. Limites de temperatura
de -50oC a 120oC.
6.7. FLUORELASTÔMERO (CFM, FVSI, FPM)
Mais conhecido como Viton, seu nome comercial. Possui excelente resistência
aos ácidos fortes, óleos, gasolina, solventes clorados e hidrocarbonetos alifáticos e
aromáticos. Não recomendada para uso com aminos, ésteres, cetonas e vapor. Limites
de temperatura de -40oC a 204oC.
6.8. SILICONE (SI)
A borracha silicone possui excelente resistência ao envelhecimento, não sendo
afetada pela luz solar ou ozônio, por isso muito usada em ar quente. Tem pouca
resistência mecânica, aos hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e ao vapor. Possui
limites de temperatura mais amplos, de -100oC a 260oC.
6.9. ETILENO-PROPILENO (EPDM)
Elastômero com boa resistência ao ozônio, vapor, ácidos fortes e álcalis. Não
recomendado para uso com solventes e hidrocarbonetos aromáticos. Limites de
temperatura de -50oC a 120oC.
50
6.10. HYPALON
Elastômero da família do Neoprene , possui excelente resistência ao ozônio,
luz solar, produtos químicos e boa resistência aos óleos. Limites de temperatura de
-100 oC a 260 oC.
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. Disponível em
rolos com espessura de 0.5mm a 1.6mm. Limite máximo de temperatura 120oC.
8. CORTIÇA
Grãos de cortiça são aglomerados com borracha para obter a 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 120oC. Possui pouca
resistência ao envelhecimento e não deve ser usada em ácidos inorgânicos, álcalis e
soluções oxidantes.
9. TECIDOS E FITAS
Tecidos de amianto ou fibra de vidro impregnados com um Elastômero são
bastante 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 0.8mm (l/32") a 3.2mm (1/8"). Espessuras maiores são obtidas
dobrando uma camada sobre a outra.
Os Elastômeros mais usados na impregnação de tecidos são: borracha estirenobutadieno (SBR), Neoprene, Viton e Silicone.
9.1. TECIDOS DE AMIANTO
Os tecidos de amianto impregnados normalmente possuem 75% de amianto e
25% de outras fibras, como o Rayon ou algodão. Esta combinação é feita para
melhorar as propriedades mecânicas e facilitar a fabricação, com sensível redução de
custo.
9.2. TECIDOS DE FIBRA DE VIDRO
Os tecidos de fibra de vidro são fabricados a partir de dois tipos de fios:
•
Filamento contínuo.
•
Texturizado.
51
Os tecidos feitos a partir de fio de filamento contínuo possuem espessura
reduzida e, conseqüentemente, menor resistência mecânica.
Os tecidos com fio Texturizado, processo que eleva o volume do fio, possuem
maior resistência mecânica, por isso, mais usado em juntas industriais.
9.3.
JUNTAS DE TECIDOS E FITAS
Os tecidos e fitas são dobrados e moldados em forma de juntas. Se 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). Elas podem ser circulares, ovais, quadradas ou de outras
formas. São também usadas em fornos, fornalhas, autoclaves, portas de acesso e painéis
de equipamentos.
9.4.
FITA TADPOLE
Os tecidos podem ser enrolados em volta de um núcleo, normalmente uma
gaxeta de amianto ou fibra de vidro, conforme mostrado na figura 3.2. O tecido pode
ter ou não impregnação de Elastômeros. A junta com esta forma é conhecida como
“tadpole”.
O tecido se estende além do núcleo, formando uma fita plana que pode 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.
Figura 3.2
10.
PAPELÃO DE AMIANTO (PI 97-B)
Material fabricado a partir de fibras de amianto com ligantes incombustíveis,
com elevada resistência à temperatura. Normalmente usado como isolante térmico, é
empregado como enchimento de juntas semi-metálicas devido à sua
compressibilidade e resistência térmica. Também é recomendado para a fabricação
de juntas para dutos de gases quentes e baixas pressões. Temperatura limite de operação
contínua 800o C.
52
11. PAPELÃO ISOLIT HT 
Devido às restrições ao manuseio do amianto, o Isolit HT é a alternativa ao
papelão de amianto, com desempenho similar. Composto de fibra cerâmica com até
5% de fibras orgânicas, que aumentam a sua resistência mecânica. Quando exposto a
temperaturas acima de 200oC estas substâncias orgânicas carbonizam, resultando em
material totalmente inorgânico com resistência até a 800o C.
12. FIBRA CERÂMICA
Na forma de mantas é usada para fabricação de juntas para uso em dutos de
gases quentes e baixa pressão. Material também empregado como enchimento em
juntas semi-metálicas em substituição ao papelão de amianto. Limite de temperatura:
1200o C.
13. BEATER ADDITION
O processo beater addition (BA) de fabricação de materiais para juntas é
semelhante ao de fabricação de papel. Fibras sintéticas, orgânicas ou minerais são
batidas com ligantes em misturadores, que as “abrem”, propiciando uma maior área
de contato com os ligantes. Esta maior área de contato aumenta a resistência mecânica
do produto final. Várias ligantes podem ser usados, como o látex, borracha SBR,
nitrílica etc.
Devido à sua limitada resistência à pressão é um material pouco usado em
aplicações industriais, exceto como enchimento de juntas semi-metálicas para baixas
temperaturas.
Os materiais produzidos pelo processo BA são disponíveis em bobinas de até
1200mm de largura, com espessuras de 0.3 mm a 1.5 mm.
14. PAPELÃO TEAPLAC 
Papelões para isolamento térmico sem Amianto Teaplac 800 e Teaplac 850 são
usados na fabricação de juntas para usos em elevadas temperaturas e baixas pressões
53
ANEXO 3.1
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX ®
Fluidos
Acetato de Monovinil
Acetato Isopropílico
Acetona
Ácido Acético
Ácido Arsênico
Ácido Benzilsulfônico
Ácido Bórico
Ácido Brômico
Ácido Carbônico
Ácido Cítrico
Ácido Clorídrico
Ácido Dicloropropiônico
Ácido Esteárico
Ácido Fluorídrico
Ácido Fluorsilício
Ácido Fólico
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico
Ácido Graxo
Ácido Lático
Ácido Monocloroacético
Ácido Nítrico
Ácido Oléico
Ácido Oxálico
Ácido Sulfúrico
Ácido Sulfúrico
Ácido Sulfuroso
Ácido Tartárico
Água Boronatada
Água Deaerada
Água Mercaptana
Álcool Isopropílico
Álcool Amílico
Álcool Butílico
Álcool Etílico
Concentração %
Todas
100
0 - 100
Todas
Todas
60
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
90 – 100
100
Todas
0 a 20
Todas
Todas
0 a 85
Todas
Todas
100
Todas
100
Todas
0 a 70
Maior que 70
Todas
Todas
Saturada
0 - 100
100
100
0 - 100
54
Temperatura máxima o C
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
ANEXO 3.1 (Continuação)
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX ®
Fluidos
Álcool metílico
Anidrido acetico
Anilina
Ar
Benzeno
Biflureto de Amônia
Bromo
Cellosolve Butílico
Cellosolve Solvente
Cloreto Cúprico
Cloreto de Alumímio
Clorato de Cálcio
Cloreto de Estanho
Cloreto de Etila
Cloreto de Níquel
Cloreto de Sódio
Cloreto de Zinco
Cloreto Férrico
Cloreto Ferroso
Clorito de Sódio
Cloro seco
Cloroetilbenzeno
Clorofórmio
Dibromo Etileno
Dicloro Etileno
Dietanolamina
Dioxano
Dióxido de Enxofre
Éter isopropílico
Etila
Etileno Cloridina
Etileno Glicol
Fluidos para transferência
de calor (todos)
Fluidos refrigerantes
Concentração %
0 - 100
100
100
100
Todas
Todas
0 - 100
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
0-4
100
100
100
100
100
Todas
0 - 100
Todas
100
Todas
0-8
Todas
-
Temperatura máxima o C
650
Todas
Todas
450
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
55
ANEXO 3.1 (Continuação)
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX ®
Fluidos
Fluor
Gasolina
Glicerina
Hexaclorobenzeno
Hidrato de Cloral
Hidrocloreto de Anilina
Hidróxido de Alumínio
Hidróxido de Amônia
Hidróxido de Sódio
Hipocloreto de Cálcio
Hipoclorito de Sódio
Iodo
Manitol
Metil-isobutil-cetona
Monocloreto de Enxofre
Monoclorobenzeno
Monoetanolamina
Octanol
Paradiclorobenzeno
Paraldeído
Querosene
Sulfato de Amônia
Sulfato de Cobre
Sulfato de Ferro
Sulfato de Manganês
Sulfato de Níquel
Sulfato de Zinco
Tetracloreto de Carbono
Tetracloroetano
Ticloreto de Arsênio
Tiocianato de Amonia
Tricloreto de Fósforo
Tricloroetileno
Vapor
Xileno
Concentração %
Todas
0 - 100
100
0 - 60
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
100
100
100
Todas
100
100
100
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
100
100
100
0 – 63
100
100
Todas
56
Temperatura máxima o C
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Não Recomendado
Não Recomendado
Não Recomendado
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
Todas
650
Todas
ANEXO 3.2
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
1: boa resistência
2: resistência regular
3: sem informação
4: pouca resistência
NBR: nitrílica
F E : fluorelastômero
CR : cloroprene
SBR: stireno-butadieno
NR : natural
SI : silicone
Fluido
Acetaldeído
Acetato de alumínio
Acetato de butila
Acetado de etila
Acetado de potássio
Acetileno
Acetona
Ácido acético 5%
Ácido acético glacial
Ácido benzóico
Ácido bórico
Ácido butírico
Ácido cítrico
Ácido clorídrico (concentrado)
Ácido clorídrico (diluído)
Ácido crômico
Ácido fluorídrico (concentrado)
Ácido fluorídrico (diluído)
Ácido fosfórico concentrado
ácido fosfórico diluído
Ácido lático
Ácido maleico
Ácido nítrico concentrado
Ácido nítrico diluído
Ácido nítrico fumegante
Ácido oléico
Ácido oxálico
Ácido palmítico
Ácido salicílico
NBR
3
2
4
4
2
1
4
2
2
4
1
4
1
4
3
4
4
4
4
4
1
4
4
4
4
3
2
1
2
57
FE
4
4
4
4
4
1
4
1
4
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
1
1
CR
3
2
4
4
2
2
2
1
2
4
1
4
1
4
1
4
4
1
1
1
1
4
4
2
4
2
2
2
3
SBR
3
4
4
4
4
2
4
2
2
4
1
4
1
4
3
4
4
2
3
2
1
4
4
4
4
4
2
2
2
NR
2
1
4
4
1
2
4
2
2
4
1
3
1
4
3
4
4
4
3
2
1
4
4
4
4
4
2
2
1
SI
2
4
4
2
4
2
4
1
2
4
1
3
1
4
4
3
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
2
4
3
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Ácido sulfúrico concentrado
Ácido sulfúrico diluído
Ácido sulfúrico fumegante
Ácido sulfuroso
Ácido tânico
Ácido tartárico
Ácidos graxos
Água do mar
Água potável
Alcatrão
Álcool butílico (butanol)
Álcool de madeira
Álcool isopropílico
Álcool propílico
Amônia líquida (anidra)
Amônia quente (gás)
Amônia fria (gás)
Anilina
Ar até 100’C
Ar até 150’C
Ar até 200’C
Ar até 250’C
Benzeno
Bicarbonato de sódio
Bórax
Café
Carbonato de amônia
Carbonato de cálcio
Carbonato de sódio
Cerveja
Cianeto de potássio
Ciclo-hexanol
Cloreto de alumínio
Cloreto de amônia
Cloreto de bário
Cloreto de cálcio
Cloreto de etila
NBR
4
4
4
2
1
1
2
1
1
1
1
1
2
1
2
4
1
4
1
2
4
4
4
1
2
1
4
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
58
FE
1
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
4
1
1
4
4
4
1
1
1
1
3
2
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
CR
4
2
4
2
1
1
2
2
1
2
1
1
1
1
1
2
1
4
1
2
4
4
4
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
2
SBR
4
3
4
2
2
2
4
1
1
4
1
1
2
1
4
4
1
4
2
4
4
4
4
1
2
1
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
2
NR
4
3
4
2
1
1
3
1
1
4
1
1
1
1
4
4
1
4
2
4
4
4
4
1
2
1
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
SI
4
4
4
4
2
1
3
1
1
4
2
1
1
1
2
1
1
4
1
1
1
2
4
1
2
1
3
1
1
1
1
4
2
3
1
1
4
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Cloreto de etileno
Cloreto de magnésio
Cloreto de metileno
Cloreto de potássio
Cloreto de sódio
Cloro (seco)
Cloro (úmido)
Clorofórmio
Decalin
Dibutil ftalato
Dióxido de enxofre (seco)
Dióxido de enxofre (úmido)
Dissulfeto de carbono
Dowtherm A
Esgoto sanitário
Etano
Etanol
Éter dibutílico
Éter etílico
Éter metílico
Etileno glicol
Fenol
Fluoreto de alumínio
Formaldeído
Fosfato de cálcio
Freon 12
Freon 22
Gás carbônico
Gás liquefeito de petróleo
Gás natural
Gasolina
Glicerina
Glicose
Heptano
Hidrogênio
Hidróxido de amônia (concentrado)
Hidróxido de cálcio
NBR
4
1
4
1
1
4
3
4
4
4
4
4
4
4
1
1
1
4
3
1
1
4
1
4
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
59
FE
1
1
2
1
1
1
1
1
1
2
4
4
1
1
1
1
3
3
4
1
1
1
3
4
1
1
4
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
C R SBR
4
4
1
1
4
4
1
1
1
1
4
2
4
3
4
4
4
4
4
4
1
2
1
4
4
4
2
4
2
1
2
4
1
1
4
4
4
4
1
3
1
1
2
4
1
1
4
4
1
2
1
1
1
1
2
1
2
4
1
2
2
4
1
1
1
1
2
4
2
1
3
1
1
1
NR
4
1
4
1
1
4
3
4
4
4
2
4
4
4
1
4
1
4
4
1
1
4
2
4
1
2
1
2
4
2
4
1
1
4
2
3
1
SI
4
1
4
1
1
4
3
4
4
3
2
2
3
4
1
4
1
4
4
1
1
4
2
4
1
4
4
2
3
1
4
1
1
4
3
1
3
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Hidróxido de magnésio
Hidróxido de potássio
Hidróxido de sódio
Hipoclorito de cálcio
Hipoclorito de sódio
Isso-octano
Ieite
Mercúrio
Metano
Metanol
Metil butil cetona
Metil butil cetona ( MEK )
Metil isobutil cetona ( MIBK )
Metil isopropril cetona
Metil salicilato
Monóxido de carbono
Nafta
Neon
Nitrato de alumínio
Nitrato de potássio
Nitrato de prata
Nitrogênio
Octano
Óleo bunker
Óleo combustível
Óleo combustível ácido
Óleo cru
Óleo de amendoim
Óleo de coco
Óleo de linhaça
Óleo de madeira
Óleo de milho
Óleo de oliva
Óleo de soja
Óleo diesel
Óleo hidráulico ( mineral )
Óleo lubrificante
NBR
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
1
2
1
1
1
2
1
2
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
60
FE
1
4
1
1
1
1
1
1
1
2
4
4
4
4
3
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
CR
1
1
1
2
2
1
1
1
2
1
4
4
4
4
4
1
4
1
1
1
1
1
4
4
1
2
4
3
3
1
2
3
2
1
3
2
2
SBR
2
2
2
2
2
4
1
1
4
1
4
4
4
4
3
2
4
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
NR
2
2
1
2
2
4
1
1
4
1
4
4
4
4
3
2
4
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
SI
3
3
1
2
2
4
1
3
4
1
4
4
4
4
3
1
4
1
2
1
1
1
4
2
4
1
4
1
1
1
4
1
1
1
4
2
4
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido
Óleo para turbina
Óleo silicone
Óleo vegetal
Óleos minerais
Oxigênio
Oxigênio ( 100-200’C )
Oxigênio líquido
Ozona
Pentano
Percloroetileno
Peróxido de hidrogênio
Petróleo
Propano
Querosene
Silicato de cálcio
Silicato de sódio
Soluções cáusticas
Solventes clorados
Sulfato de alumínio
Sulfato de amônia
Sulfato de cobre
Sulfato de magnésio
Sulfato de sódio
Sulfato de zinco
Sulfito de magnésio
Tetracloreto de carbono
Tetracloroetano
Thinner
Tolueno
Tricloroetano
Tricloroetileno
Uísque
Vapor
Vinagre
Vinho
Xileno
Xilol
NBR F E
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
4
2
2
1
4
1
1
1
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
4
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
4
1
4
2
4
2
4
1
3
1
1
1
1
1
2
1
1
1
4
1
4
1
61
CR
4
1
3
1
1
4
1
3
1
4
2
2
2
2
1
1
2
4
1
1
1
1
1
1
1
4
4
4
4
4
4
1
1
2
1
4
4
SBR N R
4
4
1
1
4
4
4
4
2
4
4
4
1
4
4
4
4
3
4
4
2
2
4
4
4
4
4
4
1
1
1
1
1
2
4
4
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
1
1
2
2
2
2
1
1
4
4
4
4
SI
4
3
1
2
1
1
2
1
4
4
1
4
4
4
3
3
2
4
1
3
1
1
1
1
1
4
3
4
4
4
4
1
1
1
1
4
4
62
CAPÍTULO
4
JUNTAS EM
PAPELÃO HIDRÁULICO
1. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT
São fabricados a partir da vulcanização sob pressão de Elastômeros com fibras
minerais ou sintética. Por serem bastante econômicos em relação ao seu desempenho,
são os materiais mais usados na fabricação de juntas industriais, cobrindo ampla faixa
de aplicação. Suas principais características são:
•
•
•
•
2.
Elevada resistência ao esmagamento
Baixo relaxamento (creep relaxation )
Resistência a altas temperaturas e pressões
Resistência a produtos químicos
COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS
Na fabricação do papelão hidráulico, fibras de amianto ou sintéticas, como a
aramida (Kevlar*), são misturados com Elastômeros e outros materiais, formando
uma massa viscosa. 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 combinação de Elastômeros, aditivos, a temperatura
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)
63
2.1 FIBRAS
As fibras possuem a função estrutural, determinando, principalmente, as
características de elevada resistência mecânica dos papelões hidráulicos.
Nos papelões à base de amianto, o problema de riscos pessoais aos usuários é
bastante reduzido, por estarem as fibras totalmente impregnadas por borracha.
Os papelões à base de fibras sintéticas são totalmente “sem-amianto”, dando
bastante segurança aos usuários.
Importante: recomenda-se o uso correto dos papelões à base de amianto; o
lixamento, raspagem ou qualquer processo que provoque poeira, deve ser feito
evitando-se sua inalação, usando-se máscaras com filtros descartáveis. As roupas de
trabalho devem ser guardadas e lavadas em separadas das demais. Maiores
informações para o manuseio e uso correto de produtos de amianto, podem ser obtidas
no Anexo 12 da NR 15 da Portaria 3214 de 8/06/1978 do Ministério do Trabalho.
2.2 ELASTÔMEROS
Os Elastômeros, vulcanizados sob pressão com as fibras, determinam 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,
apresenta excelente elasticidade, flexibilidade, baixa resistência química e à
temperatura.
•
Borracha estireno-butadieno ( SBR ): também conhecida como “borracha
sintética”, foi desenvolvida como alternativa à borracha natural, possuindo
características similares.
•
Cloropreno ( CR ): mais conhecido pelo seu nome comercial, Neoprene*,
possui excelente resistência a óleos, gasolina, solventes de petróleo e ao ozônio.
•
Borracha nitrílica ( NBR ): superior às borrachas SBR e CR em relação a
produtos químicos e temperatura. Tem excelente resistência a óleos, gasolina,
solventes de petróleo, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, solventes clorados e
óleos vegetais e animais.
•
Hypalon: possui excelente resistência química inclusive aos ácidos e
álcalis.
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 tensões mecânicas altas. A tela é normalmente de aço carbono, podendo,
entretanto, ser usado aço inoxidável, para melhor resistir ao fluido vedado.
64
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.
2.5 DIMENSÕES DE FORNECIMENTO
Os papelões hidráulicos Teadit são normalmente comercializados em folhas de
1500 mm por 1600 mm. Sob encomenda podem ser fornecidos em folhas de 1500 mm
por 3200 mm. Alguns materiais também podem ser fabricados em folhas de 3000 mm
por 3200 mm.
2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
As associações normalizadoras e os fabricantes, desenvolveram vários testes
para permitir a uniformidade de fabricação, determinação das condições, limites de
aplicação e comparação entre materiais de diversos fabricantes.
2.6.1 COMPRESSIBILIDADE E RECUPERAÇÃO
Medida de acordo, com a Norma ASTM F36A, é a redução de espessura do
material, quando submetido a uma carga de 5000 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
imperfeições dos flanges. Quanto maior a compressibilidade, mais facilmente o
material preenche as irregularidades.
A recuperação indica a capacidade do material em absorver os efeitos das
variações de pressão e temperatura.
2.6.2 SELABILIDADE
Medida de acordo com a Norma ASTM F37, indica a capacidade de vedar sob
condições controladas de laboratório com isoctano, pressão de 1atm e de carga do
flange variando de 125 psi (0.86 MPa) a 4000 psi (27.58 MPa).
