Livro Juntas Industriais - J.C.Veiga, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Mecânica

Baixe Livro Juntas Industriais - J.C.Veiga e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! JUNTAS INDUSTRIAIS JOSÉ CARLOS VEIGA 3º Edição TEADIT Para a minha esposa MARIA ODETE AGRADECIMENTO Agradeço ao Grupo TEADIT cujo apoio tem sido imprescindível para a contínua atualização desta obra. SUMÁRIO Capítulo 1 - Introdução ................cs.c.c..s u Capítulo 2 — Projeto ....................ccse seo. 13 1. Vazamento ........ccccccccs cer ccrrercer 13 2. Vedação .........ccccccceecc cer rereerre 14 3. Forças em uma União Flangeada 14 4. Código ASME . 15 5. Simbologia ..........cccccccccccrreres . U 6. Cálculo do Torque de Aperto dos Parafusos ... 21 7. Acabamento Superficial .................... 23 8. Paralelismo da Superfície de Vedação . . 25 9. Planicidade da Superfície de Vedação ......... 277 10. Tipos de Flanges ........................... 21 11. As Novas Constantes de Juntas 30 12. Esmagamento Máximo ..................... 41 Capítulo 3 — Materiais para Juntas Não-Metálicas .. 45 1. Critérios de Seleção ..............c......... 45 2. Fator Px Tou Fator de Serviço 46 3. Papelão Hidráulico ....... 46 4. Politetrafluoretileno - PTFE . 47 5. Grafite Flexível - Graflex 2.................. 47 6. Elastômeros .........cccccccscerrreseereos 49 7. Fibra Celulose . 51 8. Cortiça .... .. 5 9. Tecidos e Fitas ...........cccccccccr cerco 51 7 Capítulo 10 —Juntas Camprofile.................. 183 1 Introdução ...........cccc. eee ces ser ecr ces 183 2 Materiais.........ccecccccecc rece rerrerrs 185 3 Limites de Operação . - 185 4 Cálculo do Aperto . . 185 5 Exemplo de Aplicação . 186 6 Acabamento Superficial . 189 7 Dimensionamento . 189 8 Formatos .........cccccicccreercerrereers 190 Capítulo 11 —Juntas para Isolamento Elétrico ..... 191 1 Corrosão Eletroquímica .................... 191 2 Proteção Catódica ............c.c.c.ccc.... 193 3 Sistema de Isolamento de Flanges... 193 4 Especificação do Material das Juntas ......... 197 Capítulo 12 —Instalação e Emissões Fugitivas ..... 199 1 Procedimento de Instalação .................. 199 2 Aplicação do Aperto ........... . 200 3 Tensões Admissíveis nos Parafusos 200 4 Causas de Vazamentos............. 201 5 Flanges Separados, Inclinados ou Desalinhados . 201 6 Carga Constante... . 202 7 Emissões Fugitivas .........cccccccccscscs.s 205 Capítulo 13 —Fatores de Conversão ............... 21 Bibliografia . ...........cccccc ces secs ccccecccea 213 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 Terceira 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 Tugitivas 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. Este livro está dividido em capítulos que cobrem os seguintes temas: * Projeto e as Novas Constantes de Juntas. nu Materiais para Juntas Não-Metálicas. Juntas em Papelão Hidráulico. Juntas em PTFE. Materiais para Juntas Metálicas. Juntas Metalflexº. Juntas Metalbestº. Juntas Metálicas. Juntas Camprofile Juntas para Isolamento de Flanges. Instalação e Emissões Fugitivas. Fatores de conversão. principais modificações desta Terceira Edição são: Capítulo sobre juntas em PTFE. Novos Papelões Hidráulicos sem Amianto e seus limites de serviço. Juntas metálicas serrilhadas Camprofile. Os materiais para juntas foram separados em metálicos e não metálicos. No capítulo de Instalação foi incluído seções sobre a instalação de “carga constante” e Emissões Fugitivas. * Emtodos os capítulos tabelas foram atualizadas e adicionadas. O autor deseja receber comentários e sugestões que podem ser enviados para Caixa Postal 819, 13001-720, Campinas, SP ou por correio eletrônico para jccveiga Oteadit.com.br. As * 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 | = 4L 000 Força dos Nr Parafusos 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. 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: Wa = (TGP/4)+(2b7GmP) (eg. 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: Wa =TDGy (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= bo, quando bo for igual ou menor 6.4 mm (1/4”) b=0.5(bo)* quando by for maior que 6.4 mm (1/4”) O Código ASME também define como calcular bo 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: 16 Ag = (Wo) / So (eq. 2.3) Amo = (Wma) / Sa (eg. 2.4) onde S, é a tensão máxima admissível, nos parafusos na temperatura de operação, e Sá é a tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente. O valor de Am deve ser o maior dos valores obtidos nas equações 2.3 e 2.4. 