juntas industriais - vol.1

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CAPÍTULO

1

INTRODUÇÃO

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

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

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

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

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

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

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CAPÍTULO

2

PROJETO

1. VAZAMENTO

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

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

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

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

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

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

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2. VEDAÇÃO

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

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

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

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

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

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

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

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

3. FORÇAS EM UMA UNIÃO FLANGEADA

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

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

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

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

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

Figura 2.1

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

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

evitando o vazamento do fluido.

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

4. CÓDIGO ASME

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

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

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

4.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS

Esta condição determina uma força mínima, pela equação:

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

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

4.2. ESMAGAMENTO

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

Wm2 = π b G y (eq. 2.2)

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

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

ou

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

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

4.3. ÁREA DOS PARAFUSOS

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

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

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

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

4.4. CÁLCULO DOS PARAFUSOS

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

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

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

4.5. PRESSÃO MÁXIMA SOBRE A JUNTA

A pressão máxima sobre a junta é calculada pela fórmula:

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

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

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

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

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

Material da junta my

(psi)Perfil

ou tipoColuna b0

Superfíciede vedação

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

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

Fibra vegetal

Metalflex aço inox ou Monel eenchimento de AmiantoDupla camisa metálica corrugada

AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxídáveis

Corrugada metálica AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Dupla camisa metálica lisaAlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Metálica ranhurada AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Metálica sólida AlumínioCobre ou latãoAço carbonoMonelAços inoxidáveis

Ring Joint Aço carbonoMonelAços inoxidáveis

0.501.001.252.002.753.501.75

3.00

2.502.753.003.253.502.753.003.253.503.75

3.253.503.753.503.753.253.503.753.754.254.004.755.506.006.505.506.006.50

0200400

1600370065001100

10000

2900370045005500650037004500550065007600

550065007600800090005500650076009000

101008800

13000180002180026000180002180026000

plana

plana

plana

911, 913914

926

900

923

941, 942

940

950, 951

II

II

II

II

II

II

II

II

I

I

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

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

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

(la) (1b)

(la) (1b)

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

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

(6)

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

(3)

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

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

5. SIMBOLOGIA

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

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

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

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

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

b0 = largura básica de esmagamento da junta (pol)

de = diâmetro externo da junta (pol)

di = diâmetro interno da junta (pol)

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

m = fator da junta, Tabela 2.1

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

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P = pressão de projeto (1bs/pol2)

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

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

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

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

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

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

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

6. CÁLCULO DO TORQUE DE APERTO DOS PARAFUSOS

6.1. FATOR DE ATRITO

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

Figura 2.2

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

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

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

no sentido perpendicular ao plano inclinado, temos:

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

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

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

calculando o valor de T, temos:

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

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

T = kFpd (eq. 2.11)

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

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6.2. TORQUE DE APERTO

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

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

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

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

Tabela 2.3PARAFUSOS OU ESTOJOS EM AÇO OU AÇO-LIGA

7. ACABAMENTO SUPERFICIAL

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

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

l/45/163/8

7/16l/2

9/165/83/47/81

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

2

2018161413121110987766

5 1/255

4 1/2

0.230.220.180.190.200.210.190.170.170.180.200.190.200.180.190.200.210.19

1729446081

105130195270355447574680834977

112513221484

Diâmetro Nominalpol

Fios por polegada Fator de Atritok

Área da raizdarosca - mm2

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

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

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

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

7.1. ACABAMENTOS COMERCIAIS DAS FACES DOS FLANGES

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

Figura 2.3

7.2. ACABAMENTOS RECOMENDADOS

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

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

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7.3. ACABAMENTO SUPERFICIAL E SELABILIDADE

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

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

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

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

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

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

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

8. PARALELISMO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO

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

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

Figura 2.4

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Descrição da junta

Plana não-metálica

Metálica corrugada

Metálica corrugada comrevestimento amianto

Metalflex (espiro-metálica)

Metalbest (dupla camisametálica )

Plana metálica

Metálica ranhurada

Metálica ranhurada comcobertura

Ring-Joint metálico

TipoTeadit

810820900

905

911913914920

923

926

927

929

940

941

942

950

951

RX

BX

1.6

3.2 a 6.3

1.6

3.2

2.0 a 6.3

1.6 a 2.0

1.6

1.6

1.6 a 2.0

125 a 250

63

125

63

80 a 250

63 a 80

63

63

63 a 80

Acabamento SuperficialRa

Seção transversalda junta

µm µ pol

Tabela 2.4Acabamento da Superfície de Vedação dos Flanges

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9. PLANICIDADE DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO

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

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

Figura 2.5

10. TIPOS DE FLANGES

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

10.1. FACE PLANA

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

Figura 2.6

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10.2. FACE RESSALTADA

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

Figura 2.7

10.3. LINGÜETA E RANHURA

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

Figura 2.8

29

10.4. MACHO E FÊMEA

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

Figura 2.9

10.5. FACE PLANA E RANHURA

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

Figura 2.10

30

10.6. RING-JOINT

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

Figura 2.11

11. AS NOVAS CONSTANTES DE JUNTAS

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

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

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

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

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

31

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

11.1. COMO FORAM REALIZADOS OS ENSAIOS

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

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

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

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

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

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

Figura 2.12.

Figura 2.12

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

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

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

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

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

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

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

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

Figura 2.13

33

Figura 2.14

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

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

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

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

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

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

P = pressão interna do fluido (MPa)

P* = pressão atmosférica (0.1013 MPa)

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

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

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

34

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

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

Figura 2.15

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

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

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

inicial (parte B do teste).

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

35

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

Papelão hidráulico com 1.6 mm espessuraTeadit NA 1002Teadit NA 1100

Lâmina de PTFE expandido Quimflex SH1.6 mm espessura

Junta de PTFE expandido Quimflex

Lâmina de PTFE reforçadoTeadit TF 1580Teadit TF 1590

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

Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e Graflex

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

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

Junta dupla camisa Metalbest em aço carbono e enchimentoem Graflex

Lisa ( tipo 923 )Corrugada ( tipo 926 )

Junta metálica lisa ( tipo 940 )AlumínioCobre recozido ou latão

17.2402.759

0.9380.903

2.945

8.786

0.7861.793

6.6909.6555.6286.690

15.86217.448

31.03415.724

20.00058.621

10.51734.483

0.1500.380

0.450.44

0.313

0.193

0.4470.351

0.3840.3240.3770.384

0.2370.241

0.1400.190

0.2300.134

0.2400.133

0.8070.690

5 E-45.4 E-3

3 E-4

1.8 E-14

1.103 E-80.043

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

0.0900.028

0.4830.462

0.1031.586

1.3791.779

Material da JuntaG b

(MPa) aGs

(MPa)

Tabela 2.5Constantes de Juntas

36

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

Figura 2.16

11.2. CLASSE DE APERTO

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

Tabela 2.6Classe de Aperto

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

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

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

37

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

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

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

Tabela 2.7Equivalência volumétrica

Tabela 2.8Equivalência em bolhas

Vazamento Volume equivalente Equivalente em bolhas

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

11.3. EFICIÊNCIA DE APERTO

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

Tabela 2.9Eficiência do aperto

Método de aperto Eficiência do aperto “Ae”

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

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

Equivalência volumétrica

38

11.4. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO MÉTODO PVRC

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ai = ( π /4 ) G2

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

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

• Calcular o parâmetro de aperto mínimo, Tpmin;

Tpmin = 18.0231 C Pd

39

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

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

Tpa = X Tpmin

onde X > = 1.5 ( Sa / Sb)

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

• Calcular a razão dos parâmetros de aperto:

Tr = Log (Tpa) / Log (Tpmin)

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

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

• Calcular a pressão mínima de esmagamento da junta:

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

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

• Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:

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

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

• Calcular a força mínima de esmagamento:

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

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

• Calcular a área resistiva mínima dos parafusos:

Am = Wmo / Sb

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• Número de parafusos:

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

11.5. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO MÉTODO PVRC

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

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

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

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

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

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

de = 209.6 mmdi = 182.6 mm

• Área efetiva de atuação da pressão interna, Ai:

Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.878 mm2

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

• Parâmetro de aperto mínimo:

Tpmin = 18.0231 C Pd = 36.0462

41

• Parâmetro de aperto de montagem:

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

• Razão dos parâmetros de aperto:

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

• Pressão mínima de aperto para operação:

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

• Pressão mínima de esmagamento:

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

• Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:

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

• Força mínima de esmagamento:

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

onde Smo é a o maior valor de

Sm1 = 15.171Sm2 = 19.7592 Pd = 4

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

12. ESMAGAMENTO MÁXIMO

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

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

42

12.1 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA DE APERTO

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

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

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

Ai = ( π /4 ) G2

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

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

• Calcular a força de pressão, H:

H = Ai Pd

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

Wdisp = Aml Np Sa

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

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

Sy a = Wdisp / Ag

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

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

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

Wm a x = Sys Ag

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

43

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

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

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

12.2 EXEMPLO DE CÁLCULO DA FORÇA DE APERTO MÁXIMA

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

• Área de contato da junta com o flange:

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

de = 209.6 mmdi = 182.6 mm

• Área efetiva de atuação da pressão do fluido:

Ai = ( π /4 ) G2 = 29711.8 mm2

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

• Calcular a força de pressão, H:

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

• Força máxima disponível para o esmagamento:

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

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

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

• Pressão de esmagamento máxima recomendada para a junta:

Sym = 210 MPa

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

Sys = 110 MPa

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

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

• Força de aperto mínimo, conforme Seção 11.5:

Wmo = 203 089 N

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

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

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

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

45

CAPÍTULO

3

MATERIAISPARA JUNTAS NÃO-METÁLICAS

1. CRITÉRIOS DE SELEÇÃO

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

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

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

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

As duas primeiras foram analisadas no Capítulo 2 deste livro.

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

aceleram a corrosão.

46

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

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

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

2. FATOR P X T OU FATOR DE SERVIÇO

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

Tabela 3.1Fator de Serviço

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

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

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

3. PAPELÃO HIDRÁULICO

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

47

4. POLITETRAFLUOROETILENO ( PTFE )

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

5. GRAFITE FLEXÍVEL GRAFLEX®

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

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

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

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

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

5.1. PLACAS DE GRAFLEX ®

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

48

Tabela 3.2Tipos de Placas de Graflex®

Tabela 3.3Temperaturas de Trabalho

Temperatura oC

Máxima

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

Tabela 3.4Valores para Cálculo

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

Pressão de esmagamento 165 165 165 máxima (MPa)

5.2. FITAS DE GRAFLEX ®

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

Tipo

Reforço

Aplicação

TJRlâmina lisa de açoinoxidável 316Lserviços gerais,vapor,hidrocarbonetos

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

TJB

nenhum

serviços gerais,flanges frágeisem geral

Meio

Neutro / redutorOxidante

Vapor

MínimaTJR T J E TJB

-240 870 870 3 000-240 450 450 450

-240 650 650 Não

recomendado

49

Tabela 3.5Fitas Graflex®

6. ELASTÔMEROS

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

6.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

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

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

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

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

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

6.2. PROCESSO DE SELEÇÃO

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

Tipo

Apresentação

Aplicação

Rolos com

TJIfita lisa com adesivo

vedação de conexõesroscadas

12.7 x 8 000 ou 25.4x 15 000 mm

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

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

50

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

51

6.10. HYPALON

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

7. FIBRA CELULOSE

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

8. CORTIÇA

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

9. TECIDOS E FITAS

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

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

9.1. TECIDOS DE AMIANTO

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

9.2. TECIDOS DE FIBRA DE VIDRO

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

52

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

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

9.3. JUNTAS DE TECIDOS E FITAS

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

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

9.4. FITA TADPOLE

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

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

Figura 3.2

10. PAPELÃO DE AMIANTO (PI 97-B)

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

53

11. PAPELÃO ISOLIT HT

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

12. FIBRA CERÂMICA

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

13. BEATER ADDITION

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

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

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

14. PAPELÃO TEAPLAC

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

54

ANEXO 3.1

COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX®

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

Concentração %Todas100

0 - 100TodasTodas

60TodasTodasTodasTodasTodas

90 – 100100

Todas0 a 20TodasTodas0 a 85TodasTodas100

Todas100

Todas0 a 70

Maior que 70TodasTodas

--

Saturada0 - 100

100100

0 - 100

Temperatura máxima oCTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

55

ANEXO 3.1 (Continuação)


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

Concentração %0 - 100

100100

-100

TodasTodas

0 - 100TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas0 - 4100100100100100

Todas0 - 100Todas100

Todas0 - 8Todas

-

Todas

Temperatura máxima oC650

TodasTodas450

TodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Todas

56

ANEXO 3.1 (Continuação)