65
2.6.3 RETENÇÃO DE TORQUE
Medida de acordo com a ASTM F38, indica a capacidade do material em
manter o aperto ao longo do tempo, expressa como uma percentagem de perda de
carga inicial. Um material estável retém o torque 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 torque. As Normas DIN 52913 e BS 2815 estabelecem os métodos de
medição da Retenção de Torque.
2.6.4 IMERSÃO EM FLUIDO
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.
2.6.5 RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
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.
2.6.6 PERDA POR CALCINAÇÃO
Medida pela Norma ASTM F495 indica a porcentagem de material perdido ao
calcinar o material.
2.6.7 DIAGRAMA PRESSÃO X TEMPERATURA
Não havendo teste internacionalmente adotado para estabelecer os limites de
operação dos materiais para juntas, a Teadit desenvolveu procedimento específico
para determinar a pressão máxima de trabalho, em função da temperatura. O fluido
de teste é o Nitrogênio.
3.
PROJETO DE JUNTAS COM PAPELÃO HIDRÁULICO
3.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS
Ao iniciarmos o projeto de uma junta, devemos, em primeiro lugar, verificar 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.
66
Para os Papelão Hidráulicos Teadit do tipo NA (Não Amianto), foram
determinadas 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 determinar se uma
condição é adequada, dever-se verificar 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.
3.2 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
produtos e os diversos tipos de papelão hidráulico Teadit.
Importante : as recomendações do Anexo 4.2 são genéricas, portanto as
condições particulares de cada caso devem ser analisadas cuidadosamente.
3.3 TIPOS DE JUNTAS
3.3.1. TIPO 810 RF ( RAISED FACE )
O Tipo 810 ou RF ( Figura 4.1 ) é uma junta cujo diâmetro externo tangência
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.
• Sempre que possível, deve-se usar o tipo RF, pois é mais econômico e,
apresentando menor área de contato com o flange, tem maior facilidade de
esmagamento.
Figura 4.1
67
3.3.2. 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.
Figura 4.2
3.3.3 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 hidráulico.
3.4 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.
3.5 DIMENSIONAMENTO PARA FLANGES NORMA DIN
As dimensões da juntas conforme Norma DIN 2690 estão no Anexo 4.11.
3.6 DIMENSIONAMENTO PARA OUTRAS NORMAS
Outras associações normalizadoras também especificam as dimensões para
juntas. As normas BS e JIS da Inglaterra e Japão, respectivamente, são usadas em
equipamentos projetados nestes países. Seu uso é bastante restrito no Brasil.
68
3.7 TOLERÂNCIAS
As tolerâncias de fabricação com base na Norma ASME B16.21 estão na
Tabela 4.1.
Tabela 4.1
Tolerâncias de Fabricação
Característica
Diâmetro Externo
Diâmetro Interno
Tolerância - mm
Até 300 mm (12")
+0
-1.5
Acima de 300 mm (12")
+0
-3.0
Até 300 mm (12")
± 1.5
Acima de 300 mm (12")
± 3.0
Círculo de Furação
± 1.5
Centro a centro dos furos dos parafusos
± 0.8
4.
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.
4.1 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
69
Figura 4.3
4.2 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, 3.2mm. Não é
recomendável o uso deste tipo de emenda com Papelão Hidráulico com Amianto, ao
lixar a emenda pode-se gerar poeira, operação sujeita a controles de nível de fibras no
meio ambiente.
Figura 4.4
70
5.
ESPESSURA
O Código ASME recomenda três espessuras para aplicações industriais:
1/32" ( 0.8 mm ), 1/16" (1.6 mm ) e 1/8" ( 3.2 mm ). Ao especificar a espessura de
uma junta, devemos levar em consideração, principalmente, 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 igual a
quatro vezes a profundidade das ranhuras. 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
espessura possível ( até 1.0 mm ). Não havendo ranhuras ou irregularidades para
“morder”, a junta pode ser expulsa pela força radial provocada pela pressão interna.
6.
FORÇA DE APERTO DOS PARAFUSOS
A força de aperto dos parafusos deve ser calculada de acordo com as
recomendações do Capítulo 2 deste livro. Esta força não deve provocar uma pressão
de esmagamento excessiva extrudando a junta. A pressão máxima de aperto, depende
da espessura e da temperatura de trabalho da junta. Na temperatura ambiente a
pressão máxima de esmagamento recomendada é de 210 MPa (30 000 psi).
7.
ACABAMENTO DAS JUNTAS
O acabamento para a maioria das aplicações deve ser o natural. O uso de
anti-aderentes como grafite, silicone, óleos ou graxas, diminuem o atrito com os
flanges, dificultando a vedação e diminuindo a resistência a altas pressões.
O acabamento grafitado só deve ser usado quando for freqüente a
desmontagem. Neste caso, recomenda-se a grafitagem em apenas um lado. A
grafitagem em ambos os lados só deve ser especificada em juntas para trabalho em
temperaturas muito elevadas, pois a grafite eleva a resistência superficial ao calor.
Não se recomenda a lubrificação com óleos ou graxas.
8.
ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO DOS FLANGES
O acabamento da superfície do flange em contato com a junta deve ter uma
rugosidade suficiente para ‘morder’ a junta. É recomendado o ranhurado concêntrico
ou em espiral fonográfica especificado pelas Normas ASME B16.5 e MSS SP-6,
normalmente encontrado nos flanges comerciais. Ambos são usinados por ferramenta
com, no mínimo, 1.6 µm (1/16") de raio, tendo 45 a 55 ranhuras por polegada. Este
acabamento deve ter de 3.2 mm (125 µpol) Ra a 6.3 µm (250 µpol) Ra .
Ranhuras concêntricas em ‘V’ de 90o com passo de 0.6 a 1.0mm também são
aceitáveis.
71
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.
9.
ARMAZENAMENTO
O papelão hidráulico em folhas, bem como juntas já cortadas, não deve ser
armazenado por longos períodos. O elastômero usado como ligante, provoca o
“envelhecimento” do material com o tempo, alterando as suas características físicas.
Ao armazenar deve-se escolher um local fresco, seco e sem luz solar direta.
Evitar contato com a água, óleos e produtos químicos. As folhas e juntas de papelão
hidráulico devem ser mantidas de preferência, deitadas, sem dobras ou vincos. Evitar
pendurar ou enrolar, para não provocar deformações permanentes.
10. 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.
10.1 Papelão hidráulico NA 1000
Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha NBR. Indicado para
derivados de petróleo, solventes, vapor saturado e produtos químicos em
geral.
Cor: verde.
Classificação ASTM F104: 713100E33M9
10.2. Papelão hidráulico NA 1000M
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: 713230E23M6
10.3 . Papelão hidráulico NA 1002
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 712120E22M5
72
Gráfico P x T para NA 1002
10.4 Papelão hidráulico NA 1020
Papelão hidráulico para uso geral à base de fibra aramida e borracha SBR.
Indicado para vapor saturado, gases, ácidos moderados, álcalis e produtos
químicos em geral.
Cor: branco.
Classificação ASTM F104: 712940E44M5
Aprovação KTW para uso com água potável.
Gráfico P x T para NA 1020
73
10.5
Papelão hidráulico NA 1040
Papelão hidráulico universal de fibra celulose e borracha NBR. Indicado para
derivados de petróleo, água e produtos químicos em geral a baixa
temperatura.
Cor: vermelho.
Classificação ASTM 712990E34M4
Gráfico P x T para NA 1040
10.6
Papelão Hidráulico NA 1100
Papelão hidráulico universal de elevada resistência térmica e isento de amianto.
Contém fibra de carbono e grafite, unidos com borracha NBR.
Indicado para óleos quentes, solventes, água, vapor e produtos químicos em
geral.
Cor: preta.
Classificação ASTM F104: 712120E23M6
Aprovações: DVGW e KTW.
Gráfico P x T para NA 1100
74
10.7
Papelão Hidráulico NA 1060 FDA
Papelão hidráulico isento de amianto a base de fibra aramida e borracha
SBR. Indicado para trabalhar com alimentos, remédios e outros produtos que
não podem sofrer contaminação.
Cor: branco.
Classificação ASTM F104: 712940E34M9
Atende os requisitos da Food and Drug Administration – USA (FDA) para uso em
contato com alimentos e produtos farmacêuticos.
10.8 Papelão hidráulico NA 1085
Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha Hypalon (CSM). Apresenta
excelente resistência química e mecânica. Desenvolvido para trabalhar com
ácidos fortes e produtos químicos em geral.
Cor: azul cobalto.
Classificação ASTM F104: 712000E00M5
Gráfico P x T para NA 1085
75
11. PAPELÕES HIDRÁULICOS COM AMIANTO
Os Papelões Hidráulicos com Amianto, para aplicações industriais,
disponíveis no mercado por ocasião da publicação deste livro, estão relacionados a
seguir.
11.1 . Papelão Hidráulico AC 83
Papelão hidráulico com amianto e liga especial de borracha resistente aos
ácidos e bases, fortes e moderados amplamente usado na indústria química.
Cor: azul.
Classificação ASTM F104: F112000E00-M6.
Propriedades físicas após imersão em ácidos: 5 horas a 23o C
Propriedade
Sulfúrico 25%
Nítrico 25%
Clorídrico 25%
Aumento de peso (%)
12
7
4
Aumento de espessura (%)
13
8
4
11.2. Papelão Hidráulico S 1212
Papelão hidráulico universal com amianto e borracha NBR para uso com
óleos quentes, gasolina, combustíveis, solventes e gases.
Cor: verde.
Classificação ASTM F104: F112200E33-M6.
11.3. Papelão Hidráulico S 1200
Papelão hidráulico universal com amianto, borracha NBR e inserção de tela
metálica para uso com óleos quentes, gasolina, combustíveis, solventes e gases.
Cor: verde.
Classificação ASTM F104: F112230E34-M9.
11.4. Papelão hidráulico U 60
Papelão hidráulico para serviços gerais com amianto e borracha SBR.
Recomendado para água, vapor, gases e uma ampla faixa de produtos
químicos e compostos orgânicos.
Cor: preta.
Classificação ASTM F104: F112950E59-M6.
11.5. Papelão hidráulico U 60M
Papelão hidráulico para serviços gerais com amianto, borracha SBR e
inserção de tela metálica. Recomendado para água, vapor, gases e uma
ampla faixa de produtos químicos e compostos orgânicos.
Cor: preta.
Classificação ASTM F104: F112940E55-M9
76
11.6. Papelão hidráulico U 90
Papelão hidráulico especial com amianto e borracha SBR, para vapor a
altas pressões e temperaturas, ácidos e álcalis moderados e produtos
químicos em geral.
Cor: prata.
Normas atendidas: - ASTM F 104: F112940E39-M7.
11.7
Papelão hidráulico V 15
V15 é um papelão hidráulico composto de amianto e borracha SBR fabricado
por meio de calandragem sob alta pressão e temperatura e com um rigoroso
controle de qualidade.
Cor: vermelha.
Classificação ASTM F104: F119000E00-M9.
77
Pressão limite – bar
Máxima
Uso contínuo
Máxima
Uso contínuo
Densidade – g/cm 3
Compressibilidade – ASTM F36A - %
Recuperação – ASTM F36A - %
Resist. tração transversal ASTM F152 - MPa
Perda por calcinação - % máximo
Aumento de espessura
IRM903
ASTM F 146 - % máximo
Fuel B
Aumento de peso
IRM903
ASTM F 146 - % máximo
Fuel B
Perda de torque ASTM F 38 - %
Retenção de torque DIN 52913 - MPa
Selabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F38 – ml/h
380
380
200
200
90
100
40
40
1.63
1.9
12 - 23 10 - 20
50
40
13
18.5
36
37
13
20
15
15
20
20
15
26
37
0.80
-
NA 1085
Temperatura limite - oC
Características Físicas
Temperatura limite - oC
Pressão limite – bar
Máxima
Uso contínuo
Máxima
Uso contínuo
Densidade – g/cm 3
Compressibilidade – ASTM F36A - %
Recuperação – ASTM F36A - %
Resist. tração transversal ASTM F152 - MPa
Perda por calcinação - %
H 2SO 4
Aumento de espessura
HNO3
concentração 25% a 23 o C
HCl
% máximo
H 2SO 4
Aumento de peso concentração
HNO3
25% a 23o C
% máximo
HCl
Perda de torque ASTM F 38 - %
Selabilidade Isoctano 1000 psi ASTM F38 – ml/h
Retenção de torque DIN 52913 - MPa
240
200
68
50
1.7
5 – 15
40
14
37
6
6
5
6
6
5
26
0.2
28
78
400
380
210
450
240
270
200
270
110
70
50
130
50
50
20
70
1.75 1.94
1.8
1.65
7 - 17 7 - 17 5 - 15 5 - 15
45
45
45
50
11.5
13.0
9.7
15
34
28
30
50
12
40
25
15
10
20
20
15
15
30
25
15
15
30
20
15
25
22
26
22
28
38
26
35
0.25 0.25 0.25 0.20
NA 1060FDA
NA 1100
NA 1040
NA 1020
NA 1002
Características Físicas
NA 1000M
NA 1000
Anexo 4.1
Características Físicas - Papelões Não Amianto
380
270
70
50
1.95
7 – 17
45
13.5
29
30
20
30
20
20
39
0.25
S 1212
S 1200
U 60
U 60M
U 90
V 15
Temperatura máxima - oC
Pressão máxima - bar
Densidade – g/cm 3
Compressibilidade – ASTM F36A - %
Recuperação – ASTM F36A - %
Resist. tração transversal ASTM F152 - MPa
Aumento de espessura IRM903
Fuel B
ASTM F 146 - %
IRM903
Aumento de peso
ASTM F 146 - %
Fuel B
450
85
1.8
11
57
18
540
140
1.8
12
60
27
9
11
11
11
540
210
2.1
14
52
27
9
13
11
10
540
100
1.8
13
54
18
27
18
24
16
540
140
2.0
13
53
22
30
17
25
13
590
210
2.0
8
55
29
36
21
24
13
200
15
2.0
19
35
7
Nota 1
Características Físicas
AC 83
Características Físicas - Papelões Com Amianto
Nota 1: na descrição do produto estão o aumento de espessura e de peso com ácidos.
79
Anexo 4.2
Tabela de Recomendações
Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto
A: recomendado.
B: depende das condições de trabalho, recomenda-se consultar o fabricante
C: não-recomendado
Fluido
Acetamida
Acetaldeído
Acetato de Alumínio
Acetato de Amila
Acetato de Butila
Acetato de Etila
Acetato de Potássio
Acetileno
Acetona
Ácido Acético (T 90ºC)
Ácido Acético (T 90ºC)
Ácido Adípico
Ácido Benzóico
Ácido Bórico
Ácido Cítrico
Ácido Clorídrico 10%
Ácido Clorídrico 37%
Ácido Crômico
Ácido Esteárico
Ácido Fluorídrico
Ácido Fórmico
Ácido Fosfórico
Ácido Lático 50%
Ácido Maléico
Ácido Nítrico 50% (T 50ºC)
Ácido Nítrico 50%
NA1000
NA1100
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1000M
NA1092
A
A
B
A
C
A
C
B
B
B
B
B
B
B
A
A
A
B
A
A
A
B
B
B
B
B
B
B
B
C
B
B
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
A
A
B
B
C
A
B
A
A
A
A
A
A
A
C
B
C
C
B
C
B
A
A
A
A
A
A
A
C
C
C
C
A
C
C
A
A
B
A
A
A
B
B
B
B
B
B
C
B
A
A
A
A
A
A
C
C
A
C
C
A
C
C
B
B
A
A
C
C
A
A
A
A
C
C
C
A
B
C
C
C
A
C
A
B
B
A
A
C
C
C
C
C
80
A
C
C
C
B
A
C
C
A
A
C
C
C
B
C
A
C
A
C
C
C
A
A
A
A
A
A
A
C
B
A
C
C
A
C
B
A
A
A
C
A
C
B
A
A
C
C
Anexo 4.2 (Continuação)
Tabela de Recomendações
Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto
Fluido
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1092
NA1000M
Ácido Oléico
A
A
C
A
C
A
A
Ácido Oxálico
B
B
B
C
B
A
B
Ácido Palmítico
A
A
B
B
B
A
A
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 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
Água
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Aguarrás
A
A
C
A
C
C
A
Álcool Isopropilico
A
A
A
A
A
A
A
Amônia – Fria (Gás)
A
A
A
A
A
A
A
Amônia – Quente (Gás)
C
C
C
C
C
B
C
Anilina
C
C
B
C
B
C
C
Ar
A
A
A
A
A
A
A
Benzeno
C
C
C
C
C
C
C
Bicarbonato de Sódio
A
A
B
A
B
A
A
Bissulfito de Sódio
A
A
A
A
A
A
A
Butadieno
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
Carbonato de Amônia
C
C
A
C
A
C
C
Carbonato de Sódio
A
A
A
A
A
A
A
Ciclohexano
A
A
C
A
C
C
A
Ciclohexanol
A
A
C
B
C
B
A
C
C
Água de Alimentação de
Caldeira
Água do Mar
Ciclo-hexanona
C
C
C
C
C
Cloreto 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
81
Anexo 4.2 (Continuação)
Tabela de Recomendações
Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto
Fluido
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1092
NA1000M
Cloreto de Cálcio
A
A
A
A
A
A
A
Cloreto de Etila
B
B
C
C
C
C
B
Cloreto de Magnésio
A
A
A
A
A
A
A
Cloreto de Metila
C
C
C
C
C
C
C
Cloreto de Potássio
A
A
A
A
A
A
A
Cloreto de Sódio (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Cloro (Seco)
B
B
B
C
B
B
B
Cloro (Úmido)
C
C
C
C
C
C
C
Clorofórmio
C
C
C
C
C
C
C
Condensado
A
A
A
A
A
A
A
Creosato
A
A
C
A
C
C
A
Cresol
B
B
C
C
C
C
B
Decano
A
A
C
A
C
C
A
Dicromato de Potássio
A
A
B
A
B
A
A
Dimetilformamida
C
C
C
C
C
C
C
Dióxido de Carbono
A
A
A
A
A
A
A
Dióxido de Cloro
C
C
C
C
C
C
C
Dióxido de Enxofre
C
C
B
C
B
B
C
Dissulfeto de Carbono
C
C
C
C
C
C
C
Estireno
C
C
C
C
C
C
C
Etano
B
B
B
C
B
B
B
Etanol
A
A
A
B
A
A
A
Éter de Petróleo
A
A
C
A
C
A
A
Éter Etílico
B
B
C
C
C
B
B
Etileno
A
A
B
B
B
B
A
Etileno Glicol
A
A
A
A
A
A
A
Fenol
C
C
C
C
C
C
C
Formaldeído
A
A
B
B
B
B
A
Freon 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
Gás Natural - GLP
A
A
B
B
C
A
B
82
Anexo 4.2 (Continuação)
Tabela de Recomendações
Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto
Fluido
Gasolina
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1000M
NA1092
A
A
A
C
A
C
C
Glicerina
A
A
A
A
A
A
A
Glicol
A
A
A
A
A
A
A
Graxa
A
A
C
A
C
C
A
Heptano
A
A
C
B
C
B
A
Hexano
A
A
C
B
C
A
A
Hidrogênio
A
A
A
A
A
A
A
Hidróxido de Amônia 30%
(T<50ºC)
A
A
C
B
C
A
A
Hidróxido de Cálcio (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Hidróxido de Magnésio
(T<50ºC)
Hidróxido de Potássio
(T<50ºC)
B
B
B
C
B
A
B
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
A
C
A
A
Isooctano
A
A
C
Metano
A
A
C
B
C
B
A
Metanol
A
A
A
A
A
A
A
Nafta
A
A
C
A
C
B
A
Nitrato de Potássio
A
A
B
B
B
A
A
Nitrobenzeno
C
C
C
C
C
C
C
Nitrogênio
A
A
A
A
A
A
A
Octano
A
A
C
B
C
B
A
Óleo Diesel
A
A
C
A
C
B
A
Óleo de Rícino
A
A
A
A
A
A
A
Óleo de Silicone
A
A
A
A
A
A
A
Óleo de Transformador
A
A
C
A
C
B
A
Óleo Hidráulico – Base Petróleo
A
A
C
A
C
B
A
Óleo Mineral
A
A
C
A
C
B
A
Óleo Térmico Dowtherm
C
C
C
C
C
C
C
C
C
B
C
Oxigênio
C
C
C
Ozônio
C
C
C
C
C
B
C
Pentano
A
A
C
B
C
B
A
83
Anexo 4.2 (Continuação)
Tabela de Recomendações
Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto
Fluido
NA1100
NA1000
NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085
NA1000M
NA1092
Percloroetileno
B
B
C
C
C
C
B
Permanganato de Potássio
Peróxido de Hidrogênio
<30%
Petróleo
A
A
B
A
B
B
A
A
A
B
A
B
B
A
A
A
B
A
B
B
A
Piridina
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
Salmoura
A
A
A
A
A
A
A
Silicato de Sódio
A
A
A
A
A
A
A
Sulfato de Alumínio
A
A
B
A
B
A
A
Sulfato de Cobre (T<50ºC)
A
A
A
A
A
A
A
Sulfato de Magnésio
A
A
A
A
A
A
A
Sulfato de Sódio
A
A
A
A
A
A
A
Sulfeto de Sódio
A
A
A
A
A
A
A
Tetracloreto de Carbono
B
B
C
C
C
C
B
Tetracloro-eteno
B
C
C
C
C
B
Tolueno
C
C
C
C
C
C
Tricloro-trifluor-etano
A
A
C
A
C
C
A
Trietanolamina – TEA
B
B
B
C
B
A
B
Vapor de água saturado
A
A
A
B
A
B
A
Xileno
C
C
C
C
C
C
C
B
C
84
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 polegadas
Diametro Furos
Diâmetro Junta Diametro Diametro Externo Circulo Furação No de Furos
Nominal Tipo Interno 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi 150 psi 300 psi
4
0.62
0.62
FF
3.50
3.75
2.38
2.62
4
1/2
0.84
RF
1.88
2.12
4
0.62
FF
3.88
4.62
2.75
3.25
4
0.75
3/4
1.06
RF
2.62
2.25
4
0.62
FF
4.88
3.12
3.50
4
0.75
4.25
1
1.31
RF
2.88
2.62
0.62
3.50
3.88
4
4
0.75
FF
4.63
5.25
1 1/4
1.66
RF
3.00
3.25
3.88
4.50
4
4
0.62
0.88
FF
5.00
6.12
1 1/2
1.91
RF
3 .38
3.75
4.75
5.00
4
8
0.75
0.75
FF
6.00
6.50
2
2.38
RF
4.12
4.38
5.50
5.88
8
0.75
0.88
FF
7.00
7.50
4
2 1/2
2.88
RF
4.88
5.12
8
0.75
0.88
FF
7.50
8.25
6.00
6.62
4
3
3.50
RF
5.38
5.88
8
0.75
0.88
FF
8.50
9.00
7.00
7.25
8
3 1/2
4.00
RF
6.38
6.50
8
0.75
FF
10.00
7.50
7.88
8
0.88
9.00
4
4.50
RF
7.12
6.88
8
0.88
FF
11.00
8.50
9.25
8
0.88
10.00
5
5.56
RF
7.75
8.50
0.88
9.50
10.62
8
12
0.88
FF
11.00
12.50
6
6.62
RF
8.75
9.88
11.75
13.00
8
12
0.88
0.88
FF
13.50
15.00
8
8.62
RF
11.00
12.12
14.25
15.25
12
16
1.00
1.12
FF
16.00
17.50
10
10.75
RF
13.38
14.25
17.75
16
1.00
1.25
FF
19.00
20.50
17.00
12
12
12.75
RF
16.13
16.62
20
1.12
1.25
FF
21.00
23.00
18.75
20.25
12
14
14.00
RF
17.75
19.12
20
1.12
FF
23.50
25.50
21.25
22.50
16
1.38
16
16.00
RF
21.25
20.25
24
1.25
FF
28.00
22.75
24.75
16
1.38
25.00
18
18.00
RF
23.50
21.62
1.25
25.00
27.00
20
24
1.38
FF
27.50
30.50
20
20.00
RF
23.88
25.75
29.50
32.00
20
24
1.38
1.62
FF
32.00
36.00
24
24.00
RF
28.25
30.50
85
Anexo 4.4
Dimensões das juntas RF conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.5 Classes 400, 600 e 900 psi - dimensões em polegadas
Diâmetro
Nominal
Diâmetro Externo
Diâmetro
Interno
400
600
900
1
0.84
2.12
2.12
2.50
3
/4
1.06
2.62
2.62
2.75
1
1.31
2.88
2.88
3.12
1 1/4
1.66
3.25
3.25
3.50
1 1/2
1.91
3.75
3.75
3.88
2
2.38
4.38
4.38
5.62
2 1/2
2.88
5.12
5.12
6.50
3
3.50
5.88
5.88
6.62
3 1/2
4.00
6.38
6.38
-
4
4.50
7.00
7.62
8.12
5
5.56
8.38
9.50
9.75
6
6.62
9.75
10.50
11.38
8
8.62
12.00
12.62
14.12
10
10.75
14.12
15.75
17.12
12
12.75
16.50
18.00
19.62
14
14.00
19.00
19.38
20.50
16
16.00
21.12
22.25
22.62
18
18.00
23.38
24.12
25.12
20
20.00
25.50
26.88
27.50
24
24.00
30.25
31.12
33.00
/2
86
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 psi - dimensões em
polegadas
Classe 150
Diâmetro
Nominal
Diam.