4.4. CÁLCULO DOS PARAFUSOS Os parafusos devem ser dimensionados de modo que a soma de suas áreas seja igual ou maior que Am: Ay = (número de parafusos) x (área mínima do parafuso, po) A área resistiva dos parafusos A, deve ser maior ou igual à Am, 4.5. PRESSÃO MÁXIMA SOBRE A JUNTA A pressão máxima sobre a junta é calculada pela fórmula: Say = (Wa) / (7/4) (de? - di?) (eq. 2,5) ou Sgcnay = (Wm) / (7/4) ( (de - 0,125)" - di?) ) (eg. 2.6) Onde Wm é o maior valor de Wm OU Wm. 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. Tabela 2.2 (Continuação) Localização da Força de Reação da Junta "e h e! o I c 6 Leo I ! E E 1 I I ss ÉS Para b, > 6.4mm Para b; < 6.4mm 5. SIMBOLOGIA A, = área real do parafuso na raiz da rosca ou na seção de menor área sob tensão (pol?) Am = área total mínima necessária para os parafusos, tomada como o maior valor entre Am € Amo (po). Ami = área total mínima dos parafusos calculada para as condições operacionais (pol?) Ago = área total mínima dos parafusos para esmagar a junta (pol?) b = largura efetiva da junta ou largura de contato da junta com a superfície dos flanges (pol) bo = 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 Sa Sh Se = pressão de projeto (Ibs/pol?) = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente (Ib/pol) = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura de operação (1b/pol?) = pressão sobre a superfície da junta (Ib/pol) Was = força mínima de instalação da junta (1b) Wm Ww, y 6. 1 = força mínima necessária nos parafusos nas condições operacionais (1b) mo = força mínima necessária nos parafusos para esmagar a junta (1b) = pressão mínima de esmagamento, Tabela 2.1 (Ib/pol?) 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 2 Onde: igulo de inclinação da rosca. iâmetro do parafuso. = força de aperto do parafuso. força de atrito. força normal à rosca. ator de aperto. úmero de parafusos. = raio do parafuso. torque aplicado ao parafuso. = coeficiente de atrito. Fazendo o equilíbrio das forças atuantes no sentido paralelo ao plano inclinado, temos: (T/r) cosa=uF, +F,sena. (eq.2.7) no sentido perpendicular ao plano inclinado, temos: F,=F,cosa+(Th)sena (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 F, na equação 2.7, temos: (T/r) cosa=uF, cosa + F, sen a (eq. 2.9) calculando o valor de T, temos: T=Fr(u+tga) (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=kFd (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 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 Tlange. 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. 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: Al + AZ2 <= 0.4 mm Figura 2.4 25 Tabela 2.4 Acabamento da Superfície de Vedação dos Flanges Descrição da junta Tipo | Seção transversal | Acabamento Superficial Teadit da junta R, um t pol Plana não-metálica 810 32a6.3 125 a 250 820 Metálica corrugada 900 1.6 63 Metálica corrugada com 905 3.2 125 revestimento amianto 911 Metalflex (espiro-metálica) 913 20263 80 a 250 914 Metalbest (dupla camisa 920 metálica ) 923 926 1.6a 2.0 63a 80 927 929 Plana metálica 940 1.6 63 Metálica ranhurada 941 1.6 63 Metálica ranhurada com 942 1.6a2.0 63a 80 cobertura 950 951 Ring-Joint metálico 1.6 63 RX BX 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. Desvio Total Máximo 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 Tlanges 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. ch 1y PN 855) 1 e MA É N Figura 2.6 27 10.6. RING-JOINT Também chamado anel API (Figura 2.11). Ambos os flanges possuem canais com paredes em ângulo de 23º. 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 industriai; * Metálicas: planas (940) e ranhuradas (941) em aço carbono, cobre recozido e aço inox. * Oring metálico. * Papelão hidráulico: elastômero SBR e NBR, fibras de amianto, aramida e vidro. * Grafite flexível em lâmina com e sem inserção metálica. * PTFE em lâmina. * Espirais (913) em aço inoxidável e enchimento em amianto, mica- grafite, grafite flexível e PTFE. * Dupla camisa metálica (923) em aço carbono e inoxidável, enchimento em amianto e sem-amianto. As juntas foram testadas em vários aparelhos, um deles está esquematizado na Figura 2.12. Parafuso com Strain Gage Para Medicao do Forca de Aperto, Porafusos: A-193 B7 Porcas: A-194 GR.4 D) [2 praca de vegacoo E EA Placas Removíveis paro a Mudar o Acabamento Superficial —+ Orifício para Medicao do Vazamento da Junta Figura 2.12 Foram realizados ensaios em três press hélio, querosene e água. Os testes tiveram a seguinte seqiiência: * 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 s, 100, 200 e 400 psi com nitrogênio, Mantendo Sg constante a pressão é elevada até atingir 100 psi. Neste instante o vazamento L,, 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 pr o 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. 