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

Concentração %Todas

-0 - 100

100-

0 - 60TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas100100100

Todas100100100

-TodasTodasTodasTodasTodasTodas100100100

0 – 63100100

-Todas

Temperatura máxima oCNão Recomendado

TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas

Não RecomendadoNão RecomendadoNão Recomendado

TodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodasTodas650

Todas

57

ANEXO 3.2RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS

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

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

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

NBR32442142241414344444144443212

F E44444141411211111111111122111

CR32442221241414144111144242223

SBR34444242241414344232144444222

NR21441242241314344432144444221

S I24424241241314434432334444243

58

ANEXO 3.2 ( Continuação )RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS

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

NBR4442112111112124141244412141111211111

F E1111111311141144411113211131111113111

CR4242112212111112141244411111111211112

SBR4342224114112144142444412131111411112

NR4342113114111144142444412131111411111

S I4444213114211121141112412131111423114

59


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

NBR4141143444444411143114141141111111141

F E1121111112441111334111341142111111111

CR4141124444114222144312142111212112111

SBR4141143444244414144114141112424114231

NR4141143444244414144114241212424114231

S I4141143443223414144114241442314114313

60


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

NBR2222211111444441211121211121111111111

F E1411111112444431113111111111111111111

CR1112211121444441411111441243312321322

SBR2222241141444432411111444444444444444

NR2212241141444432411111444444444444444

S I3312241341444431412111424141114111424

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

NBR1111242412211111241111111244443112144

F E1111121111111111211411111112211111111

CR4131141314222211241111111444444112144

SBR4144444434244411242222222444444122144

NR4144241444244411141122222444444122144

S I4312112144144433241311111434444111144


63

CAPÍTULO

4

JUNTAS EMPAPELÃO HIDRÁULICO

1. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT

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

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

2. COMPOSIÇÃO E CARACTERÍSTICAS

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

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

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2.1 FIBRAS

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

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

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

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

2.2 ELASTÔMEROS

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

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

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

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

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

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

2.3 REFORÇO METÁLICO

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

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

2.4 ACABAMENTO

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

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

quando esta é feita com freqüência.

2.5 DIMENSÕES DE FORNECIMENTO

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

2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

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

2.6.1 COMPRESSIBILIDADE E RECUPERAÇÃO

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

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

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

2.6.2 SELABILIDADE

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

66

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

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

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

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

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

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

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

calcinar o material.

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

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

3. PROJETO DE JUNTAS COM PAPELÃO HIDRÁULICO

3.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS

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

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

3.2 RESISTÊNCIA QUÍMICA

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

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

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

3.3 TIPOS DE JUNTAS

3.3.1. TIPO 810 RF ( RAISED FACE )

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

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

Figura 4.1

68

3.3.2. TIPO 820 FF ( FULL FACE )

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

Figura 4.2

3.3.3 TIPO 830 PARA TROCADORES DE CALOR

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

3.4 DIMENSIONAMENTO PARA FLANGES NORMAS ASME

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

3.5 DIMENSIONAMENTO PARA FLANGES NORMA DIN

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

3.6 DIMENSIONAMENTO PARA OUTRAS NORMAS

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

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3.7 TOLERÂNCIAS

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

Tabela 4.1Tolerâncias de Fabricação

4. JUNTAS DE GRANDES DIMENSÕES

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

4.1 CAUDA-DE-ANDORINHA

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

O dimensionamento da Cauda de Andorinha deve seguir as seguintesrecomendações:

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

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

Juntas com largura L maior que 200 mm:

A = (.15 a .2 ) L

B = (.15 a .25 ) L

C = (.25 a .3 ) L

Diâmetro Externo

Diâmetro Interno

Círculo de Furação

Centro a centro dos furos dos parafusos

Até 300 mm (12")

Acima de 300 mm (12")

Até 300 mm (12")

Acima de 300 mm (12")

+0 -1.5

+0 -3.0

± 1.5

± 3.0

± 1.5

± 0.8

Característica Tolerância - mm

70

Figura 4.3

4.2 CHANFRADA

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

Figura 4.4

71

5. ESPESSURA

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

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

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

6. FORÇA DE APERTO DOS PARAFUSOS

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

7. ACABAMENTO DAS JUNTAS

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

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

Não se recomenda a lubrificação com óleos ou graxas.

8. ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO DOS FLANGES

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

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

72

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

Riscos radiais são difíceis de vedar e devem ser evitados.

9. ARMAZENAMENTO

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

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

10. PAPELÕES HIDRÁULICOS TEADIT SEM AMIANTO

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

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

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

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

73

Gráfico P x T para NA 1002

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


74

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


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


75

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

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


76

11. PAPELÕES HIDRÁULICOS COM AMIANTO

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

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

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

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

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

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

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

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

77

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

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

78

Temperatura limite - oC

Pressão limite – bar

3802009040

1.6312 - 23

5013361315-

202637

0.80

380200100401.9

10 - 2040

18.53720152015---

40024011050

1.757 - 17

4511.534121015152528

0.25

3802707050

1.947 - 17

4513.028402030302238

0.25

21020050201.8

5 - 1545

9.730252025202626

0.25

45027013070

1.655 - 15

501550151515152235

0.20

3802707050

1.957 – 17

4513.529302030202039

0.25

MáximaUso contínuoMáximaUso contínuo

Densidade – g/cm 3

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

IRM903Fuel BIRM903Fuel B

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

Características Físicas

NA

100

0

NA

100

0M

NA

100

2

NA

102

0

NA

104

0

NA

110

0

NA

1060

FD

ACaracterísticas Físicas

Temperatura limite - oC

Pressão limite – bar

Densidade – g/cm 3

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

H2SO4

HNO3

HClH2SO4

HNO3

HCl

MáximaUso contínuoMáximaUso contínuo

24020068501.7

5 – 1540

1437665665260.228

NA

108

5

Anexo 4.1Características Físicas - Papelões Não Amianto

79

Características Físicas

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

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

IRM903Fuel BIRM903Fuel B

450851.8115718

Not

a 1

5401401.81260279111111

5402102.11452279

131110

5401001.813541827182416

5401402.013532230172513

5902102.08

552936212413

200152.019357

AC

83

S 12

12

S 12

00

U 6

0

U 6

0M

U 9

0

V 1

5

Características Físicas - Papelões Com Amianto

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

80

Anexo 4.2

Tabela de RecomendaçõesPapelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

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

Fluido

Acetamida

AcetaldeídoAcetato de AlumínioAcetato de AmilaAcetato de Butila

Acetato de EtilaAcetato de PotássioAcetilenoAcetona

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

Ácido BenzóicoÁcido BóricoÁcido CítricoÁcido Clorídrico 10%

Ácido Clorídrico 37%Ácido CrômicoÁcido EsteáricoÁcido Fluorídrico

Ácido FórmicoÁcido FosfóricoÁcido Lático 50%Ácido Maléico

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

NA1000NA1000M

A

BAB

BCAA

CACA

BAAA

CCA

CBBA

ACC

NA1002

A

BABB

CAAC

ACA

BAAA

CCAC

BBAA

CC

NA1020

CBAB

CCBA

BACB

BAA

CCCA

CACA

CCC

NA1040

ABB

BCCB

ACAC

ACAA

BCC

ACCC

BACC

NA1060

CBA

BCC

BABA

CBBA

ACCC

BCA

CACC

C

NA1085

BB

ABC

CCAB

AAAB

AAAA

BAC

AAAC

AC

NA1100NA1092

AB

ABBC

AACA

CAB

AAAC

CACB

BAAC

C

81

Fluido

Ácido Oléico

Ácido Oxálico

Ácido Palmítico

Ácido Sulfúrico 90%

Ácido Sulfúrico 95%

Ácido Sulfúrico oleum

Ácido Sulfuroso

Ácido Tânico

Ácido Tartárico

Água

Água de Alimentação deCaldeiraÁgua do Mar

Aguarrás

Álcool Isopropilico

Amônia – Fria (Gás)

Amônia – Quente (Gás)

Anilina

Ar

Benzeno

Bicarbonato de Sódio

Bissulfito de Sódio

Butadieno

Butano

Butanol

Butanona (MEK)