Int.
Classe 300
Diam.
Diam.
Diam. Número Diam. Circ. Diam. Número Diam.
Circ.
Ext.
Furos Furo Furação Ext. Furos Furo Furação
4
2.62
3.50
4
0.62
2.38
3.75
0.62
1
0.84
3
/4
1.06
3.88
4
0.62
2.75
4.62
4
0.75
3.25
1
1.31
4.25
4
0.62
3.12
4.88
4
0.75
3.50
1
1 /4
1.66
4.62
4
0.62
3.50
5.25
4
0.75
3.88
1
1 /2
1.91
5.00
4
0.62
3.88
6.12
4
0.88
4.50
2
2.38
6.00
4
0.75
4.75
6.50
8
0.75
5.00
1
2 /2
2.88
7.00
4
0.75
5.50
7.50
8
0.88
5.88
3
3.50
7.50
4
0.75
6.00
8.25
8
0.88
6.62
3 1/2
4.00
8.50
8
0.75
7.00
9.00
8
0.88
7.25
4
4.50
9.00
8
0.75
7.50
10.00
8
0.88
7.88
5
5.56
10.00
8
0.88
8.50
11.00
8
0.88
9.25
6
6.62
11.00
8
0.88
9.50
12.50
12
0.88
10.63
8
8.62
13.50
8
0.88
11.75
15.00
12
1.00
13.00
10
10.75
16.00
12
1.00
14.25
-
-
-
-
12
12.75
19.00
12
1.00
17.00
-
-
-
-
/2
87
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 polegadas
Diâmetro Externo
Diâmetro
Nominal
Diâmetro
Interno
150
300
400
600
22
22.00
26.00
27.75
27.63
28.88
26
26.00
30.50
32.88
32.75
34.12
28
28.00
32.75
35.38
35.12
36.00
30
30.00
34.75
37.50
37.25
38.25
32
32.00
37.00
39.62
39.50
40.25
34
34.00
39.00
41.62
41.50
42.25
36
36.00
41.25
44.00
44.00
44.50
38
38.00
43.75
41.50
42.26
43.50
40
40.00
45.75
43.88
44.58
45.50
42
42.00
48.00
45.88
46.38
48.00
44
44.00
50.25
48.00
48.50
50.00
46
46.00
52.25
50.12
50.75
52.26
48
48.00
54.50
52.12
53.00
54.75
50
50.00
56.50
54.25
55.25
57.00
52
52.00
58.75
56.25
57.26
59.00
54
54.00
61.00
58.75
59.75
61.25
56
56.00
63.25
60.75
61.75
63.50
58
58.00
65.50
62.75
63.75
65.50
60
60.00
67.50
64.75
66.25
67.75
(1)
Nota 1: o flange de 22" está incluído apenas como referência pois não pertence à
ASME B16.47.
88
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 polegadas
Diâmetro Externo
Diâmetro
Nominal
Diâmetro
Interno
75
150
300
400
600
26
26.00
27.88
28.56
30.38
29.38
30.12
28
28.00
29.88
30.56
32.50
31.50
32.25
30
30.00
31.88
32.56
34.88
33.75
34.62
32
32.00
33.88
34.69
37.00
35.88
36.75
34
34.00
35.88
36.81
39.12
37.88
39.25
36
36.00
38.31
38.88
41.25
40.25
41.25
38
38.00
40.31
41.12
43.25
-
-
40
40.00
42.31
43.12
45.25
-
-
47.25
-
-
42
42.00
44.31
45.12
44
44.00
46.50
47.12
49.25
-
-
46
46.00
48.50
49.44
51.88
-
-
48
48.00
50.50
51.44
53.88
-
-
50
50.00
52.50
53.44
55.88
-
-
52
52.00
54.62
55.44
57.88
-
-
54
54.00
56.62
57.62
61.25
-
-
56
56.00
58.88
59.62
62.75
-
-
58
58.00
60.88
62.19
65.19
-
-
60
60.00
62.88
64.19
67.12
-
-
89
Anexo 4.8
Dimensões das juntas FF conforme ASME B16.21 para flanges MSS SP-51
Classe 150LW - dimensões em polegadas
Diâmetro
Nominal
Diâmetro
Interno
Diâmetro
Externo
Número
Furos
Diâmetro
Furo
Diam. Circ.
Furação
1
0.56
2.50
4
0.44
1.69
3
0.69
2.50
4
0.44
1.69
1
0.84
3.50
4
0.62
2.38
3
/4
1.06
3.88
4
0.62
2.75
1
1.31
4.25
4
0.62
3.12
1 1/4
1.66
4.62
4
0.62
3.50
1
1 /2
1.91
5.00
4
0.62
3.88
2
2.38
6.00
4
0.75
4.75
1
2 /2
2.88
7.00
4
0.75
5.50
3
3.50
7.50
4
0.75
6.00
4
4.50
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
10.00
8
0.88
8.50
6
6.62
11.00
8
0.88
9.50
8
8.62
13.60
8
0.88
11.75
10
10.75
16.00
12
1.00
14.25
12
12.75
19.00
12
1.00
17.00
14
14.00
21.00
12
1.12
18.75
16
16.00
23.50
16
1.12
21.25
18
18.00
25.00
16
1.25
22.75
20
20.00
27.50
20
1.25
25.00
24
24.00
20
1.38
29.50
/4
/8
/2
32.00
90
Anexo 4.9
Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1
Classe 25 de Ferro Fundido - dimensões em polegadas
Juntas FF
Juntas RF
Diâmetro
Nominal
Diâmetro
Interno
4
4.50
6.88
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
7.88
10.00
8
0.75
8.50
6
6.62
8.88
11.00
8
0.75
9.50
8
8.62
11.12
13.50
8
0.75
11.75
10
10.75
13.63
16.00
12
0.75
14.25
12
12.75
16.38
19.00
12
0.75
17.00
14
14.00
18.00
21.00
12
0.88
18.75
16
16.00
20.50
23.50
16
0.88
21.25
18
18.00
22.00
25.00
16
0.88
22.75
20
20.00
24.25
27.50
20
0.88
25.00
Diâmetro Diâmetro Número Diâmetro
Externo Externo
Furos
Furo
Diam.
Circ.
Furação
24
24.00
28.75
32.00
20
0.88
29.50
30
30.00
35.12
38.75
28
1.00
36.00
36
36.00
41.88
46.00
32
1.00
42.75
42
42.00
48.50
53.00
36
1.12
49.50
48
48.00
55.00
59.50
44
1.12
56.00
54
54.00
61.75
66.25
44
1.12
62.75
60
60.00
68.12
73.00
52
1.25
69.25
72
72.00
81.38
86.50
60
1.25
82.50
99.75
64
1.38
95.50
113.25
68
1.38
108.50
84
96
84.00
96.00
94.25
107.25
91
Anexo 4.10
Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1
Classe 125 de Ferro Fundido - dimensões em polegadas
Juntas RF
Juntas FF
Diâmetro
Nominal
Diâmetro
Interno
1
1.31
2.62
4.25
4
0.62
3.12
1¼
1.66
3.00
4.62
4
0.62
3.50
1½
1.91
3.38
5.00
4
0.62
3.88
Diâmetro Diâmetro Número Diâmetro
Externo Externo
Furos
Furo
Diam.
Circ.
Furação
2
2.38
4.12
6.00
4
0.75
4.75
2½
2.88
4.88
7.00
4
0.75
5.50
3
3.50
5.38
7.50
4
0.75
6.00
3½
4.00
6.38
8.50
8
0.75
7.00
4
4.50
6.88
9.00
8
0.75
7.50
5
5.56
7.75
10.00
8
0.88
8.50
6
6.62
8.75
11.00
8
0.88
9.50
8
8.62
11.00
13.50
8
0.88
11.75
10
10.75
13.38
16.00
12
1.00
14.25
12
12.75
16.12
19.00
12
1.00
17.00
14
14.00
17.75
21.00
12
1.12
18.75
16
16.00
20.25
23.50
16
1.12
21.25
18
18.00
21.62
25.00
16
1.25
22.75
20
20.00
23.88
27.50
20
1.25
25.00
24
24.00
28.25
32.00
20
1.38
29.50
30
30.00
34.75
38.75
28
1.38
36.00
36
36.00
41.25
46.00
32
1.62
42.75
42
42.00
48.00
53.00
36
1.62
49.50
48
48.00
54.50
59.50
44
1.62
56.00
92
Anexo 4.11
Dimensões das juntas RF conforme DIN 2690 – dimensões em mm
DN
4
6
8
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
3200
3400
3600
3800
4000
Diâmetro
Interno
6
10
14
18
22
28
35
43
49
61
77
90
115
141
169
195
220
274
325
368
420
470
520
620
720
820
920
1020
1220
1420
1620
1820
2020
2220
2420
2620
2820
3020
3220
3420
3620
3820
4020
1 e 2.5
Usar
Classe
PN 6
1290
1490
1700
1900
2100
2305
2505
2705
2920
3120
3320
3520
3730
3930
4130
Diâmetro Externo – Classe PN
10
16
25
6
30
28
33
38
43
53
63
Usar Classe PN 40
75
85
95
115
132
152
162
182
Usar
192
Classe
207
218
PN 16
237
248
255
262
273
285
318
328
330
342
373
378
385
402
438
423
445
458
473
490
497
515
528
540
557
565
578
595
618
625
680
695
735
730
810
785
805
830
890
915
910
940
990
1015
1010
1040
1090
1120
1125
1150
1305
1340
1340
1360
1545
1520
1540
1575
1720
1770
1760
1795
1930
1970
1960
2000
2135
2180
2165
2230
2345
2380
2375
2590
2555
2585
2760
2790
2785
2970
3010
3170
3225
3380
3590
3800
93
40
38
43
45
50
60
70
82
92
107
127
142
168
195
225
267
292
353
418
475
547
572
628
745
850
970
1080
1190
1395
1615
1830
-
94
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, antiaderência, resistência ao impacto e baixo coeficiente de atrito.
Os produtos para vedação são obtidos a partir da sinterização, extrusão ou
laminação 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
aplicações 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
95
prejudicial ao desempenho 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 ADITIVADO – TEALON*
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 microesferas ocas de vidro. Cada aditivo atende uma necessidade específica, mas podem ser
empregados na maioria das aplicações comuns. As placas de PTFE aditivado
TEALON* são analisadas detalhadamente na seção seguinte.
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 Expandido 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 ADITIVADO
As placas de PTFE Aditivado TEALON* foram desenvolvidas para atender os
mais elevados requisitos exigidos na fabricação de juntas de PTFE. O seu processo
único 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.
96
•
•
•
Tealon* TF1570: placa de PTFE com micro-esferas ocas de vidro. Este aditivo
produz placas com elevada compressibilidade usadas em flanges 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 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* mantiveram a sua forma original.
Figura 5.1
3.1.2. IMERSÃO EM SODA CÁUSTICA A 110 ºC
Para verificar o desempenho em serviços com produtos cáusticos fortes 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.
97
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 concentrado 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.
98
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 (5000 psi).
•
Aguardar 30 minutos e reaplicar a pressão de esmagamento de 35 MPa (5000
psi).
•
Elevar a temperatura para 200º C.
•
Pressurizar o aparelho de teste com 42 bar (600 psi) e fechar a entrada de
Nitrogênio até o final do teste.
•
Manter a temperatura constante de 200º C por 4 horas.
•
Desligar o sistema de aquecimento e deixar o dispositivo de teste esfriar.
•
Quando a temperatura atingir 30º C ligar novamente o sistema de aquecimento
até a temperatura atingir 200º C e manter por 30 minutos.
•
Este ciclo é repetido duas vezes.
•
Registrar a temperatura, pressão do N2 e pressão de esmagamento.
O resultado do teste está mostrado nos gráficos das Figuras 5.4 e 5.5. 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. O motivo desta acentuada
99
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 sinterizado
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
100
3.1.5. RESISTÊNCIA À PRESSÃO (HOBT-2 TEST)
Juntas de TF1580 e TF1590 foram testadas pelo Tightness Testing and
Research Laboratory (TTRL) da Universidade de Montreal para verificar a sua
resistência à pressão em temperatura elevada. O procedimento empregado foi o Hot
Blow-Out 2 (HOBT-2), cuja descrição sumária é a seguinte:
•
Flanges ASME B16.5 DN 3” – Classe 150 psi.
•
Gás de teste: Hélio.
•
Pressão de teste: 435 psi.
•
Pressão de esmagamento da junta: 5000 psi.
•
Procedimento de 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:
•
TF1580: resistiu até 313º C.
•
TF1590: resistiu até o final do teste, atingindo a temperatura máxima
(360º C) sem falhar.
3.1.6. SERVIÇO COM GÁS QUENTE (DIN 3535 - DVGW)
Juntas de TF1580 e TF1590 foram testadas e aprovadas pelo DVGW – Deutscher 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)
O Tealon TF1580 foi testado e aprovado 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, vapor, hidrocarbonetos e produtos químicos em geral. As
principais características do Tealon* TF1570 estão na Tabela 5.1.
101
É fornecido na cor azul em placas de 1400 mm x 1500 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 1500 mm x 1500 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. Entre os
diferentes tipos de Tealon* é o que tem o menor custo por placa. As principais
características do Tealon* TF1590 estão na Tabela 5.1.
É fornecido na cor marrom em placas de 1500 mm x 1500 mm nas espessuras de 0.8 mm
a 6.4 mm.
Tabela 5.1
Características típicas do Tealon*
Características
Método de Teste
TF1570
TF1580
TF1590
Temperatura minima (ºC)
-
-210
-210
-210
Temperatura máxima (ºC)
-
+260
+260
+260
Pressão máxima (bar)
-
55
83
83
Faixa de pH
-
0 a 14
0 a 14
0 a 14
Fator P x T
Espessura 1.5 mm
12 000
12 000
12 000
(bar x ºC)
Espessura 3.0 mm
8 600
8 600
8 600
Compressibilidade a 5000 psi (%)
ASTM F 36 A
30 - 50
4 - 10
7 - 12
Recuperação a 5000 psi (%)
ASTM F 36 A
30
40
40
ASTM 152
14
14
14
ASTM D 792
1.70
2.90
2.10
ASTM F 38
40
11
18
ASTM F 37A
0.12
.04
.20
Tensão de ruptura (MPa)
Peso específico (g/cm³)
Relaxamento (%)
Selabilidade (ml/h a 0.7 bar)
DIN 3535
< .015
< .015
< .015
Selabilidade (cm³/min)
Testes ASTM são em folhas com espessura 0.80 mm e os testes DIN em folhas
com 1.5 mm de espessura
102
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.
3.6. FATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS
Os fatores para cálculo de aperto e projeto para espessura de 1.5 mm estão na
tabela 5.2.
Tabela 5.2
Fatores para Cálculo
Propriedade
m
y (psi)
Gb (psi)
a
Gs (psi)
4.
TF1570
2
1500
244
0.31
1.28 x 10- 2
TF1580
2
1800
114
0.447
1.6 x 10- 3
TF1590
4.4
2500
260
0.351
6.3
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
orientação 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
material entre 50% a 70%. O PTFE expandido é altamente flexível, tem excelente
maleabilidade, se conformando facilmente às superfícies de vedação irregulares ou
danificadas.
4.1. 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.
103
• Faixa de temperatura de –240º C a +270º C, em serviço contínuo ou até
+310o C em picos (curtos períodos de tempo).
• Pressão de trabalho de vácuo a 200 bar.
• Baixo relaxamento, dispensando o reaperto freqüente dos parafusos.
• Elevada compressibilidade: muito usado em flanges delicados, como vidro,
cerâmica e PVC.
• Conforma-se facilmente às irregularidades da superfície de vedação, como
riscos, marcas de corrosão e ondulações.
• Juntas de PTFE expandido podem ser usadas de vácuo a alta pressão com
grande eficiência.
• Fisiologicamente inerte: não tem cheiro ou sabor, não é tóxico ou
contaminante.
• Não é atacado por microorganismos ou fungos.
• Atende às exigências da FDA (Food and Drug Administration – USA) para
uso em contato com produtos alimentícios e medicamentos.
• Não possui substâncias lixiviáveis.
• Vida ilimitada, o Quimflex® não altera as suas propriedades com o tempo,
não envelhece ou deteriora.
• Não é atacado por agentes atmosféricos e luz solar (UV).
4.2. TESTES E APROVAÇÕES
Diversos testes e aprovações para uso em gás, água potável, alimentos 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.
• 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.
4.3. JUNTA 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 reduzida diminuindo a força radial e, com isso, a tendência a
expulsar a junta (blow-out).
104
Por ser altamente flexível e de fácil aplicação, pode ser usado em flanges com
formato irregular com bastante facilidade. A Figura 5.6 mostra uma típica aplicação
de Quimflex® .
Figura 5.6
Tabela 5.3
Dimensões dos Perfis
Dimensão do perfil
largura x espessura - mm
3 x 1.5
5 x 2.0
7 x 2.5
10 x 3.0
12 x 4.0
17 x 6.0
20 x 7.0
Diâmetro Nominal do Flange
mm
até 50
de 50 a 200
de 200 a 600
de 600 a 1500
maior do que 1500
Para flanges padronizados as dimensões recomendadas estão na Tabela 5.3.
Para flanges especiais a largura do Quimflex® deve ser de 1/3 a 1/2 da largura
disponível para a vedação. Para flanges muito danificados ou irregulares, usar a maior
espessura possível.
4.4. 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
extremamente 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
comprimento 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.
105
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 1500 mm x 1500 mm nas espessuras de 1.5 mm
e 3.0 mm.
4.5. FATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS
Os fatores para cálculo de juntas de Quimflex® estão na Tabela 5.4.