1Z0 — PRESSÃO DE ESMAGAMENTO Da ANTA, SG 4MPo) DEFLECÇÃO Qã SUMTA DG (mal Figura 2.13 32 Tabela 2.5 Constantes de Juntas Material da Junta Gb a Gs (MPa) (MPa) Papelão hidráulico com fibra de amianto 1.6 mm espessura 17.240 | 0.150 0.807 3.2 mm espessura 2.759 | 0.380 0.690 Papelão hidráulico com 1.6 mm espessura Teadit NA 1002 0.938 0.45 5E4 Teadit NA 1005 0.967 0.45 1E4 Teadit NA 1100 0.903 0.44 54E3 Lâmina de PTFE expandido Quimflex” SH 1.6 mm espessura 2.945 | 0.313 3E4 Junta de PTFE expandido Quimflex” 8.786| 0.193] 1.8 E-14 Lâmina de PTFE reforçado (TF 1570 e TF 1580 ) 1.517 | 0.400 | 3.448 E-5 Lâmina de Grafite Expandido (Graflex”) Sem reforço (TJB) 6.690 | 0.384] 3.448 E-4 Com reforço chapa perfurada aço inoxidável (TJE) 9.655| 0.324] 6.897 E-5 Com reforço chapa lisa de aço inoxidável (TJR) 5.628 | 0.377 | 4.552 E4 Com reforço de filme poliéster (TJP) 6.690 | 0.384] 3.448 E4 Junta espirometalica Metalflex” em aço inoxidável e Graflex” Sem anel interno ( tipo 913 ) 15.862 | 0.237 0.090 Com anel interno ( tipo 913 M ) 17.448| 0.241 0.028 Junta espirometalica Metalflex” em aço inoxidável e PTFE Sem anel interno ( tipo 913 ) 31.034] 0.140 0.483 Com anel interno ( tipo 913 M ) 15.724] 0.190 0.462 Junta dupla camisa Metalbest” em aço carbono e enchimento em Graflex” Lisa (tipo 923 ) 20.000 | 0.230 0.103 Corrugada ( tipo 926 ) 58.621) 0.134 1.586 Junta metálica lisa ( tipo 940 ) Alumínio 10.517 | 0.240 1.379 Cobre recozido ou latão 34.483) 0.133 1.779 35 A figura 2.16 mostra o gráfico de uma junta espiralada tipo 913 com aço inox e Graflex. Sg 100000 MPa 100.00 Gb 1.00 0 100.0 10000 1000 010 Tr Gs 0.01 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 Vazamento ( mg / seg-mm ) Constante de Aperto C Ar, água 0.2(1/5) 0.1 Standard 0.002 (1/500 ) 10 Apertada 0.000 02 (1/50 000 ) 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 (L,m) = 0.002 x diâmetro externo Lm = 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. Tabela 2.7 Equivalência volumétrica Equivalência volumétrica Fluido Massa - mg/seg Volume - 1/h Água 1 0.036 Nitrogênio 1 3.200 Hélio 1 22.140 Tabela 2.8 Equivalência em bolhas Vazamento Volume equivalente Equivalente em bolhas 107 mg/seg 1 ml a cada 10 segundos Fluxo constante 102 mg/seg 1 ml a cada 100 segundos 10 bolhas por segundo 10º mg/seg 3 ml por hora 1 bolha por segundo 10“ mg/se 1 ml a cada 3 horas 1 bolha a cada 10 segundos 11.3. EFICIÊNCIA DE APERTO Estudos mostraram uma grande variação da força exercida por cada 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 0.75 Torque aplicado com precisão ( + 3 % ) 0.85 Tensionamento direto e simultâneo 0.95 Medição direta da tensão ou elongação 1.00 37 Número de parafusos: A área real dos parafusos, Ay, deve ser igual ou maior que Am. Para isso é necessário escolher um número de parafusos tal que a soma das suas áreas seja igual ou maior do que Am 11.5. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO MÉTODO PVRC Junta espiralada diâmetro nominal 6 polegadas, classe de pressão 300 psi, dimensões conforme Norma ASME B16.20, com espiral em aço inoxidável, enchimento em Graflex e anel externo em aço carbono bicromatizado. Flange com 12 parafusos de diâmetro 1 polegada em ASTM AS193-B7. Pressão de projeto: Py = 2 MPa (290 psi) Pressão de teste: P;=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: Gy = 15.862 MPa a =0.237 G. = 0.090 MPa Classe de aperto: standard, L.m = 002 mg/seg-mm Constante de aperto: C= 1 Aperto por torquímento: Ae = 0.75 Área de contato da junta, As: A,=(7/4) [(de - 3.27 - di] =7271.390 mm? de = 209.6 mm di = 182.6 mm Área efetiva de atuação da pressão interna, A;: Aj= (7/4) Gº=29711.878 mm” G = (de - 3.2)- 2b= 194.50 mm b =bo=5.95mm bo =N/2 = ((de - 3.2) - di)/4 = 5.95 mm Parâmetro de aperto mínimo: Tomin = 18.0231 C Pu = 36.0462 40 Parâmetro de aperto de montagem: Tpa=X Tomin= 1.5(172/122) 36.0462 = 76.229 Razão dos parâmetros de aperto: T;=Log (Topa) / Log (Tpmin) = 1.209 Pressão mínima de aperto para operação: Sm=6,[(6,/6,) (To )'] = 15.171 MPa Pressão mínima de esmagamento: Sa = [Gb/Ae ] ( Tpa )* = 59.069 MPa Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta: Sm = [(Sp/ SM Sya/ 1.5 )] - Pa (A; / Ag) = 19.759 MPa Força mínima de esmagamento: Wo = (Pg Aj) + (Smo Ag) onde So É à o maior valor de