Carbonato de Amônia

Carbonato de Sódio

Ciclohexano

Ciclohexanol

Ciclo-hexanona

Cloreto de Alumínio

Cloreto de Amônia

Cloreto de Bário

A

B

A

C

C

C

B

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

A

A

C

C

A

A

A

C

A

A

A

A

B

A

C

C

C

B

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

A

A

C

C

A

A

A

C

A

A

A

C

B

B

C

C

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

C

B

A

C

B

A

C

C

A

C

A

A

C

C

C

A

A

A

A

C

B

C

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

B

A

C

C

A

A

B

C

A

A

A

C

B

B

C

C

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

C

B

A

C

B

A

C

C

A

C

A

A

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

B

C

A

A

A

A

A

A

C

A

A

B

C

A

C

A

A

B

A

A

C

C

A

C

B

C

A

A

A

A

B

A

C

C

C

B

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

C

A

A

C

A

A

C

C

A

A

A

C

A

A

A

NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085NA1000NA1000M

NA1100NA1092

Anexo 4.2 (Continuação)Tabela de Recomendações

Papelões Hidráulicos Teadit Não-Amianto

82

Fluido NA1002 NA1020 NA1040 NA1060 NA1085NA1000NA1000M

Cloreto de Cálcio

Cloreto de Etila

Cloreto de Magnésio

Cloreto de Metila

Cloreto de Potássio

Cloreto de Sódio (T<50ºC)

Cloro (Seco)

Cloro (Úmido)

Clorofórmio

Condensado

Creosato

Cresol

Decano

Dicromato de Potássio

Dimetilformamida

Dióxido de Carbono

Dióxido de Cloro

Dióxido de Enxofre

Dissulfeto de Carbono

Estireno

Etano

Etanol

Éter de Petróleo

Éter Etílico

Etileno

Etileno Glicol

Fenol

Formaldeído

Freon 12

Freon 22

Freon 32

Gás Natural - GLP

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

B

C

A

C

B

C

C

B

A

C

C

B

A

C

B

A

A

A

B

A

C

A

C

A

A

C

C

C

A

A

C

A

A

C

A

C

C

C

C

C

B

A

C

B

A

C

B

A

C

A

B

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

B

C

A

C

B

C

C

B

A

C

C

B

A

C

B

A

A

A

B

A

C

A

C

A

A

B

C

C

A

C

C

C

A

C

A

C

B

C

C

B

A

A

B

B

A

C

B

A

A

A

C

A

B

A

C

A

A

B

C

C

A

A

B

A

A

C

A

C

C

C

C

B

A

A

B

A

A

C

A

A

C

A

A

NA1100NA1092



83

Gasolina

Glicerina

Glicol

Graxa

Heptano

Hexano

HidrogênioHidróxido de Amônia 30% (T<50ºC)

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

Hidróxido de Cálcio (T<50ºC)


Hidróxido de Sódio (T<50ºC)

Hidróxido de Sódio (T≥50ºC)

Hipoclorito de Cálcio

Isooctano

Metano

Metanol

Nafta

Nitrato de Potássio

Nitrobenzeno

Nitrogênio

Octano

Óleo Diesel

Óleo de Rícino

Óleo de Silicone

Óleo de Transformador

Óleo Hidráulico – Base Petróleo

Óleo Mineral

Óleo Térmico Dowtherm

Oxigênio

Ozônio

Pentano

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

C

A

A

C

C

C

A

C

A

B

B

B

C

C

C

C

A

C

B

C

A

C

C

A

A

C

C

C

C

C

C

C

A

A

A

A

B

B

A

B

A

C

C

C

C

C

A

B

A

A

B

C

A

B

A

A

A

A

A

A

C

C

C

B

C

A

A

C

C

C

A

C

A

B

B

B

C

C

C

C

A

C

B

C

A

C

C

A

A

C

C

C

C

C

C

C

C

A

A

C

B

A

A

A

A

A

A

A

C

A

A

B

A

B

A

C

A

B

B

A

A

B

B

B

C

B

B

B

A

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

B

C

B

A

A

A

A

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

NA1100NA1092



84




Petróleo

Piridina

Propano

Propileno

Querosene

Salmoura

Silicato de Sódio

Sulfato de Alumínio

Sulfato de Cobre (T<50ºC)