Tabela 5.4
Fatores para Cálculo
Característica
m
y (psi)
Gb (MPa)
a
Gs (MPa)
Pressão de esmagamento máxima (MPa)
Junta
2
2 800
8.786
0.193
1.8 E -14
150
Placa / Fita
2
2 800
2.945
0.313
3 E -4
150
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
106
5.
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
enchimento 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.
5.1. 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.
5.2. 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.
Figura 5.8
107
5.3. 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.
Figura 5.9
5.4. JUNTAS MAIORES QUE 610 mm ( 24" ) DE DIÂMETRO INTERNO
Por não serem comercialmente disponíveis buchas de PTFE nestas dimensões,
juntas acima de 610 mm (24" ) são fabricadas a partir de fitas moldadas em volta do
enchimento (Figura 5.10). As extremidades da fita são soldadas a quente, para evitar
a contaminação do enchimento.
Figura 5.10
108
Anexo 5.1
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
A: adequado
B: consultar Teadit
Fluido
C: não recomendado
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
Acetaldeído
Acetamida
Acetato de alila
Acetato de amila
Acetato de butila
Acetato de etila
Acetato de potássio
Acetato de vinila
2-Acetilaminofluoreno
Acetileno
Acetofenona
Acetona
Acetonitrila
Ácido abiético
Ácido acético (bruto, glacial, puro)
Ácido acrílico
Ácido benzóico
Ácido bórico
Ácido bromídrico
Ácido butírico
Ácido carbólico, fenol
Ácido carbônico
Ácido cianídrico
Ácido cítrico
Ácido clorídrico
Ácido cloroacético
Ácido cloroazótico (Água Régia)
Ácido clorossulfônico
Ácido crômico
Ácido crotônico
Ácido esteárico
Ácido flúor silícico
Ácido fluorídrico, anidro
Ácido fórmico
Ácido fosfórico , puro, < 45%
109
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Ácido fosfórico , puro, > 45%, ≤ 150° F
Ácido fosfórico , puro, > 45%, >150° F
Ácido fosfórico, bruto
Ácido ftálico
Ácido lático > 150°F
Ácido lático, ≤ 150°F
Ácido maleico
Ácido metilacrílico
Ácido muriático
Ácido nítrico < 30%
Ácido nítrico > 30%
Ácido nítrico, estado natural
Ácido nítrico, fumegante
Ácido nitrohidroclórico (água régia)
Ácido nitromuriático (água régia)
Ácido oleico
Ácido oxálico
Ácido palmítico
Ácido perclórico
Ácido pícrico, fundido
Ácido pícrico, solução aquosa
Ácido prússico, ácido hidrociânico
10-75%, ≤ 260°C
75-98%, 65°C a 260°C
75-98%, ≤ 65°C
Ácido sulfúrico
fumegante
10%, ≤ 65°C
10%, > 65°C
Ácido sulfuroso
Ácido tânico
Ácido tartárico
Ácido tolueno sulfônico
Ácido tricloroacético
Ácidocloronitroso (Água Régia)
Acrilamida
Acrilato de etila
Acrilonitrila
Acroleína
Água de alimentação de caldeira
Água de esgoto
110
TF1570
B
B
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
B
A
A
A
B
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
B
C
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
TF1590
B
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Água régia
Água salgada
Água, água do mar destilada
Água, condensação
Água, destilada
Água, destilada de torneira
Água, mina ácida, com sais não oxidantes
Água, mina ácida, com sal oxidante
Álcool metílico
Álcool amílico
Álcool benzílico
Álcool butílico, butanol
Álcool de cereais
Álcool de madeira
Álcool etílico
Álcool isopropílico
Álcool N-octadecílico
Alumes
Alvejante (hipoclorito de sódio)
4-Aminodifenila
Amônia, líquido ou gás
Anidrido acético
Anidrido acrílico
Anidrido crômico
Anidrido ftálico
Anidrido maleico
Anilina, óleo de anilina
o-Anisidina
Ar
Asfalto
Baygon
Benzaldeído
Benzeno, Benzol
Benzidina
Benzonitrila
Beta-Propiolactona
Bicarbonato de sódio
Bicromato de potássio
Bifenila
Bifenilas policloradas
111
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
Fluido
Bis(2-cloroetil)éter
Bis(2-etilhexil)ftalato
Bis(clorometil)éter
Bissulfato de sódio, seco
Bissulfeto de cálcio
Bissulfito de sódio
Borax
Brometo de etileno
Brometo de hidrogênio
Brometo de lítio
Brometo de metila
Brometo de vinila
Bromo
Bromofórmio
Bromometano
Butadieno
Butano
2-Butanona
n-butilamina
terc-butilamina
Butilamina terciária
Calflo AF
Calflo FG
Calflo HTF
Calflo LT
Caprolactama
Carbamato de etila
Carbonato de dietila
Carbonato de sódio
Catechol
Cerveja
Cetano (Hexadecano)
Cianamida de cálcio
Cianeto de potássio
Cianeto de sódio
Ciclohexano
Ciclohexanona
Clorato de sódio
Cloreto de alila
Cloreto de alumínio
112
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Cloreto de amônia
Cloreto de bário
Cloreto de benzila
Cloreto de benzoíla
Cloreto de cálcio
Cloreto de cobre
Cloreto de dimetil carbamoil
Cloreto de enxofre
Cloreto de estanho
Cloreto de etila
Cloreto de etilideno
Cloreto de magnésio
Cloreto de mercúrio
Cloreto de metila
Cloreto de metileno
Cloreto de níquel
Cloreto de sódio
Cloreto de tionila
Cloreto de vinila
Cloreto de vinilideno
Cloreto de zinco
Cloreto férrico
Cloro, seco ou úmido
2-Cloroacetofenona
Clorobenzeno
Clorobenzilato
Cloroetano
Cloroetileno
Clorofórmio
Cloro-metil-metil-éter
Cloropreno
Cola, Base proteína
Combustível de aviação (Tipos JP)
Corantes de anilina
Creosoto
Cresóis, Ácido cresílico
Cromato de potássio, vermelho
Cumeno
Diazometano
Dibenzofurano
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
113
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Dibrometo de etileno
1,2-Dibromo-3-cloropropano
Dibromoetano
Dicloreto de etileno
Dicloro propileno
1,4-Diclorobenzeno
o-Diclorobenzeno
3,3-Diclorobenzideno
Dicloroetano (1,1 ou 1,2)
1,1-Dicloroetileno
Dicloro-etil-éter
Diclorometano
1,2-Dicloropropano
1,3-Dicloropropeno
Dicromato de potássio
Dietanolamina
N,N Dietilanilina 1,2-Difenilhidrazina N,N-Dimetil anilina
Dimetil Hidrazina, assimétrica
Dimetilaminoazobenzeno
3,3-Dimetilbenzidina
Dimetilformamida
3,3-Dimetoxibenzideno
2,4-Dinitrofenol
4,6-Dinitro-o-Cresol e sais
2,4-Dinitrotolueno
Dioxano
Dióxido de carbono, seco ou úmido
Dióxido de cloro
Dióxido de enxofre
Dióxido de flúor
2,3,7,8-TCDB-p-Dioxina
Diphyl DT
Dissulfeto de carbono
Dowfrost
Dowfrost HD
Dowtherm 4000
Dowtherm A
Dowtherm E
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
114
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
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A
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C
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A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Dowtherm G
Dowtherm HT
Dowtherm J
Dowtherm Q
Dowtherm SR-1
Enxofre, fundido
Epicloroidrina
1,2-Epoxibutano
Ésteres fosfatados
Estireno
Etano
Éter dibenzílico
Éter dimetílico
Éter etílico
Éter metil terc-butílico (MTBE)
Éteres
Etil celulose
Etilbenzeno
Etileno
Etileno glicol
Etileno tiouréia
Etilenoimina
p-fenilenodiamina
Fenol
Fluido de processo UCON WS
Fluido de transferência de calor UCON 500
Fluido de transmissão A
Flúor, gás
Flúor, líquido
Fluoreto de alumínio
Fluoreto de hidrogênio
Formaldeído
Fosfato de amônia, dibásico
Fosfato de amônia, monobásico
Fosfato de amônia, tribásico
Fosfato de ferro
Fosfato de sódio, dibásico
Fosfato de sódio, monobásico
Fosfato de sódio, tribásico
Fosfato de tricresila
115
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
C
C
B
C
A
A
A
A
A
B
A
B
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
C
C
C
C
A
A
A
A
A
B
A
C
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Fosfina
Fósforo elementar
Fosgênio
Ftalato de dibutila
Ftalato de dimetila
Furfural
Gás de forno de coque
Gás de gasogênio
Gás natural
Gasolina de aviação
Gasolina, ácida
Gasolina, refinada
Gelatina
Glicerina, glicerol
Glicol
Glicose
Graxa, Base petróleo
Heptano
Hexaclorobenzeno
Hexaclorobutadieno
Hexaclorociclopentadieno
Hexacloroetano
Hexadecano
Hexametil fosforamida
Hexametileno diisocianato
Hexano
Hexoato de etila
Hexona
Hidrazina
Hidrogênio
Hidroquinona
Hidróxido de alumínio (sólido)
Hidróxido de amônia
Hidróxido de bário
Hidróxido de cálcio
Hidróxido de magnésio
Hidróxido de potássio
Hidróxido de sódio
Hipoclorito de cálcio
Hipoclorito de sódio
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
B
A
A
116
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
C
C
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Iodeto de metila
Iodometano
Isobutano
Isooctano
Leite
Licor de sulfato preto
Licor de sulfato verde
Licores de cana-de-açúcar
Lindano
Lítio, elementar
Lixívia, detergente
Mercúrio
Metacrilato de alila
Metacrilato de butila
Metacrilato de metila
Metacrilato de vinila
Metafosfato de sódio
Metais alcalinos fundidos
Metano
Metanol, álcool metílico
Metil clorofórmio
Metil etil cetona
Metil hidrazina
Metil isobutyl cetona (MIBK)
Metil isocianato
N-Metil-2-pirrolidona
2-Metilaziridina
4,4-Metileno bis(2-clororoanilina)
4,4-Metileno dianilina
Metileno difenildiisocianato
Mobiltherm 600
Mobiltherm 603
Mobiltherm 605
Mobiltherm Light
Monometilamina
Monóxido de carbono
MultiTherm 100
MultiTherm 503
MultiTherm IG-2
MultiTherm PG-1
TF1570
A
A
A
A
A
B
B
A
A
C
B
A
A
B
B
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
117
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
B
A
A
B
B
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
C
C
A
A
C
C
A
A
B
B
A
B
C
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluido
Naftaleno
Naftas
Naftóis
Nitrato de alumínio
Nitrato de amônia
Nitrato de cálcio
Nitrato de potássio
Nitrato de prata
Nitrato de propila
Nitrato de sódio
2-Nitro-2-metil propanol
Nitrobenzeno
4-Nitrobifenila
2-Nitro-Butanol
Nitrocalcita (Nitrato de cálcio)
4-Nitrofenol
Nitrogênio
Nitrometano
2-Nitropropano
N-Nitrosodimetilamina
N-Nitrosomorfolina
N-Nitroso-N-Metiluréia
Octano
Oleína
Óleo hidráulico, Sintético
Óleo bruto
Óleo combustível
Óleo combustível, ácido
Óleo de linhaça
Óleo de Madeira da china, de Tungue
Óleo de milho
Óleo de rícino ou de mamona
Óleo de semente de algodão
Óleo de soja
Óleo de transformador (tipo mineral)
Óleo de Tungue
Óleo Diesel
Óleo hidráulico, Mineral
Óleo, petróleo
Óleos de petróleo, bruto
118
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Óleos de petróleo, refinado
Óleos lubrificantes, ácidos
Óleos lubrificantes, refinados
Óleos lubrificantes,tipos mineral ou petróleo
Óleos minerais
Óleos, Animal e vegetal
Orto-diclorobenzeno
Óxido de estireno
Óxido de etileno
Óxido de propileno
Oxigênio, gás
Ozônio
Parafina
Paratherm HE
Paratherm NF
Parathion
Para-xileno
Pentacloreto de fósforo
Pentaclorofenol
Pentacloronitrobenzeno
Pentafluoreto de iodo
Pentano
Perborato de sódio
Percloroetileno
Permanganato de potássio
Peróxido de hidrogênio, 10-90%
Peróxido de sódio
Peroxihidrato metaborato de sódio
Piche, alcatrão
Pineno
Piperideno
Piridina
Poliacrilonitrila
Potassa, Carbonato de potássio
Potássio elementar
Propano
Propileno
1,2-Propilenoimina
Propionaldeído
Querosene
119
TF1570
A
A
A
A
A
A
B
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
B
A
A
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
A
A
B
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
TF1580
TF1590
TF1570
A
A
A
A
A
A
Ver condições específicas abaixo
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Fluido
Quinolina
Quinona
Refrigerantes
143a
152a
C316
10
11
112
113
114
114B2
115
12
123
124
125
13
Refrigerantes (continuação)
134a
13B1
141b
142b
21
218
22
23
290
31
32
500
502
503
C318
HP62
HP80
HP81
2,4-D Sais e ésteres
Salitre de cal (nitratos de cálcio)
Salitre Norge (Nitrato de cálcio)
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
120
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Salitre norueguês (Nitrato de cálcio)
Salitre, nitrato de potássio
Salmoura (cloreto de sódio)
Sebacato de dibutila
Silicato de sódio
Sódio elementar
Soluções de detergente
Soluções de galvanização com cromo
Soluções de sabão
Solventes clorados, seco ou úmido
Solventes para verniz
Sulfato de alumínio
Sulfato de amônia
Sulfato de cobre
Sulfato de dietila
Sulfato de dimetila
Sulfato de ferro
Sulfato de magnésio
Sulfato de níquel
Sulfato de potássio
Sulfato de sódio
Sulfato de titânio
Sulfato de zinco
Sulfeto de bário
Sulfeto de carbonila
Sulfeto de hidrogênio,seco ou úmido
Sulfeto de sódio
Superóxido de sódio
Syltherm 800
Syltherm XLT
Terebintina, aguarrás
Tetrabromoetano
Tetracloreto de carbono
Tetracloreto de titânio
Tetracloroetano
Tetracloroetileno
Tetrahidrofurano, THF
Tetraóxido de nitrogênio
Therminol 44
Therminol 55
TF1570
A
A
A
A
B
C
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
121
TF1580
A
A
A
A
A
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
B
C
B
B
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Anexo 5.1 (Continuação)
Tabela de Compatibilidade Química dos produtos Tealon*
Fluido
Therminol 59
Therminol 60
Therminol 66
Therminol 75
Therminol D12
Therminol LT
Therminol VP-1
Therminol XP
Tiossulfato de sódio, hipo
Tolueno
2,4-Toluenodiamina
2,4-Toluenodiisocianato
o-Toluidina
Triclorobenzeno
1,2,4-Triclorobenzeno
1,1,2-Tricloroetano
Tricloroetileno
2,4,5-Triclorofenol
2,4,6-Triclorofenol
Trietanolamina
Trietilalumínio
Trietilamina
Trifluoreto de bromo
Trifluoreto de cloro
2,2,4-Trimetilpentano
Trióxido de cromo
Trióxido de enxofre, seco ou úmido
Uísques e vinhos
Vapor
Verniz
Vernizes
Vinagre
Xceltherm 550
Xceltherm 600
Xceltherm MK1
Xceltyherm XT
Xileno
TF1570
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
122
TF1580
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
TF1590
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
C
C
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
CAPÍTULO
6
MATERIAIS
PARA 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 420 o C e 810 o 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.
123
2 . AÇO CARBONO
Material bastante usado na fabricação de juntas dupla camisa e Ring-Joints
(Capítulos 8 e 9). Devido a sua baixa resistência à corrosão, não deve ser usado 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 760oC; entretanto, devido às
corrosões sob tensão e intergranular, sua temperatura para serviço contínuo está
limitada a 420 o C. Dureza: 160HB.
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
precipitação 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
precipitação 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.
124
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.
Temperatura 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: 260 o 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
temperatura: 1100o C. Dureza: 215 HB.
125
Além destes materiais, os mais usados em aplicações industriais são algumas
vezes recomendados metais ou ligas especiais como o Hastelloy, dependendo das
condições operacionais. 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.
126
ANEXO 6.1
PRODUTOS QUE INDUZEM A CORROSÃO SOB TENSÃO EM METAIS OU
LIGAS
A: Alumínio
L : Latão
C: Aço Carbono
M: Monel
FLUIDO
ácido clorídrico
ácido cresílico (vapores)
ácido crômico
ácido fluorídrico
ácido fluorsilícico
ácido nítico + cloreto de magnésio
ácido nítrico – vapores
ácido nítrico diluído
ácido sulfúrico + nítrico
ácido sulfúrico fumegante
água salgada + oxigênio
aminos
amônia (diluída)
amônia (pura)
brometo de cálcio
butano + dióxido de enxofre
cianeto de hidrogênio + água
cianogênio
cloreto de amônia
cloreto de hidrogênio + água
cloretos inorgânicos + água
cloretos orgânicos + água
compostos de enxofre
hidróxido de potássio
hidróxido de sódio
líquor sulfato (branco)
líquor sulfeto
mercúrio
nitrato de amônia
nitratos de mercúrio
nitratos inorgânicos
permanganato de potássio
sais silicofluoretos
sulfito de hidrogênio + água
vapor d’água
I : aço inoxidável 18-8
N: níquel
C
I
X
L
M
N
X
X
X
A
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
127
X
ANEXO 6.2
PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS
AUSTENÍTICOS
FLUIDO
ácido acético
ácido acético + ácido salícico
ácido cianídrico
ácido cianídrico + dióxido de enxofre
ácido crômico
ácido fluorídrico + sulfato de ferro
ácido fórmico
ácido fosfórico
ácido ftálico
ácido lático
ácido lático + ácido nítrico
ácido maléico
ácido nítrico
ácido nítrico + ácido clorídrico
ácido nítrico + ácido fluorídrico
ácido oxálico
ácido sulfâmico
ácido sulfúrico
ácido sulfúrico + ácido acético
ácido sulfúrico + ácido nítrico
ácido sulfúrico + metanol
ácido sulfúrico + sulfato de cobre
ácido sulfúrico + sulfato de ferro
ácido sulfuroso
ácidos graxos
água + amido + dióxido de enxofre
água + sulfato de alumínio
água do mar
cloreto de cromo
cloreto de ferro
dióxido de enxofre ( úmido )
dissulfato de cálcio + dióxido de enxofre ( ácido gástrico )
dissulfato de sódio
fenol + ácido naftênico
hidróxido de sódio + sulfeto de sódio
hipoclorito de sódio
128
ANEXO 6.2 (Continuação )
PRODUTOS QUE INDUZEM CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS
AUSTENÍTICOS
FLUIDO
líquor sulfuroso de cozimento
nitrato de amônia
nitrato de cálcio
nitrato de prata + ácido acético
óleo cru
salt spray
soluções de sulfeto
suco de beterraba
sulfato de amônia
sulfato de amônia + ácido sulfúrico
sulfato de cobre
sulfato de ferro
129
ANEXO 6.3
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS
1: boa resistência
3: sem informação
2: resistência regular
4: pouca resistência
A : Alumínio
C : Cobre
M : Monel
N : Níquel
4 : aço inoxidável AISI 304
6 : aço inoxidável AISI 316
A
B
F
B
B
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
F
B
R
B
F
F
F
F
FLUIDO
ácido bórico
ácido brômico
ácido carbólico, fenol
ácido cianídrico
ácido cítrico
ácido clorídrico, frio
ácido clorídrico, quente
ácido cloroacético
ácido crômico
ácido esteárico
ácido fluorídrico, menos de 65%
ácido fluorídrico, mais de 65%
ácido fluorsilícico
ácido fórmico
ácido fosfórico, até 45%
ácido fosfórico, mais de 45%, frio
ácido fosfórico, mais de 45%, quente
ácido lático, frio
ácido lático, quente
ácido nítrico concentrado
ácido nítrico diluído
ácido oléico
ácido oxálico
ácido palmítico
ácido pícrico
ácido sulfúrico até 10%, frio
ácido sulfúrico até 10%, quente
ácido sulfúrico 10-75%, frio
ácido sulfúrico 10-75%, quente
ácido sulfúrico 75-95%, frio
ácido sulfúrico 75-96%, quente
ácido sulfúrico fumegante
ácido sulfuroso
ácido tânico
130
S : aço carbono
C
R
F
B
F
F
F
F
F
R
R
R
R
F
F
F
B
B
F
F
F
F
F
F
F
B
M N
B
B
B
B
B
B
R
R
B
B
R
F
B
- R
F
R
B
B
F
F
F
F
F
B
B
R
R
B
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
B
4
B
B
B
B
F
F
F
B
F
F
F
R
B
B
F
R
B
B
B
B
B
R
F
F
F
B
F
F
R
6
B
B
B
B
F
F
F
B
B
F
F
F
R
B
B
F
R
R
B
B
B
B
B
R
R
R
F
B
F
R
R
S
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
F
F
F
R
R
B
-
ANEXO 6.3 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS
A
B
B
F
B
B
B
F
B
B
B
F
R
B
B
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
B
F
B
FLUIDO
ácido tartárico
água destilada
água do mar
água potável
alcatrão
álcool butílico, butanol
amônia, gás, frio
amônia, gás, quente
anidrido acético
anilina
ar
asfalto
benzeno
benzol
bicarbonato de sódio
bórax
bromino
butano
cerveja
cianeto de potássio
cloreto de alumínio
cloreto de amônia
cloreto de bário
cloreto de cálcio
cloreto de cobre
cloreto de enxofre
cloreto de etila
cloreto de magnésio
cloreto de mercúrio
cloreto de metileno
cloreto de níquel
cloreto de potássio
cloreto de sódio
cloreto de zinco
cloreto estânico
cloreto férrico
cloro (seco)
cloro (úmido)
cola
131
C
F
B
B
B
F
R
F
B
B
B
B
R
F
B
F
R
F
B
F
B
R
F
B
F
B
R
F
F
F
B
F
-
M
B
B
R
B
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
R
R
B
R
F
B
B
B
B
F
F
B
F
B
N
B
B
R
B
B
B
B
R
B
B
R
F
B
F
F
-
4
B
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
F
R
R
F
B
R
F
R
B
B
F
F
B
F
B
6
B
B
F
B
B
B
R
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
R
B
F
B
R
F
R
B
R
F
F
B
B
S
F
F
B
B
F
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
R
B
R
B
R
B
B
B
F
B
F
B
ANEXO 6.3 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS
FLUIDO
dióxido de carbono, seco
dióxido de carbono, úmido
dióxido de enxofre, seco
trióxido de enxofre, seco
dissulfeto de carbono
dissulfito de cálcio
dowtherm A
dowtherm E
enxofre
esgoto doméstico
éter
fluoreto de alumínio
formaldeído
fosfato de amônia
fosfato de sódio
freon
furfural
gás de alto forno
gás natural
gasolina
gelatina
glicerina, glicerol
glicose
hidrogênio, gás frio
hidrogênio, gás quente
hidróxido de amônia
hidróxido de bário
hidróxido de cálcio
hidróxido de magnésio
hidróxido de potássio
hidróxido de sódio
hipoclorito de sódio
leite
licor de cana-de-açúcar
metanol
mercúrio
nitrato de amônia
nitrato de sódio
óleo combustível
A
B
R
B
B
B
B
F
B
R
B
F
R
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
F
F
F
F
F
B
B
B
F
R
B
132
C
B
R
B
B
F
F
F
B
F
B
R
R
B
B
F
B
B
R
B
B
B
F
F
F
F
F
B
B
F
F
R
B
M
B
B
B
B
B
F
F
B
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
N
B
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
-
4
B
B
B
B
B
R
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
B
R
R
F
B
B
B
B
R
B
6
B
B
B
B
B
B
R
R
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
R
B
R
R
F
B
B
B
B
B
B
-
S
B
R
B
B
B
F
B
B
B
R
B
R
F
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
B
B
B
B
ANEXO 6.3 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS
A
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
F
B
F
F
F
B
F
F
B
B
F
B
B
FLUIDO
óleo combustível (ácido)
óleo de algodão
óleo de linhaça
óleo lubrificante refinado
óleo de milho
óleos minerais
óleo de soja
oxigênio, frio
oxigênio, até 260°C
oxigênio, 260 a 540°C
oxigênio, mais de 540°C
peróxido de hidrogênio
peróxido de sódio
petróleo cru, até 540°C
petróleo cru, mais de 540°C
propano
querosene
sabão
silicato de sódio
solventes clorados, secos
solventes clorados, úmidos
sulfato de alumínio
sulfato de amônia
sulfato de cobre
sulfato de magnésio
sulfato de níquel
sulfato de potássio
sulfato de sódio
sulfato de zinco
sulfato férrico
sulfeto de sódio
sulfito de bário
sulfito de hidrogênio, frio
sulfito de hidrogênio, quente
sulfito de sódio
tetracloreto de carbono
tolueno
tricloroetileno
uísque
133
C
B
B
B
B
B
F
F
F
F
B
B
F
R
R
B
F
B
B
F
F
F
F
F
F
F
-
M
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
R
B
F
B
B
B
B
B
B
R
B
B
B
B
R
B
F
R
B
B
F
R
B
B
B
B
N
B
R
B
F
B
B
B
F
R
B
F
R
-
4
B
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
B
B
B
B
R
B
B
B
B
R
B
B
R
B
B
B
B
R
6
B
B
B
B
B
B
B
B
F
B
B
B
F
B
B
B
B
R
B
B
B
B
R
B
B
B
B
B
B
B
S
B
B
B
B
B
B
B
F
F
B
F
B
B
B
B
B
F
F
B
F
B
B
B
F
B
B
F
B
B
F
ANEXO 6.3 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE METAIS PARA JUNTAS
vapor, até 200°C
vapor, até400°C
vapor, mais de 400°C
vinagre
vinho
B
F
B
134
B
F
-
B
F
B
B
B
F
-
B
B
B
R
R
B
B
B
B
B
B
B
F
F
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 esmagamento inicial da junta o enchimento escoa preenchendo as
imperfeições do flange. A fita metálica tem a função de dar resistência mecânica. O
135
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 bastante 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 e 316L.