Sm, = 15.171 Sm = 19.759 2P;= Wmo = (Pa A;) + (Smo Ag) = 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 fregientemente 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 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), As Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, A; de acordo com o Código ASME: A=(1/4)G” G =de-2b b =.5(b)*oub= by se by for menor que 6.4 mm bo=N2 onde G é o diâmetro efetivo da junta conforme tabelas do Código ASME Calcular a força de pressão, H: H=A,P, Calcular a força máxima disponível para o esmagamento, Waisp: Waip= Am No Sa onde Am é a área da raiz da rosca dos parafusos ou menor área sob tensão, N, é o número de parafusos e S, é a tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente. Calcular a pressão de esmagamento da junta, S,a: Sya = Waisp / Ag Determinar a máxima pressão de esmagamento para a junta de acordo com a recomendação do fabricante, S,m- Estabelecer como a pressão de esmagamento máxima, Sys, o menor valor entre S,, € Sym- Calcular a força de esmagamento máxima, W max: Wax =Sys As Calcular a força de aperto mínimo Wo de acordo com as Seções 4 ou 11 deste Capítulo. 42 CAPÍTULO 3 — MATERIAIS PARA JUNTAS NAO-METÁLICAS 1. CRITÉRIOS DE LEÇÃO A escolha de um material para junta não metálica é dificultada pela existência, no mercado, de uma grande variedade de materiais com características similares. Além disso, novos produtos ou variações de produtos existentes aparecem frequentemente. 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 bá material de uma junta são: * Pressão de operação. * Força dos parafusos. * Resistência ao ataque químico do fluido (corrosão). * Temperatura de operação. icas que devem ser observadas ao selecionar o 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 PX T OU FATOR DE SERVIÇO O Fator de Serviço ou fator Pressão x Temperatura ( Px 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/cm? 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 Temperatura"C Material da Junta máximo máxima 530 150 Borracha 1150 120 Fibra vegetal 2700 250 PTFE 15000 540 Papelão hidráulico 25000 590 Papelão hidráulico com tela metálica Os limites de temperaturas e os valores de P x T não podem ser tomados 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. POLITETRAFLUORETILENO (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 GRAFLEXº 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 freqiientes. 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 450º C, o seu uso deve ser cuidadosamente analisado. Quando o carbono é aquecido em presença do oxigênio há formação de dióxido de carbono (CO»). O resultado desta reação é uma redução da massa de material. Limites de temperatura: - 240º € a 3000º C€, em atmosfera neutra ou redutora, e de - 240º C a 450ºC, em atmosfera oxidante. A compatibilidade química e os limites de temperatura estão no Anexo 3.1. 5.1. PLACAS DE GRAFLEXº Por ser um material de baixa resistência mecânica, as placas de Graflexº são fornecidas com reforço de aço inoxidável 316 ou filme plástico. 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 Graflexº com reforço, é necessário verificar também a compatibilidade do fluido com o reforço. 47 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 -50ºC a 90ºC. 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 -50ºC a 120ºC. 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. ITRÍLICA (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 230ºC. 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. HYPALONº Elastômero da família do Neoprene”, possui excelente resistência ao ozônio, luz solar, produtos químicos e boa resistência aos óleos. Limites de temperatura de -100ºC a 260ºC. 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 (1/32”) a 3.2mm (1/87). Espessuras maiores são obtidas dobrando uma camada sobre a outra. Os Elastômeros mais usados na impregnação de tecidos são: borracha estireno- butadieno (SBR), Neoprene, Viton e Silicone. 