Sulfato de Magnésio

Sulfato de Sódio

Sulfeto de Sódio

Tetracloreto de Carbono

Tetracloro-eteno

Tolueno

Tricloro-trifluor-etano

Trietanolamina – TEA

Vapor de água saturado

Xileno

Percloroetileno

Permanganato de PotássioPeróxido de Hidrogênio<30%

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

C

B

B

B

C

C

C

C

A

A

B

A

A

A

A

C

C

C

C

B

A

C

C

A

A

A

C

B

C

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

A

C

B

C

C

B

B

B

C

C

C

C

A

A

B

A

A

A

A

C

C

C

C

B

A

C

C

B

B

B

C

B

C

B

A

A

A

A

A

A

A

C

C

C

C

A

B

C

B

A

A

A

C

A

C

A

A

A

A

A

A

A

A

B

B

C

A

B

A

C

NA1100

NA1092

85

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

FFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRFFFRF

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

3.501.883.882.254.252.624.633.005.003 .386.004.127.004.887.505.388.506.389.006.88

10.007.75

11.008.75

13.5011.0016.0013.3819.0016.1321.0017.7523.5020.2525.0021.6227.5023.8832.0028.25

3.752.124.622.624.882.885.253.256.123.756.504.387.505.128.255.889.006.50

10.007.1211.008.50

12.509.88

15.0012.1217.5014.2520.5016.6223.0019.1225.5021.2528.0023.5030.5025.7536.0030.50

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

2.62

3.25

3.50

3.88

4.50

5.00

5.88

6.62

7.25

7.88

9.25

10.62

13.00

15.25

17.75

20.25

22.50

24.75

27.00

32.00

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

16

16

20

20

24

24

24

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

0.62

0.75

0.75

0.75

0.88

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

1.38

1.62

DiâmetroNominal

JuntaTipo

DiametroInterno

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

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

Classes 150 e 300 psi - dimensões em polegadas

86

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

400

2.12

2.62

2.88

3.25

3.75

4.38

5.12

5.88

6.38

7.00

8.38

9.75

12.00

14.12

16.50

19.00

21.12

23.38

25.50

30.25

600

2.12

2.62

2.88

3.25

3.75

4.38

5.12

5.88

6.38

7.62

9.50

10.50

12.62

15.75

18.00

19.38

22.25

24.12

26.88

31.12

900

2.50

2.75

3.12

3.50

3.88

5.62

6.50

6.62

-

8.12

9.75

11.38

14.12

17.12

19.62

20.50

22.62

25.12

27.50

33.00

Diâmetro ExternoDiâmetroInterno

DiâmetroNominal

Anexo 4.4

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

87

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

3 1/2

4

5

6

8

10

12

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

3.50

3.88

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

8.50

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

3.75

4.62

4.88

5.25

6.12

6.50

7.50

8.25

9.00

10.00

11.00

12.50

15.00

-

-

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

12

12

-

-

0.62

0.75

0.75

0.75

0.88

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.00

-

-

2.62

3.25

3.50

3.88

4.50

5.00

5.88

6.62

7.25

7.88

9.25

10.63

13.00

-

-

DiâmetroNominal

Diam.Int. Diam.

Ext.NúmeroFuros

Diam.Furo

Diam.Circ.

Furação

Diam.Ext.

NúmeroFuros

Diam.Furo

Diam.Circ.

Furação

Classe 150 Classe 300

Anexo 4.5

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

polegadas

88

22 (1)