• Aço inoxidável AISI 321.
• Monel.
• Níquel 200.
• Titânio
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. PAPELÃO DE AMIANTO
Devido ao risco à saúde e menor selabilidade, o papelão de amianto foi
substituído na maioria das aplicações. Este material oferece excelente resistência às
soluções alcalinas (como o hidróxido de sódio ou soda cáustica), podendo ser usado
em água, vapor d’água, soluções salinas e gases, exceto o oxigênio. Possui pouca
resistência aos ácidos. Temperatura máxima recomendada 550o C. O amianto perde a
136
sua água de cristalização a 760° C. A partir desta temperatura até o ponto de fusão a
1521° C transforma-se em pó sem resistência mecânica. Entretanto, por estar
inteiramente confinado entre espiras metálicas, continua a oferecer uma vedação
satisfatória, sendo considerado fire-safe.
2.2.2. GRAFITE FLEXÍVEL - GRAFLEX ®
As características de baixa permeabilidade, conformabilidade, estabilidade
térmica 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.
Em atmosferas neutras ou redutoras, pode trabalhar de -200° C a 3000° C.
Temperaturas acima de 450° C em atmosferas oxidantes, incluindo o ar, degradam 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 650o 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.
O enchimento de grafite flexível para juntas Metalflex, apresenta resultados
superiores ao amianto em termos de selabilidade, capacidade de resistir a cargas
provocadas por transientes térmicos ou de pressão e variações no acabamento das
superfícies de vedação.
Estudos recentes realizados pelas grandes empresas de petróleo, concluíram
que somente as juntas metálicas ou de grafite flexível, são aprovadas para serviço em
refinarias, em substituição às juntas com enchimento de amianto. Por ter resistência a
elevadas temperaturas, a grafite flexível é o único material não metálico que resiste
aos testes de incêndio, sendo, por esta razão, considerado fire-safe. As indústrias
padronizam as juntas espirais em aço inoxidável AISI 304 L e enchimento em grafite
flexível para a maioria das aplicações em refinarias, indústrias químicas e
petroquímicas.
2.2.3. PTFE
É usado como enchimento quando se requer resistência química elevada, em
temperaturas de criogenia a 260 o 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
137
2.2.4. MICA-GRAFITE
Material à base de clorita, grafite e celulose ligados com látex NBR. Por ter o
mesmo preço e desempenho bastante similar ao amianto até aproximadamente 232o C
teve o seu uso bastante difundido como alternativa. Entretanto, acima desta
temperatura, degrada-se rapidamente, não sendo considerado fire-safe. Temperatura
de operação máxima: 232o C.
2.3. ANEL DE CENTRALIZAÇÂO
Não entrando em contato direto com o fluido, é normalmente fabricado em aço
carbono AISI 1010/1020. Os anéis de centralização em aço carbono, recebem
acabamento anti-corrosão, que pode ser pintura ou algum tipo de galvanização.
Quando os flanges forem em aço inoxidável pode-se usar a guia externa no 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.
3.
DENSIDADE
No processo de fabricação da espiral, a fita metálica e o enchimento são
mantidos 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.
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 espirais de
juntas 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.
138
•
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
detalhado no Capítulo 2 deste livro.
5.
ESPESSURA
As espessuras de fabricação padronizadas para juntas Metalflex são 3.2 mm
(1/8"), 4.45 mm (0.175"), 4.76 mm, (3/16") e 6.4 mm (1/4"). Outras espessuras podem
ser fabricadas sob encomenda.
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 7.1
Espessura das Juntas
Espessura de fabricação - mm ( pol)
3.2 ( 1/8 )
4.45 ( 0.175 )
4.76 ( 3/16 )
6.4 ( ¼ )
6.
Espessura após esmagamento - mm
2.3 a 2.5
3.2 a 3.4
3.2 a 3.4
4.6 a 5.1
LIMITAÇÕES DIMENSIONAIS E DE ESPESSURA
As juntas Metalflex podem ser fabricadas em diâmetros de 12 mm (1/2") a
3800 mm (150"). Juntas com dimensões fora do recomendado nesta tabela apresentam
grande instabilidade e são de fabricação e manuseio difíceis.
Tabela 7.2
Limitações Dimensionais das Juntas
Espessura mm
3.2
4.45
4.76
6.4
Diâmetro interno máximo mm
1000
1800
1900
3800
139
Largura máxima mm
19
25
25
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 7.3
Limitações Dimensionais das Juntas com enchimento em PTFE
Espessura mm
3.2
4.45
4.76
6.4
7.
Diâmetro interno máximo mm
500
1100
1100
3800
Largura máxima - mm
19
25
25
25
TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO
As tolerâncias de fabricação estão indicadas na Tabela 7.4.
Tabela 7.4
Tolerâncias de Fabricação
Diâmetro interno - mm
até 200
200 a 600
600 a 900
900 a 1500
acima de 1500
Tolerância no diâmetro - mm
interno
externo
± 0.4
± 0.8
± 0.8
+ 1.5, - 0.8
± 1.2
± 1.6
± 1.6
± 2.4
± 2.4
± 3.2
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:
140
Tabela 7.5
Acabamento da Superfície de Vedação
Aplicação
Uso geral
Fluidos perigosos ou gases
Trabalho em vácuo
Acabamento dos flanges - Ra
µm
µ pol
6.3
250
3.2
125
2.0
80
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
fabricação estão detalhados nas páginas seguintes.
11. JUNTAS TIPO 911
É o tipo mais simples, consistindo apenas da espiral circular, sem anel de
centralização. 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.
141
Figura 7.2
Figura 7.3
11.1. DIMENSIONAMENTO
As dimensões das juntas para flanges ASME B16.5 estão nos Anexos 7.5 e
7.6, no final deste capítulo.
142
Para outras aplicações, onde for necessário dimensionar a espiral, deve-se
assegurar que a junta esteja totalmente sob compressão, entre as faces dos flanges. As
indicações do Seção 4 deste capítulo, devem ser cuidadosamente seguidas.
11.2. ESPESSURA
A espessura padrão para juntas tipo 911 é 3.2 mm (1/8"). Para maiores
diâmetros podem ser fabricadas em espessuras de 4.45 mm , 4.76 mm e 6.4 mm.
11.3. TIPO 911-M
É a espiral de vedação com anel interno ( Figura 7.4. ). A finalidade deste 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
11.4. 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, principalmente quando o enchimento da espiral é de Grafite
Flexível. Entretanto, o manuseio e instalação exigem maiores cuidados.
143
Figura 7.5
12. JUNTAS DE ACORDO COM A NORMA ASME B16.20 ( API 601 )
Diversos países desenvolveram normas dimensionais para este tipo de junta.
A Norma ASME B16.20 tem sido a mais empregada, pois foi dimensionada para os
flanges ASME B16.5 e B16.47. Em 30 de março de 1993 a American Society of
Mechanical Engineers (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 desempenho equivalente.
Ao especificar uma junta metálica para flanges de tubulações, a Metalflex 913
(Figura 7.6) fabricada de acordo com a Norma ASME B16.20 deve ser a 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
144
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, tolerâncias de fabricação e recomendações de
uso.
.
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.
145
•
•
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.
12.4. 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 7.7. O seu uso também é necessário quando se deseja reduzir a turbulência
do fluido na região de transição entre os flanges. É usualmente fabricado no mesmo
material da fita metálica e aumenta consideravelmente o preço da junta.
Também é de uso obrigatório quando o fluido contém partículas abrasivas. Em
processos altamente corrosivos, na presença de ácido fluorídrico ( HF ), é usado anel
interno em PTFE para evitar que a junta e a parte interna do flange, entrem em
contato direto com o fluido.
As juntas com enchimento em PTFE apresentam a tendência de flambagem do
diâmetro interno, devido às características de incompressibilidade do PTFE. Para
evitar esta flambagem, 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.
A espessura do anel interno é a mesma do anel externo. O diâmetro interno
pode se projetar para dentro do flange até 1.5mm. Nos Anexos 7.1 a 7.3 estão as
dimensões dos anéis internos para flanges ASME B16.5 E ASME B16.47.
Figura 7.7
146
12.5. MARCAÇÃO
O anel de centralização é marcado com símbolos de, no mínimo, 1/8"
(3.2mm) de altura, constando as seguintes indicações:
•
Identificação do fabricante (nome ou marca).
•
diâmetro nominal do flange.
•
classe de pressão.
•
indicação do material da fita metálica, quando não for AISI 304.
•
indicação do material do enchimento, quando não for amianto.
•
indicação dos materiais dos anéis, quando não forem os padronizados:
AISI 1010/1020 para o anel de centralização e AISI 304 para o anel interno.
•
identificação: ASME B16.20.
12.6. CÓDIGOS DE CORES
O perfil do anel de centralização deve ser pintado, de modo a facilitar a
identificação 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 enchimento é identificado com um mínimo de quatro listas igualmente
espaçadas ao longo do perfil. As cores obedecem às tabelas 7.7 e 7.8.
Tabela 7.7
Código de Cores da Fita Metálica
Fita metálica
AISI 304
AISI 316
AISI 347
AISI 321
Monel
Níquel
Aço carbono
Inconel
Cor
Amarelo
Verde
Azul
Turquesa
Laranja
Vermelho
Prata
Ouro
Tabela 7.8
Código de Cores do Enchimento
Enchimento
Amianto
PTFE
Grafite Flexível - Graflex
Mica-grafite
Cor
sem pintura
branco
cinza
rosa
147
13. JUNTAS TIPO 913 – APÊNDICE E DA NORMA ASME B16.5
Sendo uma norma de flanges e não de juntas, a ASME B16.5 não menciona
detalhes construtivos ou de materiais. As dimensões indicadas nas tabelas, são apenas
orientativas, cabendo ao projetista determinar as dimensões de acordo com as
condições específicas da aplicação.
No Brasil, é comum o uso das dimensões da Tabela HE1, figuras HE1 e HE2
da Normas ASME B16.5 para fabricação de juntas espirais. Estas juntas apresentam
várias deficiências, tais como área de aperto maior, reduzindo a pressão de
esmagamento, tendência a se projetar no interior da tubulação, e o anel de
centralização não atua como limite de compressão da junta.
O anexo 7.7 mostra os diâmetros da junta e do anel de centralização. Conforme
já mencionado, por não ser uma norma de juntas, não existem espessuras nem
tolerâncias.
14. 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 7.8. As demais tem
pouca aplicação no Brasil, por esta razão não abordadas neste livro.
15. DIMENSIONAMENTO DE JUNTAS TIPO 913 ESPECIAIS
A seguir, estão as recomendações que devem ser seguidas ao especificar uma
junta tipo 913 especial. Isto é, que não obedeça às indicações de nenhuma norma
técnica específica.
Figura 7.8
148
15.1 ESPIRAL
•
•
•
•
Diâmetro interno ( Ie ): igual ao diâmetro interno da face do flange,
mais, no mínimo, 6.4mm.
Diâmetro externo (Ee ): calculado de modo a atender as recomendações
do Capítulo 2 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.
15.2. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO
•
•
•
•
•
Espessura ( Tg ): 1/8" ( 3.2mm ).
Diâmetro interno ( Ig ): igual ao diâmetro externo da espiral, menos
aproximadamente 3.2mm ( 1/8" ).
Diâmetro externo ( Eg ): igual ao diâmetro do círculo de furação, menos o
diâmetro do parafuso.
Tolerância de fabricação: no diâmetro externo da guia de centralização é
de +_ 0.8mm, para todos os diâmetros nominais.
Limitações dimensionais: em virtude de dificuldades de fabricação e da
estabilidade do conjunto espiral-guia, existem limitações na largura mínima
das guias de centralização, conforme indicado na Tabela 7.9.
Tabela 7.9
Guia de Centralização - Limitações Dimensionais
Diâmetro interno da guia ( mm )
Até 250
250 a 600
600 a 1500
1500 ou maior
Largura mínima ( mm )
10
12
15
20
15.3. ANEL INTERNO
Conforme já mencionado, serve para minimizar a turbulência na região da
junta, evitando a corrosão da espiral e diminuindo a perda de carga do sistema. Nas
juntas com enchimento de PTFE evita a danificação das voltas internas da espiral,
provocada pelo escoamento da junta.
149
15.4. DIVISÕES TIPO DUPLA-CAMISA
Semelhante ao tipo 911-T, com divisões de dupla-camisa para uso em
trocadores de calor.
15.5. GUIA DE CENTRALIZAÇÃO COM FURAÇÃO
Para facilitar o encaixe no equipamento, quando houver dificuldade de acesso,
o anel de centralização pode ser fabricado com o mesmo diâmetro externo e furação
dos flanges.
16.
JUNTAS TIPO 912
Semelhantes ao tipo 913, as juntas 912 são, na realidade, as primeiras juntas
deste tipo. O anel de centralização é constituído de duas chapas de 0.5mm de
espessura, soldadas e encaixadas na espiral, conforme mostrado na Figura 7.9.
Consideradas ultrapassadas, pois o anel não atua como limitador de
compressão. Só devem ser usadas em baixas pressões.
Figura 7.9
150
17.
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 7.10.
Figura 7.10
17.1. 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.
17.2.
DIMENSIONAMENTO
Não existe uma norma específica para este tipo de junta, devendo o projetista,
ao dimensionar, usar as recomendações do Código ASME.
Devido à forma irregular das juntas, é sempre necessário o fornecimento de
desenho. Se possível, a mostra de fornecimento anterior, ou, até mesmo, a tampa ou
peça onde a junta será aplicada.
17.3.
ESPESSURA
As espessuras disponíveis para juntas tipo 914 são: 3.2 mm, 4.45 mm, 4.76
mm e 6.4 mm.
151
17.4. 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 polegadas, destas juntas, estão mostradas no Anexo 7.11.