9.1. TECIDOS DE AMIANTO Os tecidos de amianto impregnados normalmente possuem 75% de amianto 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, consegiientemente, 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 fregiientes, como portas de fornos e estufas. Tecido a, Ei E s SS E Ee e e o - : e Rs » e o beco z e a Ee BRA o Z » se o cs Peso o a eetaçoo é co o bora pres SS pe Sono SS a oe 3 pet e Sd e É is De o Son Sae E e o é es > on a E Based eps 3 SS o 3 e ste Soda Penso > o ns as va SSO8S pose SS SS so osso o Si to Ss Ee Núcleo / 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 ANEXO 3.1 (Continuação) COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEXº . Fluidos Concentração % | Temperatura máxima ºC Álcool metílico 0- 100 650 Anidrido acetico 100 Todas Anilina 100 Todas Ar - 450 Benzeno 100 Todas Biflureto de Amônia todas Todas Bromo todas não recomendado Cellosolve Butílico 0-100 Todas Cellosolve Solvente todas Todas Cloreto Cúprico todas Todas Cloreto de Alumímio todas Todas Clorato de Cálcio todas não recomendado Cloreto de Estanho todas Todas Cloreto de Etila todas Todas Cloreto de Níquel todas Todas Cloreto de Sódio todas Todas Cloreto de Zinco todas Todas Cloreto Férrico todas Todas Cloreto Ferroso todas Todas Clorito de Sódio 0-4 não recomendado Cloro seco 100 Todas Cloroetilbenzeno 100 Todas Clorofórmio 100 Todas Dibromo Etileno 100 Todas Dicloro Etileno 100 Todas Dietanolamina todas Todas Dioxano 0- 100 Todas Dióxido de Enxofre todas Todas Éter isopropílico 100 Todas Etila todas Todas Etileno Cloridina 0-8 Todas Etileno Glicol todas Todas Fluidos para transferência - Todas de calor (todos) Fluidos refrigerantes todas Todas 55 ANEXO 3.1 (Continuação) COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEXO Fluidos Concentração % | Temperatura máxima ºC Fluor todas não recomendado Gasolina - Todas Glicerina 0- 100 Todas Hexaclorobenzeno 100 Todas Hidrato de Cloral - Todas Hidrocloreto de Anilina 0-60 Todas Hidróxido de Alumínio todas Todas Hidróxido de Amônia todas Todas Hidróxido de Sódio todas Todas Hipocloreto de Cálcio todas não recomendado Hipoclorito de Sódio todas não recomendado Todo todas não recomendado Manitol todas Todas Metil-isobutil-cetona 100 Todas Monocloreto de Enxofre 100 Todas Monoclorobenzeno 100 Todas Monoetanolamina todas Todas Octanol 100 Todas Paradiclorobenzeno 100 Todas Paraldeído 100 Todas Querosene - Todas Sulfato de Amônia todas Todas Sulfato de Cobre todas Todas Sulfato de Ferro todas Todas Sulfato de Manganês todas Todas Sulfato de Níquel todas Todas Sulfato de Zinco todas Todas Tetracloreto de Carbono 100 Todas Tetracloroetano 100 Todas Ticloreto de Arsênio 100 Todas Tiocianato de Amonia 0-63 Todas Tricloreto de Fósforo 100 Todas Tricloroetileno 100 Todas Vapor - 650 Xileno todas Todas RI 1: boa resistência 2: resistência regular NBR: nitrílica FE : fluorelastômero CR : cloroprene ANEXO 3.2 3: sem informação 4: pouca resistência SBR: stireno-butadieno NR : natural sI : silicone STÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS Fluido NBR FE Q x SBR Z zm 2 acetaldeído 1» acetato de alumínio acetato de butila acetado de etila acetado de potássio rjefeltoju acetileno acetona vfofojeleltoju ácido acético 5% ácido acético glacial ácido benzóico ácido bórico ácido butírico [Hoje j=jel=jejejejeje ácido cítrico ácido clorídrico (concentrado) ácido clorídrico (diluído) ácido crômico ácido fluorídrico (concentrado) ácido fluorídrico (diluído) ácido fosfórico concentrado ácido fosfórico diluído julojefelfule|=jejolelrojojejojejejejejo jojejefejole ola elrojojejo|=|ejejo Ácido lático Ácido maleico ácido nítrico concentrado ácido nítrico diluído ácido nítrico fumegante ácido oléico tolo === f= [oo [= [= Jnf=f=jo ácido oxálico pjujefejefejojefejelejejolej=jej=jefojo|ejo ácido palmítico nfofejejejeje|- ácido salicílico oj— vjnjojojafojefeja[ofo fofa fej=ej=jef=jeto|— pjojojejefejejejo vjajojefefefefolulto|ujejejule|ej=fol=jefroj=|elo[elto|ejelto 57 ANEXO 3.2 ( Continuação ) ÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS Fluido NBR FE Q x SBR NR SI hidróxido de magnésio 1» hidróxido de potássio jo hidróxido de sódio hipoclorito de cálcio hipoclorito de sódio fo fiojto nftof=|=|— isso-octano leite mercúrio metano toj=f=|— metanol metil butil cetona metil butil cetona ( MEK ) metil isobutil cetona ( MIBK ) metil isopropril cetona metil salicilato monóxido de carbono nafta nol=lelelele(el=|=|=|=|— neon nitrato de alumínio vf=jejoolejejejej= ejol=|efolto)-|uju nitrato de potássio nitrato de prata tol=|n|— nitrogênio octano [E óleo bunker óleo combustível óleo combustível ácido óleo cru tof=|n|— óleo de amendoim óleo de coco óleo de linhaça óleo de madeira óleo de milho óleo de oliva jul |=jojuwlalo|=|efaja foto fofafofejefejefejo óleo de soja óleo diesel óleo hidráulico ( mineral ) óleo lubrificante SAJ=fAfAJ=j=[A)= JA JAf=JAJAJ=J=[=)= Jo f=f=olete(e/efoj=|=|=|=|=J=f=le|— fofo) ejejejejefefefajejelajejejejej=jaf=f=f=fetojolefeje[ef=[ej=fofetofofojoo ejejejejefefefajejelejejejejej=[=j=j=f=lelo/olejejejej=[ej=j=fetrojo|— ejojej=j=j=jefol= [o fefofefo|e|j=|=|— so