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

22.00

26.00

28.00

30.00

32.00

34.00

36.00

38.00

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

54.00

56.00

58.00

60.00

26.00

30.50

32.75

34.75

37.00

39.00

41.25

43.75

45.75

48.00

50.25

52.25

54.50

56.50

58.75

61.00

63.25

65.50

67.50

300

27.75

32.88

35.38

37.50

39.62

41.62

44.00

41.50

43.88

45.88

48.00

50.12

52.12

54.25

56.25

58.75

60.75

62.75

64.75

400

27.63

32.75

35.12

37.25

39.50

41.50

44.00

42.26

44.58

46.38

48.50

50.75

53.00

55.25

57.26

59.75

61.75

63.75

66.25

600

28.88

34.12

36.00

38.25

40.25

42.25

44.50

43.50

45.50

48.00

50.00

52.26

54.75

57.00

59.00

61.25

63.50

65.50

67.75

150DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

Anexo 4.6

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

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

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

89

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

Diâmetro Externo

26

28

30

32

34

36

38

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

26.00

28.00

30.00

32.00

34.00

36.00

38.00

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

54.00

56.00

58.00

60.00

75

27.88

29.88

31.88

33.88

35.88

38.31

40.31

42.31

44.31

46.50

48.50

50.50

52.50

54.62

56.62

58.88

60.88

62.88

150

28.56

30.56

32.56

34.69

36.81

38.88

41.12

43.12

45.12

47.12

49.44

51.44

53.44

55.44

57.62

59.62

62.19

64.19

300

30.38

32.50

34.88

37.00

39.12

41.25

43.25

45.25

47.25

49.25

51.88

53.88

55.88

57.88

61.25

62.75

65.19

67.12

400

29.38

31.50

33.75

35.88

37.88

40.25

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

600

30.12

32.25

34.62

36.75

39.25

41.25

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Anexo 4.7

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

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

90

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

1/4

3/81/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

3

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

0.56

0.69

0.84

1.06

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

2.50

2.50

3.50

3.88

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

9.00

10.00

11.00

13.60

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

0.44

0.44

0.62

0.62

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.69

1.69

2.38

2.75

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

DiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam. Circ.Furação

Anexo 4.8

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

91

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

30

36

42

48

54

60

72

84

96

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

30.00

36.00

42.00

48.00

54.00

60.00

72.00

84.00

96.00

6.88

7.88

8.88

11.12

13.63

16.38

18.00

20.50

22.00

24.25

28.75

35.12

41.88

48.50

55.00

61.75

68.12

81.38

94.25

107.25

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

38.75

46.00

53.00

59.50

66.25

73.00

86.50

99.75

113.25

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

28

32

36

44

44

52

60

64

68

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

36.00

42.75

49.50

56.00

62.75

69.25

82.50

95.50

108.50

DiâmetroExterno

DiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam.Circ.

Furação

Juntas RF Juntas FF

Anexo 4.9

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

92

DiâmetroNominal

DiâmetroInterno Diâmetro

ExternoDiâmetroExterno

NúmeroFuros

DiâmetroFuro

Diam.Circ.

Furação

Juntas RF Juntas FF

1

1 ¼

1 ½

2

2 ½

3

3 ½

4

5

6

8

10

12

14

16

18

20

24

30

36

42

48

1.31

1.66

1.91

2.38

2.88

3.50

4.00

4.50

5.56

6.62

8.62

10.75

12.75

14.00

16.00

18.00

20.00

24.00

30.00

36.00

42.00

48.00

2.62

3.00

3.38

4.12

4.88

5.38

6.38

6.88

7.75

8.75

11.00

13.38

16.12

17.75

20.25

21.62

23.88

28.25

34.75

41.25

48.00

54.50

4.25

4.62

5.00

6.00

7.00

7.50

8.50

9.00

10.00

11.00

13.50

16.00

19.00

21.00

23.50

25.00

27.50

32.00

38.75

46.00

53.00

59.50

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

12

12

12

16

16

20

20

28

32

36

44

0.62

0.62

0.62

0.75

0.75

0.75

0.75

0.75

0.88

0.88

0.88

1.00

1.00

1.12

1.12

1.25

1.25

1.38

1.38

1.62

1.62

1.62

3.12

3.50

3.88

4.75

5.50

6.00

7.00

7.50

8.50

9.50

11.75

14.25

17.00

18.75

21.25

22.75

25.00

29.50

36.00

42.75

49.50

56.00

Anexo 4.10

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

93

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

4681015202532405065801001251501752002503003504004505006007008009001000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000

610141822283543496177901151411691952202743253684204705206207208209201020122014201620182020202220242026202820302032203420362038204020

129014901700190021002305250527052920312033203520373039304130

6-

28333843536375859511513215218220723726231837342347352857868078589099010901305152017201930213523452555276029703170338035903800

--

328378438490540595695810915101511201340154517701970218023802590279030103225

-----

1621922182482733303854454975576187358059101010112513401540176019602165237525852785

-------

2552853424024585155656257308309401040115013601575179520002230

----------

40-

384345506070829210712714216819522526729235341847554757262874585097010801190139516151830

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

Usar ClassePN 6

Usar Classe PN 40

UsarClassePN 16

Diâmetro Externo – Classe PN1 e 2.5 10

-16-

2530

DiâmetroInternoDN

12

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

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

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

juntas industriais - vol.1

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