Figura 7.11
152
Anexo 7.1
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.5
Diâmetro
Nominal
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
Diâmetro externo da junta por classe de pressão
Polegadas
150, 300, 400, 600
900, 1500, 2500
1.25
1.25
1.56
1.56
1.88
1.88
2.38
2.38
2.75
2.75
3.38
3.38
3.88
3.88
4.75
4.75
5.88
5.88
7.00
7.00
8.25
8.25
10.38
10.13
12.50
12.25
14.75
14.50
16.00
15.75
18.25
18.00
20.75
20.50
22.75
22.50
27.00
26.75
153
Anexo 7.1 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.5
Diâmetro
Nominal
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
150
0.75
1.00
1.25
1.88
2.13
2.75
3.25
4.00
5.00
6.13
7.19
9.19
11.31
13.38
14.63
16.63
18.69
20.69
24.75
Diâmetro interno da junta por
Polegadas
300
400
600
0.75
(1)
0.75
1.00
(1)
1.00
1.25
(1)
1.25
1.88
(1)
1.88
2.13
(1)
2.13
2.75
(1)
2.75
3.25
(1)
3.25
4.00
(1)
4.00
5.00
4.75
4.75
6.13
5.81
5.81
7.19
6.88
6.88
9.19
8.88
8.88
11.31
10.81
10.81
13.38
12.88
12.88
14.63
14.25
14.25
16.63
16.25
16.25
18.69
18.50
18.50
29.69
20.50
20.50
24.75
24.75
24.75
classe de pressão
900
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
3.75
4.75
5.81
6.88
8.75
10.88
12.75
14.00
16.25
18.25
20.50
24.75
1500
0.75
1.00
1.25
1.56
1.88
2.31
2.75
3.63
4.63
5.63
6.75
8.50
10.50
12.75
14.25
16.00
18.25
20.25
24.25
2500
0.75
1.00
1.25
1.56
1.88
2.31
2.75
3.63
4.63
5.63
6.75
8.50
10.63
12.50
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
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
: ± 0.005" – 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"
: ± 0.03"
de 10" a 24"
: + 0.06" – 0.03"
• diâmetro interno da junta: de ½” a 8"
: ± 0.016"
de 10" a 24"
: ± 0.03"
154
Anexo 7.1 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.5
Diâmetro
Nominal
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
Diâmetro externo do anel de centralização por classe de pressão
Polegadas
150
300
400
600
900
1500
2500
1.88
2.13
(1)
2.13
(1)
2.50
2.75
2.25
2.63
(1)
2.63
(1)
2.75
3.00
2.63
2.88
(1)
2.88
(1)
3.13
3.38
3.00
3.25
(1)
3.25
(1)
3.50
4.13
3.38
3.75
(1)
3.75
(1)
3.88
4.63
4.13
4.38
(1)
4.38
(1)
5.63
5.75
4.88
5.13
(1)
5.13
(1)
6.50
6.63
5.38
5.88
(1)
5.88
6.63
6.88
7.75
6.88
7.13
7.00
7.63
8.13
8.25
9.25
7.75
8.50
8.38
9.50
9.75
10.00
11.00
8.75
9.88
9.75
10.50
11.38
11.13
12.50
11.00
12.13
12.00
12.63
14.13
13.88
15.25
13.38
14.25
14.13
15.75
17.13
17.13
18.75
16.13
16.63
16.50
18.00
19.63
20.50
21.63
17.75
19.13
19.00
19.38
20.50
22.75
(1)
20.25
21.25
21.13
22.25
22.63
25.25
(1)
21.63
23.50
23.38
24.13
25.13
27.75
(1)
23.88
25.75
25.50
26.88
27.50
29.75
(1)
28.25
30.50
30.25
31.13
33.00
35.50
(1)
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: ± 0.03"
155
Anexo 7.1 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.5
Diâmetro
Nominal
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
Diâmetro interno do anel interno
Polegadas
150
300
400
600
0.56
0.56
(1)
0.56
0.81
0.81
(1)
0.81
1.06
1.06
(1)
1.06
1.50
1.50
(1)
1.50
1.75
1.75
(1)
1.75
2.19
2.19
(1)
2.19
2.62
2.62
(1)
2.62
3.19
3.19
(1)
3.19
4.19
4.19
4.19
4.19
5.19
5.19
5.19
5.19
6.19
6.19
6.19
6.19
8.50
8.50
8.25
8.25
10.56
10.56
10.25
10.25
12.50
12.50
12.50
12.50
13.75
13.75
13.75
13.75
15.75
15.75
15.75
15.75
17.69
17.69
17.69
17.69
19.69
19.69
19.69
19.69
23.75
23.75
23.75
23.75
por classe de pressão
900
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
3.19
4.19
5.19
6.19
7.75
9.69
11.50
12.63
14.75
16.75
19.00
23.25
1500
0.56
0.81
1.06
1.31
1.63
2.06
2.50
3.19
4.19
5.19
6.19
7.75
9.69
11.50
12.63
14.50
16.75
18.75
22.75
2500
0.56
0.81
1.06
1.31
1.63
2.06
2.50
3.19
4.19
5.19
6.19
7.75
9.69
11.50
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
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 0.117" a 0.131"
3. Tolerâncias no diâmetro interno:
de 1 ¼” a 3": ± 0.03"
4" e maiores: ± 0.06"
156
Anexo 7.2
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série A
Dimensões das juntas por classe de pressão
Polegadas
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
38.50
40.50
42.50
44.50
46.50
48.50
50.50
52.50
54.50
56.50
58.50
60.50
150
DE
27.75
29.75
31.75
33.88
35.88
38.13
40.13
42.13
44.25
46.38
48.38
50.38
52.50
54.50
56.50
58.50
60.50
62.50
DA
30.50
32.75
34.75
37.00
39.00
41.25
43.75
45.75
48.00
50.25
52.25
54.50
56.50
58.75
61.00
63.25
65.50
67.50
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
38.50
40.25
42.25
44.50
46.38
48.63
51.00
53.00
55.25
57.25
59.50
61.50
157
300
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
40.00
42.13
44.13
46.50
48.38
50.63
53.00
55.00
57.25
59.25
61.50
63.50
DA
32.88
35.38
37.50
39.63
41.63
44.00
41.50
43.88
45.88
48.00
50.13
52.13
54.25
56.25
58.75
60.75
62.75
64.75
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
38.25
40.38
42.38
44.50
47.00
49.00
51.00
53.00
55.25
57.25
59.25
61.75
400
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
40.25
42.38
44.38
46.50
49.00
51.00
53.00
55.00
57.25
59.25
61.25
63.75
DA
32.75
35.13
37.25
39.50
41.50
44.00
42.25
44.38
46.38
48.50
50.75
53.00
55.25
57.25
59.75
61.75
63.75
66.25
Anexo 7.2 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série A
Dimensões das juntas por classe de pressão
Polegadas
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.63
39.00
41.25
43.50
45.75
47.75
50.00
52.00
54.00
56.25
58.25
60.50
62.75
600
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.63
41.00
43.25
45.50
47.75
49.75
52.00
54.00
56.00
58.25
60.25
62.50
64.75
DA
34.13
36.00
38.25
40.25
42.25
44.50
43.50
45.50
48.00
50.00
52.25
54.75
57.00
59.00
61.25
63.50
65.50
68.25
DI
27.00
29.00
31.25
33.50
35.50
37.75
40.75
43.25
45.25
47.50
50.00
52.00
900
DE
29.00
31.00
33.25
35.50
37.50
39.75
42.75
45.25
47.25
49.50
52.00
54.00
DA
34.75
37.25
39.75
42.25
44.75
47.25
47.25
49.25
51.25
53.88
56.50
58.50
Não existem flanges classe 900 de
50" e maiores.
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 : ± 0.005" – medido na fita metálica, não
incluindo o enchimento que pode se projetar
um pouco acima da fita metálica
• diâmetro externo da junta
: ± 0.06"
• diâmetro interno da junta de 26" a 34"
: ± 0.03"
• 36" e maiores
: ± 0.05"
• diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.03"
158
Anexo 7.2 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série A
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Diâmetro interno dos anéis internos por classe de pressão
Polegadas
150
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.75
39.75
41.75
43.75
45.75
47.75
49.75
51.75
53.50
55.50
57.50
59.50
300
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.50
39.50
41.50
43.50
45.38
47.63
49.00
52.00
53.25
55.25
57.00
60.00
400
26.00
28.00
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.38
41.38
43.50
46.00
47.50
49.50
51.50
53.25
55.25
57.25
59.75
600
25.50
27.50
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.75
42.00
43.75
45.75
48.00
50.00
52.00
54.25
56.25
58.00
60.25
NOTAS:1. Espessura do anel interno : de 0.117" a 0.131".
2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 0.12".
159
900
26.00
28.00
30.00
32.00
34.00
36.25
39.75
41.75
43.75
45.50
48.00
50.00
Não
existem
flanges
classe 900
de 50" e
maiores
Anexo 7.3
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série B
Dimensões das juntas por classe de pressão
Polegadas
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
38.37
40.25
42.50
44.25
46.50
48.50
50.50
52.50
54.50
56.88
59.07
61.31
150
DE
27.70
29.50
31.50
33.50
35.75
37.75
39.75
41.88
43.88
45.88
48.19
50.00
52.19
54.19
56.00
58.18
60.19
62.44
DA
28.56
30.56
32.56
34.69
36.81
38.88
41.13
43.13
45.13
47.13
49.44
51.44
53.44
55.44
57.63
59.63
62.19
64.19
DI
26.50
28.50
30.50
32.50
34.50
36.50
39.75
41.75
43.75
45.75
47.88
49.75
51.88
53.88
55.25
58.25
60.44
62.56
160
300
DE
28.00
30.00
32.00
34.00
36.00
38.00
41.25
43.25
45.25
47.25
49.38
51.63
53.38
55.38
57.25
60.00
61.94
64.19
DA
30.38
32.50
34.88
37.00
39.13
41.25
43.25
45.25
47.25
49.25
51.88
53.88
55.88
57.88
60.25
62.75
65.19
67.19
DI
26.25
28.13
30.13
32.00
34.13
36.13
38.25
40.38
42.38
44.50
47.00
49.00
51.00
53.00
55.25
57.25
59.25
61.75
400
DE
27.50
29.50
31.75
33.88
35.88
38.00
40.25
42.38
44.38
46.50
49.00
51.00
53.00
55.00
57.25
59.25
61.25
63.75
DA
29.38
31.50
33.75
35.88
37.88
40.25
42.25
44.38
46.38
48.50
50.75
53.00
55.25
57.25
59.75
61.75
63.75
66.25
Anexo 7.3 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série B
Dimensões das juntas por classe de pressão
Polegadas
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
DI
26.13
27.75
30.63
32.75
35.00
37.00
39.00
41.25
43.50
45.75
47.75
50.00
52.00
54.00
56.25
58.25
60.50
62.75
600
DE
28.13
29.75
32.63
34.75
37.00
39.00
41.00
43.25
45.50
47.75
49.75
52.00
54.00
56.00
58.25
60.25
62.50
64.75
DA
30.13
32.25
34.63
36.75
39.25
41.25
43.50
45.50
48.00
50.00
52.25
54.75
57.00
59.00
61.25
63.50
65.50
68.25
DI
27.25
29.25
31.75
34.00
36.25
37.25
40.75
43.25
45.25
47.50
50.00
52.00
900
DE
29.50
31.50
33.75
36.00
38.25
39.25
42.75
45.25
47.25
49.50
52.00
54.00
DA
33.00
35.50
37.75
40.00
42.25
44.25
47.25
49.25
51.25
53.88
56.50
58.50
Não existem flanges classe 900 de
50" e maiores.
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 : ± 0.005" – medido na fita metálica, não
incluindo o enchimento que pode se projetar
um pouco acima da fita metálica
• diâmetro externo da junta
: ± 0.06"
• diâmetro interno da junta de 26" a 34"
: ± 0.03"
• 36" e maiores
: ± 0.05"
• diâmetro externo do anel de centralização : ± 0.03"
161
Anexo 7.3 (Continuação)
Dimensões de Juntas Padrão ASME B16.20 Para Flanges ASME B16.47 Série B
Diâmetro
Nominal
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Diâmetro interno dos anéis internos por classe de pressão
Polegadas
150
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.75
39.75
41.75
43.75
45.75
47.75
49.75
51.75
53.50
55.50
57.50
59.50
300
25.75
27.75
29.75
31.75
33.75
35.75
37.50
39.50
41.50
43.50
45.38
47.63
49.00
52.00
53.25
55.25
57.00
60.00
400
26.00
28.00
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.38
41.38
43.50
46.00
47.50
49.50
51.50
53.25
55.25
57.25
59.75
600
25.50
27.50
29.75
32.00
34.00
36.13
37.50
39.75
42.00
43.75
45.75
48.00
50.00
52.00
54.25
56.25
58.00
60.25
NOTAS: 1. Espessura do anel interno : de 0.117" a 0.131".
2. Tolerância do diâmetro interno do anel interno: ± 0.12".
162
900
26.00
28.00
30.25
32.00
34.00
36.25
39.75
41.75
43.75
45.50
48.00
50.00
Não
existem
flanges
classe 900
de 50" e
maiores
Anexo 7.4
Dimensões para juntas 914
Dimensões internas pol
A
B
11
14
11
14
11
14
11
15
11
15
11
15
11
15
11
15
11
15
11 ¼
15 ½
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
12
16
Largura - W - pol
Espessura - E - pol
3/4
1
1 ¼
½
¾
¾
1
1 ¼
1 ¼
¾
5/16
½
¾
7/8
1
1
1 ¼
1 1/4
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
¼
3/16
3/16
¼
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
3/16
¼
3/16
1/4
163
Anexo 7.5
Juntas Tipo 911 para Flanges Lingüeta e Ranhura Grande e Pequena
Diâmetro
Nominal
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
3½
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Dimensões das juntas - polegadas
Pequena
Grande
Ie
Ee
Ie
Ee
1
1 3/8
1
1 3/8
1 5/16
1 11/16
1 5/16
1 11/16
1 ½
2
1 ½
1 7/8
7
7
1 /8
2 ½
1 /8
2 ¼
2 1/8
2 7/8
2 1/8
2 ½
2 7/8
3 5/8
2 7/8
3 ¼
3 3/8
4 1/8
3 3/8
3 ¾
4 ¼
5
4 ¼
4 5/8
4 ¾
5 ½
4 ¾
5 1/8
5 3/16
6 3/16
5 3/16
5 11/16
6 5/16
7 5/16
6 5/16
6 13/16
7 ½
8 ½
7 ½
8
9 3/8
10 5/8
9 3/8
10
11 ¼
12 ¾
11 ¼
12
13 ½
15
13 ½
14 ¼
14 ¾
16 ¼
14 ¾
15 ½
17
18 ½
16 ¾
17 5/8
19 ¼
21
19 ¼
20 1/8
21
23
21
22
25 ¼
27 ¼
25 ¼
26 ¼
Espessura padrão: 3.2 mm ( 1/8" ).
164
Anexo 7.6
Juntas Tipo 911 para Flanges ASME B16.5 Tipo Macho e Fêmea
Diâmetro
Nominal
¼
½
¾
1
1¼
1½
2
2½
3
3½
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Dimensões das juntas - polegadas
Classe 150 a 1500 psi
Classe 2500 psi
Ee
Ie
Ee
Ie
½
1
13/
3/
1
1 3/8
1
16
8
11/
1/
11/
5
1
1
1
1 /16
16
16
16
1 ½
2
1 ¼
2
1 7/8
2 ½
1 5/8
2 ½
7
2 /8
1 7/8
2 7/8
2 1/8
2 7/8
3 5/8
2 3/8
3 5/8
3
1
3 /8
4 /8
3
4 1/8
5
3 ¾
5
4 ¼
4 ¾
5 ½
3
3
5 /16
6 /16
4 ¾
6 3/16
5
5
7 /16
5 ¾
7 5/16
6 /16
7 ½
8 ½
6 ¾
8 ½
9 3/8
10 5/8
8 ¾
10 5/8
12 ¾
10 ¾
12 ¾
11 ¼
13 ½
15
13
15
14 ¾
16 ¼
18 ½
17
19 ¼
21
21
23
27 ¼
25 ¼
Espessura padrão: 3.2 mm ( 1/8" ).
165
Anexo 7.7
Juntas Tipo 913 Conforme Apêndice E, Figuras 2 e 3 da Norma ASME B16.5
Diâmetro
Nominal
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
24
Espiral
Ee
Ie
35
21
43
27
51
33
64
42
73
48
92
60
105
73
127
89
140 102
157 114
186 141
216 168
270 219
324 273
381 324
413 356
470 406
533 457
584 508
692 610
150
48
57
67
76
86
105
124
137
162
175
197
222
279
340
409
451
514
549
606
718
Dimensões das juntas - mm
Anel de Centralização - Eg
300
400
600
900
54
54
54
64
67
67
67
70
73
73
73
79
83
83
83
89
95
95
95
98
111
111
111
143
130
130
130
165
149
149
149
168
165
162
162
181
178
194
206
216
213
241
248
251
248
267
289
308
305
321
359
362
359
400
435
422
419
457
498
486
483
492
521
540
537
565
575
597
594
613
638
654
645
683
698
775
768
790
838
166
1500
64
70
79
89
98
143
165
175
210
254
282
353
435
521
578
641
705
756
901
2500
70
76
86
105
117
146
168
197
235
279
318
387
476
549
-
Anexo 7.8
Dimensões de Juntas 913 e 913M Norma DIN 2699
DN
D1
D2
D3 – Classe de
Pressão -bar
2 a 64
10
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
175
200
250
300
350
400
450
500
600
700
800
900
1000
16
24
20
28
28
36
35
43
43
51
50
58
61
73
77
89
90
102
115 127
140 152
167 179
191 203
215 227
267 279
318 330
360 380
410 430
460 480
510 530
610 630
710 730
810 830
910 930
1010 1030
109
122
147
174
201
229
253
307
358
410
462
516
566
666
770
874
974
1078
D4 – Classe de Pressão - bar
100 a 250
36
40
50
57
67
74
91
111
126
151
178
205
235
259
315
366
418
470
628
40
254
284
340
400
457
514
624
731
822
942
1042
1154
167
40
46
51
61
71
82
92
107
127
142
168
194
224
265
290
352
417
474
546
628
63
113
138
148
174
210
247
277
309
364
424
486
543
100
287
391
458
160
56
61
250
67
72
82
83
103
119
144
154
180
217
257
284
324
388
458
109
124
154
170
202
242
284
316
358
442
168
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
169
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" ).
170
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
171
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
172
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
possuem 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
Association – TEMA”, que estabelece os critérios para o projeto, construção, teste,
instalação e manutenção destes aparelhos.
São definidas pela Norma TEMA três classes de Trocadores de Calor tipo
“Shell and Tube”:
•
Classe R: para uso em aplicações relacionadas ao processamento de Petróleo,
considerado serviço severo. São especificadas juntas dupla camisa (923, 926 ou 927)
ou metal sólido (940, 941 ou 942) para os cabeçotes flutuantes internos, para pressões
de 300 psi ou maior e para todas as juntas em contato com hidrocarbonetos.
•
Classe B: para uso na industria química em geral. São especificadas juntas dupla
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 industria em geral. São
recomendados 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 esmagamento
e a junta mais densa após o aperto, ocorrendo o maior escoamento do material e
173
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. A Figura 8.6 mostra como a junta deve ser instalada em flange lingüeta
e ranhura.
Figura 8.6
Para elevar selabilidade da junta um ressalto de 0.4 mm (1/64" ) de altura por
3.2 mm (1/8") de largura pode ser usinado na face do trocador para atuar como vedação
no lado oposto ao da dupla-camisa, onde a espessura da junta é menor. A
Figura 8.7 mostra a disposição da junta instalada em flange lingüeta e ranhura com
ressalto.
Figura 8.7
174
6.4. MATERIAIS
As juntas para trocador de calor podem ser fabricadas na maioria dos metais
disponíveis 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
totalmente encapsulado pelo metal, tem a sua oxidação bastante reduzida, mesmo em
elevadas temperaturas. O PTFE sinterizado também pode ser usado como
enchimento quando o fluido não for compatível com o Graflex®.
Nos projetos mais antigos o enchimento especificado é o Papelão de Amianto
PI 97B, que em razão dos problemas ambientais relacionados ao Amianto, tem o seu
uso cada vez mais limitado.
6.5. JUNTAS FABRICADAS EM UMA SÓ PEÇA
A construção mais tradicional 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 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
175
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
concordância, 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 primária 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
176
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.
Tabela 8.1
Raios de Concordância
Material da junta
Alumínio
Cobre
Aço carbono
Aço inoxidável
Níquel
Raio de concordância mínimo - mm
6
8
10
12
10
6.8. TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO
As tolerâncias devem obedecer às recomendações mostradas na Tabela 8.2 e
Figura 8.10.
Tabela 8.2
Tolerâncias de Fabricação
Característica
Diâmetro externo (A)
Ovalização do diâmetro
externo
Largura (B)
Espessura (E)
Fechamento (S)
Largura das divisões (C)
Posicionamento das divisões
(F)
Tolerância - mm
Juntas sem divisões
Juntas com divisões
Juntas sem divisões
Juntas com divisões
± 1.6 (médio)
± 1.6
4.0
1.6
+0.0, -0.8
+0.6, -0.0
Igual ou maior que 3
+0.0, -0.8
± 0.8
177
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.
CORRETO
Figura 8.11
178
ACEITAVEL
INCORRETO
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,
principalmente se os flanges não estiverem em perfeito estado, o que é muito comum
neste tipo de equipamento.
As juntas Metalbest Tipo 927 aliam a melhor selabilidade das juntas com
divisões soldadas, e enchimento de Graflex® e a capacidade de tolerar imperfeições
proporcionada pela fita TJH, solucionando muitos problemas de vedação até então
considerados crônicos. É recomendável usar este tipo de junta sempre que as condições
operacionais permitirem.
Figure 8.12
179
Anexo 8.1
Formatos de Juntas para Trocador de Calor
180
Anexo 8.1 (Continuação)
Formatos de Juntas para Trocador de Calor
181
182
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
183
compatibilizados. 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
estampadas, 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
circunstância, 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 PLANAS
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
desalinhamentos, 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
184
Estas juntas, dependendo da liga ou metal usado na sua fabricação, possuem
elevada capacidade de resistência ao esmagamento. 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 9.1
Pressão de Esmagamento para Juntas Tipo 940
Material
Ferro Doce
AISI 1006/1008
AISI 1010/1020
AISI 304/316/321
AISI 309
Níquel
Cobre
Alumínio
Pressão de esmagamento
(MPa)
Mínima
235
235
265
335
400
190
135
70
Máxima
525
525
600
750
900
510
300
140
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: 1.2 mm.
Figura 9.3
185
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
186
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. Por ser uma junta que
atende as exigências “Fire Safe” tem sido muito empregada em fluidos inflamáveis.
Figura 9.6
Pode também ser fabricada com gaxeta de Fibra Cerâmica ou de Amianto
(Figura 9.7)para uso em tubulações de grandes diâmetro de gases de combustão ou de
Alto Forno, em temperaturas elevadas e baixa pressão.
Figura 9.7
187
6.
RING-JOINTS
São anéis metálicas usinados de acordo com padrões estabelecidos pelo
American 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
188
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 9.2
Dureza Máxima e Temperatura dos Ring-Joints
Material
Ferro doce
Aço carbono
AISI 502
AISI 410
AISI 304
AISI 316
AISI 347
Monel
Níquel
Cobre
Dureza Máxima Dureza Máxima
Brinell
Rockwell B
90
56
120
68
130
72
170
86
160
83
160
83
160
83
125
70
120
68
-
Temperatura
Máxima ° C
538
538
649
704
nota c
nota c
nota c
nota c
nota c
nota c
Código
D
S
F5
S410
S304
S306
S347
M
N
CU
NOTAS:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Dureza Brinell medida com carga de 3 000kg, exceto para o aço doce, medida com 500kg.
Dureza Rockwell medida com carga de 100kg e esfera de 1/16" de diâmetro.
Temperatura máxima de serviço de acordo com ASME B16.20 para tipos 950 e 951. Para
os tipos BX e RX, a temperatura máxima é de 121°C.
A temperatura máxima depende das condições operacionais.
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".
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
189
da junta e do flange tiverem dureza similar, é necessário fazer tratamento térmico na
junta, para deixá-la com a menor dureza possível.
6.4. DIMENSIONAMENTO E TOLERÂNCIAS DE FABRICAÇÃO
Ao especificar a aplicação de Ring-Joints, recomenda-se seguir as 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.
6.5. TIPOS DE ANÉIS RING-JOINT
6.5.1. TIPO 950
É o tipo que foi padronizado originalmente (Figura 9.9). Desenvolvimentos
posteriores 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
190
6.5.2. TIPO 951
Anel de seção octogonal (Figura 9.10). Possui maior eficiência de vedação,
seu uso é o mais recomendado nos novos projetos. Os flanges fabricados pela versões
mais recentes das normas ASME (ANSI) e API, possuem canal com perfil projetado
para receber os tipos 950 e 951.