ANEXO 3.2 ( Continuação ) ÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS Fluido NBR FE SBR SI óleo para turbina 1 4 óleo silicone óleo vegetal óleos minerais DR ES oxigênio oxigênio (100-200"C ) toj=f=|=|=|— oxigênio líquido toj=|— ozona pentano percloroetileno peróxido de hidrogênio nofof=jefto|elto|= || petróleo propano querosene silicato de cálcio silicato de sódio soluções cáusticas robalo == [nn |=|=|— 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 ofroj=f=|=f=j=j=lolejnl— tricloroetano tricloroetileno uísque vapor vinagre tol=l=lolelelelelto=|=[=j=f=f=f=lelroj==l=folo njof=jefefelelejejrojojojojojojojepoj=|=jelelelro ejulejejejejefe|o vinho xileno xilol ejej— efel=foj=|nfalafajojeje|=|=|=[=|=|=[=Leltoj= [ooo |e|= [o || |=|— [uol O ejej— efef=jolto[-e [efa fo jo)oltoltolto fofo) [e [=|| JaJololto/o [efa j=jolto/e [e |-|e]Z efef=j=j=j=lefejelefoje [jo fofofotol=letojolwleje[e[=je|e| 61 62 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 três acabamentos superficiais, todos eles com o carimbo do tipo e marca Teadit: * Natural: permite uma maior aderência ao flange. e Grafitado: evita a aderência ao flange, facilitando a troca da junta, quando esta é feita com fregiiência. * — Anti-aderente: quando a grafite não pode ser usada, emprega-se outro anti-aderente, como o silicone. Os acabamentos grafitado e anti-aderente, encarecem um pouco o material. 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 F364A, 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. 26.2 SELABILIDADE Medida de acordo com a Norma ASTM F37, indica a capacidade de vedar sob condições controladas de laboratório com isoctano, pressão de latm e 2000 psi (13.8 MPa) de carga do flange. 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 ASTM Nº 3, 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 o procedimento Me 286/0 para determinar a pressão máxima de trabalho, em função da temperatura. O fluido de teste é o Nitrogênio na pressão inicial de 35 bar (500psi ). Se após duas horas na temperatura de teste, a queda de pressão for menor que 20psi, o material é aprovado nesta temperatura. A pressão máxima é colocada em gráfico, em função da temperatura. 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 Px 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. Diâm. erno da J 140 Diômetro Externo da Junta Figura 4.1 67 Figura 4.3 42 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. Espessura da Junta 1/8" [Minimo Colado 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 fregiente a desmontagem. Neste caso, recomenda-se a grafitaggem 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 mm (1/16”) de raio, tendo 45 a 55 ranhuras por polegada. Este acabamento deve ter de 3.2 um (125 upol) R, a 6.3 um (250 pol) R,. Ranhuras concêntricas em *V” de 90º com passo de 0.6 a 1.0mm também são aceitáveis. n1 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: F713100 - M5. 100 Pressão 90 bar so 7 60 so “o 30 20 10 o o 50 100 150 20 250 30 350 400 Temperatura - ºC Gráfico Px T para NA 1000 72 10.6 Papelão hidráulico NA 1030 Papelão hidráulico para serviços gerais à base de fibra celulose e borracha SBR. Indicado para água, condensado e soluções neutras em geral a baixa temperatura. Cor: amarelo. Classificação ASTM F104: F712650 — M3. Pressão bar o so 100 150 200 250 Temperatura - *C Gráfico Px T para NA 1030 10.7 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 F104: F713230 — M4. Pressão “0 bar as 30 25 20 so 100 150 200 Temperatura - ºC Gráfico Px T para NA 1040 75 10.8 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: F712230 — M6. Aprovações: DVGW e KTW. 140 120 Pressão 100 bar 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperatura - *C Gráfico Px T para NA 1100 10.9 Papelão Hidráulico NA 1090 Papelão hidráulico universal de elevada resistência a ciclos térmicos e isento de amianto. Contém fibra aramida e mineral ligadas com borracha NBR. Indicado para trabalhar com vapor, como também para gases, óleos, alcali, ácidos moderados e diversos produtos químicos em geral. Cor: preto. Classificação ASTM F104: F713140 — M4. 120 100 Pressão bar so 604 “o 20 o! o 50 100 150 200 250 300 350 400 Temperatura - *C Gráfico Px T para NA 1090 76 10.10 Papelão Hidráulico NA 1060 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. Class icação ASTM F104: F712441 — M5 Aprovação: FDA (Food and Drug Administration — USA) para uso em alimentos e produtos farmacêuticos. Pressão bar Temperatura - *C Gráfico Px T para NA 1060 10.11 Papelão hidráulico NA 1085 Papelão hidráulico universal de fibra aramida e borracha Hypalon. Apresenta excelente resistência química e mecânica. Desenvolvido para trabalhar com ácidos fortes e produtos químicos em geral. Cor: azul cobalto. Classificação ASTM F104: F712000 — M6. Propriedades físicas após imersão em ácidos: 5 horas a 23º C Physical properties Sulfúrico 25% | Nítrico25% | Clorídrico 25% Aumento de peso (%) 20 8 5 Aumento de espessura (%) 30 7 5 77 Características Físicas - Papelões Não Amianto Anexo 4.1 Elelelela Características Físicas “ E = = : z É z z z mito = O Máxima 380 | 380 [ 400 | 350 | 380 Temperatura limite - *C Uso continuo 200 | 200 | 200 | 180 | 200 do lim Máxima 90 [ 100 [110 [95 | 70 Pressão limite — bar Uso continuo 40 [40 | 80 [40 | 30 Densidade - g/cm” 17 19 17 17 18 Compressibilidade - ASTM F36A - % 7 [as [io [a [8 Recuperação - ASTM F36A - % 53 [50 [60 [60 [45 Resist. tração transversal ASTM FI52 - MPa slim [ur [uu 8 Perda por calcinação - % 30 [32/31 [30 [31 Aumento de espessura — | TRM9OS 7 9 8 9 13 ASTM F 146 - % Fuel B 8 9 7 7 10 Aumento de peso TRM903 1 [1 [mu [10 [21 ASTM F 146 - % Fuel B 15 un 9 9 14 Perda de torque ASTM F 38 - % 27 [37 [28 [27 [27 - DIN 52913 MPa 35 [33 [30 | 26 | 33 Retenção de torque BS 2815 MPa 28 [26 [23 [2 | 26 Características Físicas E ê É E E E 2|2|2|2|Z | & o Máxima 210 [ 210 | 230 | 360 | 380 | 450 Temperatura limite - “C Uso contínuo 150 | 150 [ 150 [ 200 [ 200 | 250 Drs Máxima 35 [35 | 65 | 100 | 100 | 130 Pressão limite - bar Uso contínuo 20 [20 [35 [40 [40 | 70 Densidade — g/cm” L8 18 17 195 LS 17 Compressibilidade — ASTM F36A - % 0 [13 [10 [u 16 9 Recuperação - ASTM F36A - % 0 [55 | 58 [57 | 46 | 60 Resist. tração transversal ASTM FI52 - MPa 8 9 8 [14 [10 [17 Perda por calcinação - % 3 [28 [35 | 27 [3 [42 Aumento de espessura — | TRM903 29 9 25 5 7 ASTM F 146 - % Fuel B 2 8 E - 4 7 Aumento de peso IRM903 2 lt Z | 16 10 ASTM F 146 - % Fuel B 14 9 - 13 9 Perda de torque ASTM F 38 - % 30 [29 | 30 - - 28 Retenção de torque DIN 52913 MPa B|/2/35 - - 31 BS 2815 MPa 8 [17 [2 - - 35 Nota 1: na descrição do produto estão o aumento de espessura com ácidos. 80 Características Físicas - Papelões Com Amianto a Z “ ERR elElals 4 ja jo > Temperatura máxima - *C 450 | 540 | 540 | 540 | 540 | 590 | 200 Pressão máxima - bar 85 140 210 100 140 210 15 Densidade g/em' [8 [18 [22 [18 [21/20 | 20 Compressibilidade — ASTM F36A - % nu pur papas Recuperação - ASTM F364 - % 57 [60 [53 [54 [53 [55 [35 Resist. tração transversal ASTMFI52-MPa | I8 | 24 | 28 [ 18 | 2 [29 | 7 Aumento de espessura | IRM903 9 [9 [27 [2% [3% ASTM F 146 - % Fuel B q u 10 [is [7 [2 q Aumento de peso TRM903 E mpun[xu [2 [4] & ASTM F 146 - % Fuel B 2 nulo se fls[s |? Nota 2: na descrição do produto estão o aumento de espessura e de peso com ácidos. Nota 3: na descrição do produto estão o aumento de espessura e de peso com água. 81 Anexo 4.2 Tabela de Recomendações Papelões Hidráulicos Não-Amianto NA 1000 NA 1000M NA 1002 NA 1005 NA 1020 NA 1030 NA 1040 NA 1085 NA 1100 Ácidos inorgânicos moderados Ácidos orgânicos moderados Ácidos inorgânicos fortes / oxidantes Ácidos orgânicos fortes Álcalis concentrados Álcalis diluídos Água Ar Gases industriais Oleos animais Óleos sintéticos Óleos vegetais Petróleo e derivados Químicos em geral Solventes alifáticos Solventes aromáticos Solventes clorados Solventes oxigenados Salmoura Soluções neutras Refrigerantes Vapor saturado 82 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 Diâmetro Diâmetro Externo Nominal Interno 400 600 900 Ih 0.84 2.12 2.12 2.50 A 1.06 2.62 2.62 215 1 131 2.88 2.88 3.12 NA 1.66 3.25 3.25 3.50 IA 1.91 3.75 3.15 3.88 2.38 4.38 4.38 5.62 2'n 2.88 5.12 5.12 6.50 3 3.50 5.88 5.88 6.62 3'h 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 9.715 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 85 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 Classe 300 Diâmetro | Diam. | Diam. [ Número | Diam. | Diam. | Dia | Número [Diam| Diam. Nominal | Int. | Ext. | Furos | Furo | Cire. | Ext. | Furos | Furo | Cire. Furação Furação 1 0.84 | 350 4 062 | 238 3.75 4 062 | 262 A 106 | 388 4 062 | 275 | 462 4 075 | 325 1 131 | 425 4 062 | 312 | 488 4 075 | 350 1 166 | 462 4 062 | 350 | 525 4 075 | 3.88 11h L91 | 500 4 062 | 388 6.12 4 088 | 450 238 | 600 4 075 | 475 6.50 8 075 | 5.00 21%, 288 | 700 4 0.75 5.50 | 750 8 0.88 | 5.88 3 350 | 750 4 0.75 6.00 | 825 8 088 | 662 3%, 4.00 | 850 8 0.75 700 | 9.00 8 088 | 725 4 4.50 | 9.00 8 0.75 750 | 1000 8 0.88 | 7.88 5 5.56 | 10.00 8 0.88 850 | 1100 8 088 | 925 6 6.62 | 11.00 8 088 | 9.50 | 1250 2 [088| 1063 8 8.62 | 1350 8 0.88 | IL75 | 15.00 12 100 | 13.00 10 10:75 | 16.00 12 100 | 1425 - - - - 12 12:75 | 19.00 12 100 | 17.00 - - - - 86 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 | Diâmetro Diâmetro Externo Nominal Interno 150 300 400 600 22(1) 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 Nota 1: o flange de 22” está incluído apenas como referência pois não pertence à ASME B16.47. 