Figura 9.10
6.5.3. 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 intercambiável com os tipos 950 e 951, usando o mesmo tipo
de canal de alojamento no flange e número de referência.
Figura 9.11
191
6.5.4. TIPO BX
Possui seção quadrada com cantos chanfrados (Figura 9.12). Projetada para
emprego somente em flanges API 6BX, em pressões de 2000 a 20000 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
6.5.5. Outros tipos
Existem diversos outros tipos de juntas metálicas, de aplicações bastante
restritas, como, por exemplo, os tipos lente, delta e Bridgeman, que estão fora do
escopo deste livro
192
Anexo 9.1
Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas
Número
do Anel
R-11
R-12
R-13
R-14
R-15
R-16
R-17
R-18
R-19
R-20
R-21
R-22
R-23
R-24
R-25
R-26
R-27
R-28
R-29
R-30
R-31
R-32
R-33
R-34
Diâmetro
Médio
P
1.344
1.563
1.688
1.750
1.875
2.000
2.250
2.375
2.563
2.688
2.844
3.250
3.250
3.750
4.000
4.000
4.250
4.375
4.500
4.625
4.875
5.000
5.188
5.188
Largura
A
0.250
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.313
0.438
0.313
0.438
0.438
0.313
0.438
0.438
0.500
0.313
0.438
0.438
0.500
0.313
0.438
Altura do Anel
Oval
Octogonal
B
H
0.44
0.38
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.56
0.50
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
0.56
0.50
0.69
0.63
193
Largura
C
0.170
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.206
0.305
0.206
0.305
0.305
0.206
0.305
0.305
0.341
0.206
0.305
0.305
0.341
0.206
0.305
Raio do
Anel
R1
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
Anexo 9.1 (Continuação)
Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas
Número
do Anel
R-35
R-36
R-37
R-38
R-39
R-40
R-41
R-42
R-43
R-44
R-45
R-46
R-47
R-48
R-49
R-50
R-51
R-52
R-53
R-54
R-55
R-56
R-57
R-58
R-59
R-60
R-61
R-62
R-63
R-64
R-65
R-66
R-67
R-68
R-69
R-70
R-71
R-72
R-73
Diâmetro
Médio
P
5.375
5.875
5.875
6.188
6.375
6.750
7.125
7.500
7.625
7.625
8.313
8.313
9.000
9.750
10.625
10.625
11.000
12.000
12.750
12.750
13.500
15.000
15.000
15.000
15.625
16.000
16.500
16.500
16.500
17.875
18.500
18.500
18.500
20.375
21.000
21.000
21.000
22.000
23.000
Largura
A
0.438
0.313
0.438
0.625
0.438
0.313
0.438
0.750
0.313
0.438
0.438
0.500
0.750
0.313
0.438
0.625
0.875
0.313
0.438
0.625
1.125
0.313
0.438
0.875
0.313
1.250
0.438
0.625
1.000
0.313
0.438
0.625
1.125
0.313
0.438
0.750
1.125
0.313
0.500
Altura do Anel
Oval
Octogonal
B
H
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
0.69
0.63
0.56
0.50
0.69
0.63
1.00
0.94
0.56
0.50
0.69
0.63
0.69
0.63
0.75
0.69
1.00
0.94
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.13
1.06
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.44
1.38
0.56
0.50
0.69
0.63
1.13
1.06
0.56
0.50
1.56
1.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.31
1.25
0.56
0.50
0.69
0.63
0.88
0.81
1.44
1.38
0.56
0.50
0.69
0.63
1.00
0.94
1.44
1.38
0.56
0.50
0.75
0.69
194
Largura
C
0.305
0.206
0.305
0.413
0.305
0.206
0.305
0.485
0.206
0.305
0.305
0.341
0.485
0.206
0.305
0.413
0.583
0.206
0.305
0.413
0.780
0.206
0.305
0.583
0.206
0.879
0.305
0.413
0.681
0.206
0.305
0.413
0.780
0.206
0.305
0.485
0.780
0.206
0.341
Raio do
Anel
R1
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
Anexo 9.1 (Continuação)
Dimensões para Ring-Joints Tipo 950 e 951 em polegadas
Número
do Anel
R-74
R-75
R-76
R-77
R-78
R-79
R-80
R-81
R-82
R-84
R-85
R-86
R-87
R-88
R-89
R-90
R-91
R-92
R-93
R-94
R-95
R-96
R-97
R-98
R-99
R-100
R-101
R-102
R-103
R-104
R-105
Diâmetro
Médio
P
23.000
23.000
26.500
27.250
27.250
27.250
24.250
25.000
2.250
2.500
3.125
3.563
3.938
4.875
4.500
6.125
10.250
9.000
29.500
31.500
33.750
36.000
38.000
40.250
9.250
29.500
31.500
33.750
36.000
38.000
40.250
Largura
A
0.750
1.250
0.313
0.625
1.000
1.375
0.313
0.563
0.438
0.438
0.500
0.625
0.625
0.750
0.750
0.875
1.250
0.438
0.750
0.750
0.750
0.875
0.875
0.875
0.438
1.125
1.250
1.250
1.250
1.375
1.375
Altura do Anel
Oval
Octogonal
B
H
1.00
0.94
1.56
1.50
0.56
0.50
0.88
0.81
1.31
1.25
1.75
1.63
0.50
0.75
0.63
0.63
0.69
0.81
0.81
0.94
0.94
1.06
1.50
0.69
0.63
0.94
0.94
0.94
1.06
1.06
1.06
0.63
1.38
1.50
1.50
1.50
1.63
1.63
Largura
C
0.485
0.879
0.206
0.413
0.681
0.977
0.206
0.377
0.305
0.305
0.341
0.413
0.413
0.485
0.485
0.583
0.879
0.305
0.485
0.485
0.485
0.583
0.583
0.583
0.305
0.780
0.879
0.879
0.879
0.977
0.977
Raio do
Anel
R1
0.06
0.09
0.06
0.06
0.09
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
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.
195
Anexo 9.1 (Continuação)
Tabela de Aplicação dos Anéis 950 e 951
Número
do Anel
R
R-11
R-12
R-13
R-14
R-15
R-16
R-17
R-18
R-19
R-20
R-21
R-22
R-23
R-24
R-25
R-26
R-27
R-28
R-29
R-30
R-31
R-32
R-33
R-34
R-35
R-36
R-37
R-38
R-39
R-40
R-41
R-42
R-43
R-44
R-45
R-46
R-47
R-48
R-49
R-50
R-51
R-52
R-53
R-54
R-55
R-56
R-57
R-58
150
Classe de Pressão e Diâmetro Nominal
ASME B16.5
ASME B16.47 Série A
API 6B
300
720
300
900
1500 2500
2000 3000 5000 150
900
600
960
600
½
½
½
¾
½
¾
¾
1
1
1
1
¾
1
1
1
1
1¼
1¼
1¼
1
1¼
1¼
1¼
1¼
1½
1½
1½
1½
1½
1½
1½
2
2
2
2
2½
2½
1¼
1½
1¼
2
2
1½
2
2
2½
2½
2½
2½
2
2½
2½
2½
3
3
3
3
3
3
3
3
3½
3½
3
3
4
4
4
4
4
4
3½
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
5
6
5
6
5
6
6
6
6
8
8
8
8
8
8
8
8
8
10
10
10
10
10
10
10
10
10
12
12
12
12
12
196
12
12
12
12
Número
do Anel
R
R-59
R-60
R-61
R-62
R-63
R-64
R-65
R-66
R-67
R-68
R-69
R-70
R-71
R-72
R-73
R-74
R-75
R-76
R-77
R-78
R-79
R-80
R-81
R-82
R-84
R-85
R-86
R-87
R-88
R-89
R-90
R-91
R-92
R-93
R-94
R-95
R-96
R-97
R-98
R-99
R-100
R-101
R-102
R-103
R-104
R-105
150
Classe de Pressão e Diâmetro Nominal
ASME B16.5
API 6B
ASME B16.47 Série A
300
720
300
900
1500 2500
2000 3000 5000 150
900
600
960
600
14
12
14
14
14
14
14
14
14
14
16
16
16
16
16
16
16
16
16
18
18
18
18
18
18
18
18
18
20
20
20
20
20
20
20
20
20
24
24
24
24
24
24
22
22
1
1½
2
2½
3
4
3½
5
10
26
28
30
32
34
36
8
8
26
28
30
32
34
36
197
Anexo 9.2
Dimensões para Ring-Joints Tipo RX em polegadas
Número Diâmetro
do Anel
externo
OD
RX-20
RX-23
RX-24
RX-25
RX-26
RX-27
RX-31
RX-35
RX-37
RX-39
RX-41
RX-44
RX-45
RX-46
RX-47
RX-49
RX-50
RX-53
RX-54
RX-57
RX-63
RX-65
RX-66
3.000
3.672
4.172
4.313
4.406
4.656
5.297
5.797
6.297
6.797
7.547
8.047
8.734
8.750
9.656
11.047
11.156
13.172
13.281
15.422
17.391
18.922
18.031
Largura
A
Largura
C
Altura
CH
Altura
H
Raio
R
Furo
D
0.344
0.469
0.469
0.344
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.469
0.531
0.781
0.469
0.656
0.469
0.656
0.469
1.063
0.469
0.656
0.182
0.254
0.254
0.182
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.254
0.263
0.407
0.254
0.335
0.254
0.335
0.254
0.582
0.254
0.335
0.125
0.167
0.167
0.125
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.167
0.188
0.271
0.167
0.208
0.167
0.208
0.167
0.333
0.167
0.208
0.750
1.000
1.000
0.750
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.000
1.125
1.625
1.000
1.250
1.000
1.250
1.000
2.000
1.000
1.250
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.06
0.06
-
198
Anexo 9.2 (Continuação)
Dimensões para Ring-Joints Tipo RX em polegadas
Número Diâmetro
externo
do Anel
OD
RX-69
RX-70
RX-73
RX-74
RX-82
RX-84
RX-85
RX-86
RX-87
RX-88
RX-89
RX-90
RX-91
RX-99
RX-201
RX-205
RX-210
RX-215
21.422
21.656
23.469
23.656
2.672
2.922
3.547
4.078
4.453
5.484
5.109
6.875
11.297
9.672
2.026
2.453
3.844
5.547
Largura
A
Largura
C
Altura
CH
Altura
H
Raio
R
Furo
D
0.469
0.781
0.531
0.781
0.469
0.469
0.531
0.594
0.594
0.688
0.719
0.781
1.188
0.469
0.226
0.219
0.375
0.469
0.254
0.407
0.263
0.407
0.254
0.254
0.263
0.335
0.335
0.407
0.407
0.479
0.780
0.254
0.126
0.120
0.213
0.210
0.167
0.271
0.208
0.271
0.167
0.167
0.167
0.188
0.188
0.208
0.208
0.292
0.297
0.167
0.057
0.072 (2)
0.125 (2)
0.167 (2)
1.000
1.625
1.250
1.625
1.000
1.000
1.000
1.125
1.125
1.250
1.250
1.750
1.781
1.000
0.445
0.437
0.750
1.000
0.06
0.09
0.06
0.09
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.06
0.02 (3)
0.02 (3)
0.03 (3)
0.06 (3)
0.06
0.06
0.06
0.09
0.09
0.12
0.12
0.12
0.12
-
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”
199
Anexo 9.2 (Continuação )
Tabela de Aplicação dos Anéis RX
Número do Anel
Classe de Pressão e Diâmetro
RX
720 - 960 - 2000
2900
RX-20
1½
RX-23
2
RX-24
RX-25
RX-26
2½
RX-27
RX-31
3
RX-35
RX-37
4
RX-39
RX-41
5
RX-44
RX-45
6
RX-46
RX-47
RX-49
8
RX-50
RX-53
10
RX-54
RX-57
12
RX-63
RX-65
16
RX-66
RX-69
18
RX-70
RX-73
20
RX-74
RX-82
1
RX-84
1½
RX-85
2
RX-86
2½
RX-87
3
RX-88
4
RX-89
3½
RX-90
5
RX-91
10
RX-99
8
RX-201
RX-205
RX-210
RX-215
200
Nominal - API 6B
3000
5000
1½
1½
2
2
3 1/8
2½
3
2½
3
4
4
5
5
6
6
8
8
8
10
10
12
14
16
18
20
8
1 3/8
1 13/16
2 9/16
4 1/16
Anexo 9.3
Dimensões para Ring-Joints Tipo BX em polegadas
Número Diâmetro
do Anel
externo
OD
BX-150
1 11/16
BX-151
1 13/16
BX-152
2 1/16
BX-153
2 9/16
BX-154
3 1/16
BX-155
4 1/16
BX-156
7 1/16
BX-157
9
BX-158
11
BX-159
13 5/8
BX-160
13 5/8
BX-161
16 5/8
BX-162
16 5/8
BX-163
18 3/4
BX-164
18 3/4
BX-165
21 1/4
BX-166
21 1/4
BX-167
26 3/4
BX-168
26 3/4
BX-169
5 1/8
BX-170
6 5/8
BX-171
8 9/16
BX-172
11 5/32
BX-303
30
Largura
A
Largura
C
Altura
CH
Altura
H
Raio
R
Furo
D
2.842
3.008
3.334
3.974
4.600
5.825
9.367
11.593
13.860
16.800
15.850
19.347
18.720
21.896
22.463
24.595
25.198
29.896
30.128
6.831
8.584
10.529
13.113
33.573
0.366
0.379
0.403
0.448
0.488
0.560
0.733
0.826
0.911
1.012
0.938
1.105
0.560
1.185
1.185
1.261
1.261
1.412
1.412
0.624
0.560
0.560
0.560
1.494
0.366
0.379
0.403
0.448
0.488
0.560
0.733
0.826
0.911
1.012
0.541
0.638
0.560
0.684
0.968
0.728
1.029
0.516
0.632
0.509
0.560
0.560
0.560
0.668
2.790
2.954
3.277
3.910
4.531
5.746
9.263
11.476
13.731
16.657
15.717
19.191
18.641
21.728
22.295
24.417
25.020
29.696
29.928
6.743
8.505
10.450
13.034
33.361
0.314
0.325
0.346
0.385
0.419
0.481
0.629
0.709
0.782
0.869
0.408
0.482
0.481
0.516
0.800
0.550
0.851
0.316
0.432
0.421
0.481
0.481
0.481
0.457
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.12
0.12
0.12
0.12
0.12
0.12
0.06
0.12
0.12
0.12
0.12
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
201
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
Número do
Anel BX
BX-150
BX-151
BX-152
BX-153
BX-154
BX-155
BX-156
BX-157
BX-158
BX-159
BX-160
BX-161
BX-162
BX-163
BX-164
BX-165
BX-166
BX-167
BX-168
BX-169
BX-170
BX-171
BX-172
BX-303
2 000
Classe de Pressão e Diâmetro Nominal - API 6BX
3 000
5 000
10 000
15 000
20 000
1 11/16
1 11/16
1 13/16
1 13/16
1 13/16
1
1
2 /16
2 /16
2 1/16
9
9
2 /16
2 /16
2 9/16
1
1
3 /16
3 /16
3 1/16
1
1
4 /16
4 /16
4 1/16
1
1
7 /16
7 /16
7 1/16
9
9
9
11
11
11
13 5/8
13 5/8
13 5/8
5
13 /8
16 ¾
16 ¾
16 ¾
16 ¾
18 ¾
18 ¾
18 ¾
21 1/4
21 1/4
26 ¾
26 ¾
5 1/8
6 5/8
8 9/16
11 5/32
30
30
202
6 5/8
8 9/16
11 5/32
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 produtos
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
macio, 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 ).
Uma das alternativas para pressões de trabalho elevadas é o uso das juntas
metálicas 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.
203
Fabricadas com um metal ou liga maciço é evidente a dificuldade em escoar o
material para preencher as irregularidades 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 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®) e do PTFE Expandido (Quimflex®), foram desenvolvidas
as juntas Camprofile, Teadit Tipo 942. Constituídas de um núcleo metálico serrilhado
coberto com fina película de Graflex® ou Quimflex, ® conforme mostrado na Figura
10.1
Em virtude dos excelentes resultados obtidos com a juntas Camprofile em
aplicações 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.
Figura 10.1
As juntas Teadit Camprofile oferecem as seguintes vantagens:
•
pressão de trabalho máxima de até 250 bar
•
temperatura máxima de até 650o C
•
ampla faixa de aplicação
•
menos sensível às irregularidades nos flanges
204
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
labirinto 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 material 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 expansão diferencial. Seguir as recomendações dos Capítulos 2 e 6.
2.2. COBERTURA DE VEDAÇÃO
O material mais usado na cobertura de vedação é o Grafite Flexível Graflex®
Em situações onde o Graflex não é recomendado o núcleo é coberto por uma película
de PTFE Expandido Quimflex®. Os limites de operação para os materiais de cobertura
estão relacionados na Tabela 10.1.
Tabela 10.1
Limites de Pressão e Temperatura
Material
Graflex®
Quimflex®
Temperatura
oC
min
max
-240
650
-240
270
Pressão de operação
bar max
250
100
Para atmosferas oxidantes o limite de temperatura para o Graflex é de 450o C.
3. LIMITES DE OPERAÇÃO
A faixa de pressão e temperatura de trabalho da junta depende dos limites de
cada material, 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: 250 bar
faixa de temperatura (oC): -40 a 500
205
4.
CÁLCULO DO APERTO
Os valores de “m” e “y” para cálculo pela Norma ASME são mostrados na
Tabela 10.2 e os valores para cálculo pela Norma DIN estão na Tabela 10.3.
Tabela 10.2.
Constantes Para Cálculo ASME
Material
Alumínio
Cobre
Latão
Aço Carbono
Monel
Aços Inoxidáveis
m
3.25
3.50
3.50
3.75
3.75
4.25
y-psi
5500
6500
6500
7600
9000
10100
Tabela 10.3
Constantes Para Cálculo DIN
Material
Alumínio
Cobre
Níquel
AISI 1006/1008
AISI 304/316
AISI 321
AISI 309
Fator
da
junta
m
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
Pressão de
esmagamento
instalação
MPa
Mín. Máx.
σVO
σVU
140
20
300
20
20
510
500
20
500
20
20
500
600
20
Pressão de esmagamento - operação
MPa
100
200
300
120
270
500
500
500
500
570
93
195
490
495
450
450
530
150
480
315
420
420
500
400
500
600
350
400
240
240
390
460
Para maior segurança, recomendamos que o cálculo seja realizado de acordo
com as recomendações da Norma ASME, Divisão II, Seção VIII, Apêndice II. Em
seguida, deve ser verificado o valor da pressão de esmagamento, que deve ficar na
faixa recomendada na Tabela 10.3.
5. EXEMPLO DE APLICAÇÃO
O exemplo a seguir mostra o estudo para troca de uma junta maciça tipo Teadit
940 de aço inoxidável 304 por uma junta Camprofile com o mesmo aço e cobertura
de Graflex:
206
5.1. Dados do Trocador de Calor:
•
•
•
•
•
•
•
•
pressão de projeto: 160 bar
temperatura de projeto: 280o C
dados da junta:
tipo: Camprofile Teadit 942
materiais: Inox 304 e Graflex
diâmetro interno: di = 488 mm = 19.213 pol
diâmetro externo: de = 520 mm = 20.472 pol
estojos:
•
material: ASTM A 193 B7
•
diâmetro: dp = 2 pol
•
quantidade: np = 16
• tensão admissível nos parafusos:
•
na instalação : σp = 172 MPa
•
na operação : σp = 162 MPa
•
área na raiz da rosca: A = 1 787 mm2
5.2. Cálculo da força de aperto de acordo com o Código ASME
5.2.1. Esmagamento mínimo, Wm 2 :
•
y: 10100 psi - esmagamento mínimo, tabela ASME
•
N = 16 mm
•
b 0 = N / 2 = 16 / 2 = 8 mm = 0.315 pol
•
b = 0.5 b0 0.5 = 0.5 x 0.3150.5 = 0.281 pol - largura efetiva da junta
•
G = de - 2b = 20.472 - 2 x 0.281 = 19.910 pol
•
W m 2 = π b G y = p x 0.281 x 19.910 x 10100 = 177 520 lb
•
W m 2 = 789 648 N
5.2.2. Condições operacionais, Wm 1:
•
p = 160 bar = 2352 psi
•
m = 4.25 - fator da junta, tabela ASME
•
W m 1 = ((π G2 p) / 4) + 2 b p G m p
•
W m 1 = ((π x 18.6512 x 2352) / 4) + (2 x 0.281 x p x 18.651 x 4.25 x 2352)
•
W m 1 = 642 586 + 329 166 = 971 752 lb
•
W m 1 = 4 324 296 N
5.2.3. Força de vedação, Wm :
Considerando os cálculos 5.2.1 e 5.2.2, a força de vedação mínima
de acordo com o Código ASME é o maior valor de Wm 1 e Wm 2,
portanto, W m = 4 324 296 N. O valor da força por parafuso é:
•
Fpmin = 4 324 296 / np = 270 268 N
207
5.2.4. Força máxima nos parafusos, Fp m a x:
•
A e = 1 787 mm2 - área resistiva dos parafusos
•
σa = 172 MPa - tensão admissível nos parafusos
•
Fp m a x = Ae σa
•
Fp m a x= 1 787 x 172 = 307 364 N
5.2.5. Verificação da tensão admissível na temperatura de operação:
•
σb = 162 MPa
•
σb > W m 1 / (A e n p) = 4 324 296 / (1787 x 16) = 151 MPa
•
Considerando-se que a tensão admissível na temperatura de
operação é de 162 MPa o valor encontrado está abaixo deste limite.