87 Anexo 4.9 Dimensões das juntas conforme ASME B16.21 para flanges ASME B16.1 Classe 25 de Ferro Fundido - dimensões em polegadas Juntas RF Juntas FF Diâmetro | Diâmetro | Diâmetro | Diâmetro | Número | Diâmetro | Diam. Nominal | Interno | pyterno | Externo | Furos Furo Cire. Furação 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 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 36 112 49.50 48 48.00 55.00 59.50 44 112 56.00 54 54.00 61.75 66.25 44 112 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 84 84.00 94.25 99.75 4 1.38 95.50 96 96.00 107.25 113.25 68 1.38 108.50 90 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 | Diâmetro | Diâmetro | Diâmetro | Número | Diâmetro | Diam. Nominal | Interno | Fyterno | Externo | Furos Furo Cire. Furação 1 1.31 2.62 4.25 4 0.62 3.12 1% 1.66 3.00 4.62 4 0.62 3.50 1% 1.91 3.38 5.00 4 0.62 3.88 2 2.38 412 6.00 4 0.75 4.75 24% 2.88 4.88 7.00 4 0.75 5.50 3 3.50 5.38 7.50 4 0.75 6.00 34 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 7.15 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 91 Dimensões das juntas RF conforme DIN 2690 — dimensões em mm Anexo 4.11 Diâmetro Diâmetro Externo - Classe PN DN | Interno 1e25 6 10 16 25 40 4 6 - - - 30 - 6 10 28 38 8 14 33 43 10 18 38 as 15 2 43 50 20 28 53 Usar Classe PN 40 60 25 35 63 70 32 43 75 82 40 49 85 92 50 61 95 107 65 7 Usar 115 127 80 90 Chase 132 142 100 115 PNG 152 162 168 125 141 182 Usar 192 195 150 169 207 Classe 218 225 175 195 237 PN 16 248 255 267 200 220 262 273 285 292 250 274 318 328 330 342 353 300 325 33 378 385 402 418 350 368 423 438 445 458 475 400 420 43 490 497 515 547 450 470 528 540 557 565 s72 500 520 578 595 618 625 628 600 620 680 695 735 Bo TAS 700 720 785 810 805 830 850 800 820 890 915 910 940 970 900 920 990 1015 1010 1040 1080 1000 1020 1090 1120 1125 1150 1190 1200 1220 1290 1305 1340 1340 1360 1395 1400 1420 1490 1520 1545 1540 1575 1615 1600 1620 1700 1720 1770 1760 1795 1830 1800 1820 1900 1930 1970 1960 2000 - 2000 2020 2100 2135 2180 2165 2230 - 2200 2220 2305 2345 2380 2375 - - 2400 2420 2505 2555 2590 2585 - - 2600 2620 2705 2760 2790 2785 - - 2800 2820 2920 2970 3010 - - - 3000 3020 3120 3170 3225 - - - 3200 3220 3320 3380 - - - - 3400 3420 3520 3590 - - - - 3600 3620 3730 3800 - - - - 3800 3820 3930 - - - - - 4000 4020 4130 - - - - - 92 * DVGW Reg. No. 688089: para linhas de gás com pressão até 16 bar e temperaturas de —10º C a +50º C. * | FMPA Reg. No. V/91 2242 Gór/Gô: 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. 3.3. JUNTA QUIMFLEX? Uma das forma mais comuns do QuimflexO 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). Por ser altamente flexível e de fácil aplicação, pode ser usado em flanges com formato irregular com bastante facilidade. A Figura 5.1 mostra uma típica aplicação de Quimflex”. Figura 5.1 95 Tabela 5.1 Dimensões dos Perfis Diâmetro Nominal do Flange Dimensão do perfil mm largura x espessura - mm até 50 3x 1.5 de 50 a 200 5x 2.0 de 200 a 600 7x2.5 de 600a 1500 10x3.0 maior do que 1500 12x4.0 17x6.0 20x 7.0 Para flanges padronizados as dimensões recomendadas estão na Tabela 5.1. 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. 3.4. PLACAS E FITAS QUIMFLEXº 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. 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. 3.5. FATORES PARA CÁLCULO DE JUNTAS Os fatores para cálculo de juntas de Quimflex” estão na Tabela 5.1. 96 Tabela 5.2 Fatores para Cálculo Característica Junta Placa / Fita m 2 2 y (ps 2800 2800 Gy (MPa) 8.786 2.945 a 0.193 0.313 G, (MPa) 1.8 E 14 3E-4 Pressão de esmagamento máxima (MPa) 150 150 O gráfico da Figura 5.2 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. Selabilidade Pressão de esmagamento (MPa) o 10 20 30 40 50 60 Pressão de teste (bar) Gás : Nitrogênio Critério de vazamento: 0,01 mg/s-m Figura 5.2 4. PTFE REFORÇADO TEALONº Para contornar as deficiências de manutenção do aperto do PTFE sinterizado, são usadas cargas especiais, que reduzem este problema sem, entretanto, prejudicar a grande capacidade do PTFE em resistir aos mais diversos produtos químicos. 97