5.2.6. Considerando os itens 5.2.3 e 5.2.4, a força total exercida pelos
parafusos para assegurar uma vedação adequada, ao mesmo tempo que
a tensão nos parafusos não ultrapasse a máxima admissível, deve estar
entre 270 268 N e 307 364 N.
5.2.7. Torque mínimo, Tmin :
•
k = 0.2 - fator de rosca e atrito
•
Tm i n = k dp F pmin
•
Tm i n = 0.2 x (50.8 / 1000) x 270 268 = 2 745 N-m
5.2.8. Torque máximo, Tmax :
•
Tm a x = k dp F pmax
•
Tm a x = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 307 364 = 3 123 N-m
5.3.Cálculo da força de aperto de acordo com a Norma DIN 2505:
5.3.1. Força de esmagamento mínima:
•
Femin = π b D b D σVU
•
d D = ( 488 + 520 ) / 2 = 504 - diâmetro médio
•
σVU = 20 MPa - tabela DIN 2505
•
b D = (520 - 488 ) / 2 = 16 mm
•
FEmin = π x 488 x 16 x 20 = 490 591 N
5.3.2. Força de vedação mínima:
•
FVmin = FOmin + Fi
•
FOmin = π d D b D n p SD
•
n = 1.1 - fator da junta tabela DIN 2505
•
SD = 1.2 - coeficiente de segurança - DIN 2505, valor mínimo
•
p = 160 bar = 16 MPa
•
FOmin = π x 504 x 16 x 1.1 x 16 x 1.2 = 535 050 N
•
Fi = p (π / 4 ) dD2 = 16 x (π / 4 ) x 5042 = 3 192 059 N
•
FVmin = 535 050 + 3 192 059 = 3 727 109 N
208
5.3.3. Força de esmagamento máxima:
5.3.3.1. Na
•
•
•
instalação:
FEimax = π d D b D σVO
σVO = 500 MPa - tabela DIN 2505
FEmax = π x 504 x 16 x 500 = 12 666 901 N
5.3.3.2. Na
•
•
•
•
•
operação:
FOimax = FOmax + Fi
FOmax = π d D b D σBO
σBO = 414 MPa - interpolado na tabela DIN 2505 para 280 oC
FOmax = π x 504 x 16 x 414 = 10 488 195 N
FOimax = 10 488 195 + 3 192 059 = 13 680 254 N
5.3.4. Força máxima dos parafusos, Fptmax:
•
A e = 1 787 mm2 - área resistiva dos parafusos
•
σp = 172 MPa - tensão admissível nos parafusos
•
Fptmax = np A e σp = 16 x 1 787 x 172 = 4 917 824 N
5.3.5. Considerando os itens 5.3.1 a 5.3.4, a força total exercida pelos
parafusos para a ssegurar uma vedação adequada, ao mesmo tempo que
a tensão nos parafusos não ultrapasse a máxima admissível, deve
estar entre 3 727 109 N e 4 917 824 N.
5.3.6. Torque mínimo:
•
Tmin = k dp 3 727 109 / np
•
Tmin = 0.2 x (50.8 / 1000) x 3 727 109 / 16 = 2 367 N-m
5.3.7.Torque máximo:
•
Tmax = k d p Fpmax / n p
•
Tmax = 0.2 x (50.8 / 1000 ) x 4 917 824 / 16 = 3 122 N-m
6. ACABAMENTO SUPERFICIAL
O acabamento recomendado para superfície de vedação dos flanges é de
1.6 µm a 2.0 µm Ra (63 µpol a 80 µpol Ra ). Esta faixa é conhecida como “acabamento
liso”.
7.
DIMENSIONAMENTO
Ao dimensionar uma junta Camprofile, utilize as folgas e tolerâncias indicadas
nas Tabelas 10.4 e 10.5.
209
Tabela 10.4
Folga entre a Junta e o Flange
Diâmetro da junta
Tipo de confinamento
da junta
Interno
diam. interno da
ranhura + 1.6mm
diam. interno da
flange + 3.2 mm
diam. interno do
flange + 1.6 mm
Flanges lingüeta e
ranhura
Juntas confinadas
pelo diâmetro externo
Juntas confinadas
pelo diâmetro interno
Externo
diam. externo da
ranhura - 1.6mm
diam. externo
flange - 1.6 mm
diam. externo do
flange - 3.2 mm
Tabela 10.5
Tolerâncias de Fabricação
Diâmetro interno
da junta
até 500 mm
de 500 a 1500 mm
maior que 1500 mm
8.
Tolerâncias (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
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.
9.
JUNTAS CAMPROFILE 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 10.2 mostra a forma construtiva mais comum, com uma área de
vedação serrilhada com cobertura de Grafite Flexível (Graflex) ou PTFE e anel de
centralização.
210
Figura 10.2
9.1 DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS
Os diâmetros das juntas para flanges ASME B16.5 estão mostradas no Anexo
10.1. As demais dimensões estão na Tabela 10.6.
Tabela 10.6
Dimensões de Fabricação
Dimensões (polegadas)
Característica
Mínimo
0.115
0.024
0.015
0.03
Espessura do Anel de Vedação
Espessura do Anel de Centralização
Espessura da Cobertura
Passo das Ranhuras
9.2
Máximo
0.131
0.035
0.030
0.06
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
211
Anexo 10.1
Dimensões de Juntas Camprofile para flanges ASME B16.5
Anel de Vedação
Diâmetro externo do Anel de Centralização (polegadas)
DN
(pol)
Diametro
Interno
(pol)
Diametro
Externo
(pol)
150
300
400
600
900
1500
2500
1/2
0.91
1.31
1.88
2.13
2.13
2.13
2.50
2.50
2.75
3/4
1.13
1.56
2.25
2.63
2.63
2.63
2.75
2.75
3.00
1
1.44
1.87
2.63
2.88
2.88
2.88
3.13
3.13
3.38
1 1/4
1.75
2.37
3.00
3.25
3.25
3.25
3.50
3.50
4.13
1 1/2
2.06
2.75
3.38
3.75
3.75
3.75
3.88
3.88
4.63
2
2.75
3.50
4.13
4.38
4.38
4.38
5.63
5.63
5.75
2 1/2
3.25
4.00
4.88
5.13
5.13
5.13
6.50
6.50
6.63
3
3.87
4.88
5.38
5.88
5.88
5.88
6.63
6.88
7.75
4
4.87
6.06
6.88
7.13
7.00
7.63
8.13
8.25
9.25
5
5.94
7.19
7.75
8.50
8.38
9.50
9.75
10.00
11.00
6
7.00
8.37
8.75
9.88
9.75
10.50
11.38
11.13
12.50
8
9.00
10.50
11.00
12.13
12.00
12.63
14.13
13.88
15.25
10
11.13
12.63
13.38
14.25
14.13
15.75
17.13
17.13
18.75
12
13.37
14.87
16.13
16.63
16.50
18.00
19.63
20.50
21.63
14
14.63
16.13
17.75
19.13
19.00
19.38
20.50
22.75
-
16
16.63
18.38
20.25
21.25
21.13
22.25
22.63
25.25
-
18
18.87
20.87
21.63
23.50
23.38
24.13
25.13
27.75
-
20
20.87
22.87
23.88
25.75
25.50
26.88
27.50
29.75
-
24
24.88
26.87
28.25
30.50
30.25
31.13
33.00
35.50
-
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
212
Anexo 10.2
Códigos dos materiais para Juntas Camprofile para flanges ASME B16.5
Material
Código
Anéis de Vedação e Centralização
Aço Carbono
CRS
Aço Inox 304
304
Aço Inox 304 L
304 L
Aço Inox 309
309
Aço Inox 310
310
Aço Inox 316
316 L
Aço Inox 317 L
317 L
Aço Inox 347
347
Aço Inox 321
321
Aço Inox 430
430
Monel 400
MON
Niquel 200
NI
Titanio
TI
Hastelloy B
HAST B
Hastelloy C
HAST C
Inconel 600
INC 600
Inconel 625
INC 625
Inconel X-750
INX
Incoloy 800
IN 800
Incoloy 825
IN 825
Zirconio
ZIRC
Cobertura
Graflex
FG
PTFE
PTFE
213
214
CAPÍTULO
11
JUNTAS
PARA 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.
215
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 11.1
Série eletrolítica em água salgada
Anodo (base)
Magnésio
Zinco
Ferro fundido
Aço Carbono
Aço inox 304
Cobre
Aço inox 316
Inconel
Titânio
Monel
Ouro
Platina
Catodo (nobre)
216
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 eletricamente isolado do restante do sistema.
A Figura 11.3 mostra uma junta de isolamento de flanges tipo E instalada.
O lado isolado não pode ter nenhuma parte metálica em contato com outras
partes, formando, portanto, um sistema semelhante ao da Figura 11.1.
Os componentes de um sistema de isolamento de flanges são:
• Juntas de material isolante.
• Buchas isolantes.
• Arruelas isolantes.
217
Todos os componentes do sistema estão dimensionados para uso em flanges
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
218
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 RingJoints. O tipo RJD 950 tem forma oval e o RJD 951 octogonal. Sempre que houver
perigo de materiais estranhos penetrarem entre os flanges, estabelecendo contato
219
elétrico, é necessário 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 juntas. 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.
220
3.5. ARRUELAS DE ISOLAMENTO
Fabricadas em resina fenólica reforçada com tecido de algodão, com as
mesmas 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 130 0 C
221
222
CAPÍTULO
12
INSTALAÇÃO
E EMISSÕES FUGITIVAS
1.
PROCEDIMENTO DE INSTALAÇÃO
Para se conseguir uma vedação satisfatória, é necessário que certos
procedimentos 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.
a ) Inspecione as superfícies de assentamento da junta. Verifique a
existência de marcas de ferramentas, trincas, riscos ou pontos de corrosão. Marcas
radiais de ferramentas na superfície de vedação, são praticamente impossíveis de
vedar com qualquer tipo de junta. Assegure que o acabamento é adequado ao tipo de
junta a ser usado.
b) Inspecione a junta. Verifique se o material é o especificado para a
aplicação, ou se existem defeitos ou danos de transporte e armazenamento.
c ) Inspecione e limpe os parafusos, portas, arruelas e a superfície dos flanges.
d) Lubrifique as roscas e faces de contato das porcas. A montagem não
deverá ser iniciada sem esta lubrificação. Para temperaturas de operação elevadas, o
lubrificante não deve provocar o travamento posterior dos parafusos, facilitando uma
futura desmontagem. Quanto melhor o lubrificante, mais precisa será a força de
aperto dos parafusos.
e ) Em flanges com face ressaltada ou plana, instalados verticalmente,
coloque inicialmente os parafusos da parte inferior. Coloque e centre a junta,
instalando em seguida os demais parafusos.
f) Em flanges tipo macho e fêmea, ou com canais, a junta deve ser
instalada centrada no alojamento. Se a instalação for na vertical, pode ser necessário o
223
uso de adesivo, ou um pouco de graxa para mantê-la na posição correta até o aperto. È
necessário certificar-se que o adesivo ou graxa não vai atacar o material da junta.
g) Instale os parafusos e aperte com a mão até encostar na seqüência
mostrada no Anexo 12.1, para os diversos tipos de flanges. Numere os parafusos para
facilitar o acompanhamento da ordem de aperto.
h) Aperte os parafusos até aproximadamente 30% do torque final, sempre
seguindo a ordem de aperto. Se a seqüência de aperto não for seguida, os flanges
podem ficar desalinhados, ficando impossível obter o necessário paralelismo ao bom
desempenho da junta.
i) Repita o passo h, elevando o torque para 60% do valor final.
j) Continue apertando na seqüência recomendada até atingir o valor final.
k) Continue apertando em sentido horário até que todas as porcas estejam
com o mesmo torque. Normalmente, várias passagens são necessárias, pois ao apertar
um parafuso, os adjacentes aliviam, obrigando a novo reaperto.
l) Todos os tipos de junta apresentam relaxamento após a sua instalação. É
recomendável o reaperto especialmente em aplicações com ciclo térmico, temperaturas
ou pressões elevadas.
m) Não é recomendavel o reaperto a quente de Juntas de Papelão Hidráulico
sem amianto. Consulte a Teadit se tiver dúvidas sobre o procedimento de reaperto.
2.
APLICAÇÃO DO APERTO
O método mais correto de obter-se a tensão nos parafusos, é medindo o 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.
O torque ou esforço para apertar um parafuso, depende de vários fatores,
conforme mostrado no Capítulo 2.
3.
TENSÕES ADMISSÍVEIS NOS PARAFUSOS
O Apêndice S do Capítulo 8 do Código ASME, trata especificamente da tensão
inicial nos parafusos. Por exemplo, o projetista do flange, deve determinar qual a
necessidade de aperto, para a pressão e temperatura nas condições operacionais, de
acordo com a tensão admissível na temperatura de operação. Esta tensão admissível é
determinada pelo material e pela temperatura de operação.
O teste hidrostático, que na maioria dos casos é necessário para verificar o
sistema, é realizado com vez e meia a pressão de operação. Conseqüentemente, uma
união flangeada projetada estritamente de acordo com o Código ASME, que deva
passar o teste hidrostático, com pressão superior ao projetado, deve ter um torque de
aperto nos parafusos maior do que para as condições de operação.
O Apêndice S do Capítulo 8 do Código ASME, trata destas condições, e
estabelece que, para passar no teste hidrostático, os parafusos devem ser apertados até
o valor necessário para isso. Se, neste caso, a tensão for maior que a admissível,
parafusos com material de maior tensão de escoamento, devem ser usados,
observando-se o seguinte procedimento
224
•
•
•
•
4.
Usar parafusos com tensão de escoamento, compatível com a necessária para
passar no teste hidrostático, seguindo os procedimentos normais de instalação da
junta.
Após a execução do teste hidrostático, aliviar os parafusos até aproximadamente
50% da tensão inicial.
Substituir os parafusos usados no teste, pelos parafusos de projeto, um de cada
vez, apertando até o torque dos demais.
Após a substituição, apertar até o torque de projeto, seguindo a seqüência
recomendada.
CAUSAS DE VAZAMENTOS
Uma das formas mais eficientes de determinação das causas de um vazamento,
é uma cuidadosa análise da junta usada, quando ele ocorreu. A seguir, estão
relacionadas diversas situações e suas possíveis soluções:
•
•
•
•
•
•
•
•
5.
Junta muito corroída: selecionar um material com melhor resistência à corrosão.
Junta extrudada excessivamente: selecionar um material com melhor resistência
ao escoamento a frio (cold flow), ou com maior resistência ao esmagamento.
Junta amassada excessivamente: selecionar junta com maior resistência ao
esmagamento; usar anel limitador de compressão, ou reprojetar os flanges.
Junta com superfície de vedação danificada: verificar as dimensões da junta e dos
flanges. A junta pode estar com o diâmetro interno menor, ou com o diâmetro
externo maior que os diâmetros dos flanges.
Junta sem sinais de esmagamento: selecione uma junta mais macia, ou reduza a
área de contato da junta com o flange.
Junta mais fina no diâmetro externo: indicação de “rotação”, ou deflexão do
flange. Alterar as dimensões da junta, de modo que ela fique mais próxima dos
parafusos, reduzindo o momento de rotação. Selecionar uma junta mais macia,
que requeira uma menor pressão de esmagamento. Reduzir a área da junta.
Reforçar o flange para aumentar a sua rigidez.
Junta esmagada irregularmente: procedimento incorreto de aperto dos parafusos.
Assegurar-se de que a seqüência de aperto dos parafusos seja seguida
corretamente.
Junta com espessura variando regularmente: indicação de flanges com
espaçamento excessivo entre os parafusos, ou sem rigidez suficiente. Reforçar os
flanges, diminuir o espaçamento entre os parafusos, ou selecionar uma junta
mais macia.
FLANGES MUITO SEPARADOS, INCLINADOS OU DESALINHADOS
Quando os flanges estiverem muito separados, não tentar aproximá-los,
apertando os parafusos. Tensões excessivas podem ser criadas, e a junta pode ser
apertada incorretamente. A linha deve ser corrigida, ou, quando isto não for possível,
usar espaçadores conforme mostrado na Figura 12.1.
225
Desalinhamentos devem ser sempre corrigidos antes de instalar a junta.
Figura 12.1
6.
CARGA CONSTANTE
Imediatamente após a instalação de uma junta se inicia o chamado 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
226
•
•
•
•
•
•
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.
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 comprimento ou pela instalação de conjuntos do molas-prato. Estes métodos
estão mostrados na Figura 12.2.
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 12.2
227
6.1 SITEMA 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
especialmente projetadas para uso em flanges, mostrado na Figura 12.3.
Figura 12.3
Antes de decidir pelo uso do LIVE LOADING é necessário estudar a 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,
mantendo 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
228
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.
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 –240 o C a 290 o C.
Também podem ser fabricadas em Inconel 718 (ASTM B637) para temperaturas de
– 240o C a 590o C. Estes materiais são disponíveis sob consulta.
A montagem nos flanges deve ser a indicada na Figura 12.3, com uma mola 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 flanges de equipamentos, tais como trocadores de calor, que trabalham com
ciclo térmico, temperaturas elevadas e fluidos muito perigosos, pode ser necessário 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.
7.
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
Enxofre, 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, correspondente 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.
229
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
Emissões Fugitivas através do Clean Air Act Amendments (CAA), estabelecido 1990
pela Evironmental Protection 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 21 (EPA
Reference 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,
dispositivos de controle e qualquer outro equipamento que possa apresentar
vazamento. A concentração máxima admissível para flanges é de 500 ppm.
Algumas organizações 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
contrária 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 21 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 resultados 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 (50000.733) = 14.322 g / hora
230
Anexo 12.1
Seqüência de Aperto
231
232
Anexo 12.2
Sistema LIVE LOADING para Flanges
Diâmetro
parafuso
polegadas
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
A - mm
Código Teadit
Livre
ACX00008060
ACX00008045
ACX00008030
ACX00010060
ACX00010045
ACX00010030
ACX00012060
ACX00012045
ACX00012030
ACX00014060
ACX00014045
ACX00014030
ACX00016060
ACX00016045
ACX00016030
ACX00018060
ACX00018045
ACX00018030
ACX00020060
ACX00020045
ACX00020030
ACX00022060
ACX00022045
ACX00022030
ACX00024060
ACX00024045
ACX00024030
ACX00026060
ACX00026045
ACX00026030
ACX00028060
ACX00028045
ACX00028060
ACX00030060
ACX00030045
ACX00030030
ACX00032060
ACX00032045
ACX00032030
ACX00036060
ACX00036045
ACX00036060
ACX00040060
ACX00040045
ACX00040030
ACX00044060
ACX00044045
ACX00044030
ACX00048060
ACX00048045
ACX00048030
6.7
3.9
3.4
5.4
4.7
4.0
6.5
5.7
4.8
7.6
6.7
5.7
8.7
7.7
6.5
9.9
8.7
7.4
11.3
10.2
8.4
12.4
10.9
9.2
13.5
11.9
10.1
14.9
13.1
11.0
16.1
14.1
11.9
15.6
15.2
12.8
16.7
16.3
13.7
18.8
18.4
15.5
21.0
20.5
17.3
18.7
22.7
19.1
25.5
24.8
20.9
233
Apertado
4.1
3.6
3.0
5.1
4.4
3.6
6.2
5.4
4.4
7.2
6.3
5.2
8.3
7.2
5.9
9.4
8.2
6.8
10.7
9.6
7.6
11.8
10.3
8.4
13.0
11.3
9.2
14.2
12.4
10.2
15.4
13.4
11.0
14.8
14.4
11.8
15.8
15.4
12.6
17.9
17.4
14.3
20.0
19.5
16.0
17.5
21.5
17.7
24.2
23.5
19.3
Torque
Força
N-m
N
80
60
40
160
120
80
270
200
140
430
330
220
660
500
330
960
720
480
1360
1020
680
1840
1380
920
2170
1630
1080
2980
2240
1490
4070
3050
2030
5420
4070
2710
5970
4470
2980
8620
6470
4310
11930
8950
5970
16060
11930
8030
20940
15700
10470
37830
28390
18960
60360
45300
30230
89160
66900
44630
123300
92500
61700
161700
121300
80900
210760
158100
105430
266760
200100
133430
328900
246700
164500
397960
298500
199030
474760
356100
237430
554760
416100
277430
508870
482100
321430
584870
554100
371210
751650
712100
474760
937430
88100
592100
1146430
1086100
724100
1374430
1302100
868100
234
CAPÍTULO
13
FATORES DE CONVERSÃO
Multiplicar
galão
grau C
hp
jarda
kgf / cm2
kgf-m
kgf-m
kg/m3
libra
megapascal (MPa)
megapascal (MPa)
milha
newton
newton
pé
pé quadrado
pé cúbico
polegadas
polegada cúbica
polegada quadrada
Por
3.785
1.8° C + 32
745,7
0.9144
14.223
9.807
7.238
6.243 x 10- 2
0.454
145
10
1,609
0.225
0.102
0.305
0,09290
0.028
25.4
1,639 x 10- 5
645.16
235
Para Obter
litros
grau F
watts
metros
lbf/pol.2
newton-metro (N-m)
lbf-ft
lb/ft 3
kg
lbf/pol.2
bar
km
lbf
kgf
metro
m2
m3
milímetros
metro cúbico
milímetros quadrados
236
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