Desenho e Projeto de Tubulação Industrial

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1 Desenho e Projeto de Tubulação Industrial Módulo III Aula 02

2 FLANGES Flanges são componentes utilizados como elementos de ligação, podendo ser instalados entre trechos de tubulação, entre a tubulação e válvulas, são os flanges que na maioria dos casos constituem os bocais de bombas, vasos, permutadores de calor, torres e demais equipamentos, assim como, filtros, purgadores, distribuidores de fluxo e instrumentos de automação em sistemas de tubulações industriais, sistemas de utilidades e muitos outros. 1

3 TIPOS DE FLANGES PARA TUBOS TIPO DESCRIÇÃO E CARACTERISTICAS USO RECOMENDADO Atarraxado no extremo tubo, usado em Serviço de pressão e tubulação que não pode ser soldada temperatura moderada. Usados em tubulações galvanizadas. Não são recomendadas para linhas onde aparecem tensões par dilatação ou flexão. ROSQUEADO De custo relativamente baixo, mas montagem fácil não necessitando de mão-de-obra experimentada. Com respeito à resistência e vida, ele apresenta índice inferior ao flange de pescoço. Na montagem são feitas duas soldas como mostra o desenho. Serviço moderado. (150 e 300) particularmente quando a facilidade de montagem é levada em conta. SOBREPOSTO Consta de uma gola bastante alta, que afasta a solda do flange e dá uma resistência considerável ao flange, tornando o integrante ao tubo. Permite apertos consideráveis e resiste bem aos esforços mecânicos a que está sujeito. Para serviços severos (Alta pressão e temperatura ou temperatura abaixo de 0 ) COM PESCOÇO SOLDA DE ENCAIXE LAP JOIN (Terminal Flangeado) São mais vantajosos que os sobrepostos por só ter um cordão de solda e não necessitar de refaceamento após a solda. Pode aparecer uma fenda entre o batente do flange e o tubo surgindo com isto uma excessiva corrosão, sob certas condições, mas um cordão de solda interna pode eliminar este risco. O flange é solto, independente do pescoço, que tem uma virola. Esse pescoço é que está ligado a tubulação. O flange não entra em contato com os fluídos transportados. Bom para tubos de pequeno diâmetro, onde os acessórios com soquete soldado são mais próprios do que os acessórios rosqueados. Usados em serviços que requeiram constantes desvantagens para inspeção e limpeza. Deve ser evitado nas montagens onde existem esforços de flexão severos. Uso em indústrias alimentícias, em instalações com aço inoxidável par diminuir seu custo total. CEGO (BLIND) Não tem um furo central, acompanha as características dos flanges ao qual se acopla. Usados em finais de linhas para fechar válvulas ou bocais sem uso nos equipamentos. 2

4 FLANGE ROSCADO SCREWED FLANGED (SCD) Em tubulações industriais, esses flanges são usados apenas para tubos de metais não soldáveis, tem grande emprego nas redes domiciliares, ferro galvanizado e em tubos de plástico. Emprega-se também para tubos de aço, ferro fundido, ou aço forjado, em tubulações secundárias, água, ar comprimido, óleo, gases, etc. A norma USAS. B-31 recomenda que seja feita solda de vedação (Ou goma teflon) entre o flange e o tubo (rosca) quando em serviços com fluídos inflamáveis, tóxicos ou perigosos de um modo geral. 3

5 FLANGE SOBREPOSTO SLIP ON (OS.) Flange sobreposto é um flange mais econômico e mais fácil de instalar do que o roscado e o pescoço (flange). A ponta do tubo encaixa no flange, e facilita o alinhamento, evita o corte do tubo, o cuidado da medida exata, seu uso é para tubulações não criticas (até 20Kg/cm 2 ) e 400 C. A norma USAS. B-31 1 desaconselha o uso desses flanges para quaisquer serviços cíclicos (processo que oscila periodicamente entre dois extremos). 4

6 FLANGE DE PESCOÇO WEDING NECK FLANGED (WN) Este flange é o tipo mais usado em tubulações industriais para quaisquer pressões, ou temperatura, mais resistente que os flanges não integrais e permite melhor aperto. O flange é ligado ao tubo por uma única solda (Solda por fusão de topo ponta biselada) Butt Welding (BW) ficando a face interna do tubo perfeitamente lisa. A montagem com esses flanges é cara por que cada pedaço de tubo ligado a ele deve ter os extremos chanfrados para a solda (Ponta Biselada) e tem que ser cortado na medida certa. 5

7 FLANGE DE ENCAIXE E SOLDA WELDING SOCKET FLANGED (SW) Flange de encaixe e solda semelhante ao do sobreposto, porém mais resistente, e tem um encaixe completo para a ponto do tubo dispensando-se por isso a solda interna. É o tipo de flange usado em tubulações de aço de pequeno diâmetro, até 2 não se recomenda esses flanges para serviços corrosivos. 6

8 FLANGE SOLTO COM VIROLA PARA SOLDA DE TOPO (ORENELAP FLANGED WITH WELDING NIPLES O-RING JOINT LAP) Virola ponta para flange louco, ou solto, chamado de (vanstone) não ficam como os demais presos a tubulação e sim soltos. A outra ponta que vai soldada na ponta do tubo, chamada de virola, que é peça especial denominada de (stub-end) que serve de batente para o flange, o flange (vanstone) é solto e desliza livremente sobre o tubo, material mais barato, ficando só a virola e o tubo ligados entre si, para os serviços especiais. 7

9 FLANGE CEGO BLIND FLANGED Flange cego são flanges fechados, usados para extremidades de linhas, ou fechamento de bocais flangeados similar a este processo, temos também na extremidade do tubo, fechado com tampão, roscado ou soldado de topo, o chamado de CAP. 8

10 FLANGE DE ORIFICIO- ORIFICE TO FLANGED Flange de Orifício: uso para casos de controle de fluxo. Simbologia em planta de projeto. Flange de orifício roscado screived Orifice flanged (SCD) Flange de orifício de Encaixe e Solda Socket Welding Orifice Flanged (SW) Flange de Orifício Sobreposto Slip-on Orifice Flanged (SO) Flanged de Orifício de Pescoço Welding Neck Orifice Flanged (WN) 9

11 TIPOS DE FACES DE FLANGES PARA TUBOS TIPO DESCRIÇÃO E CARACTERISTICAS USO RECOMENDADO Mais comum Ambos os flanges do par Preferido para condições são idênticos. O ressalto terá: de serviços moderados. 1/16 para 150 e /4 par pressões acima. A face aonde irá assentar a junta pode ser lisa ou ranhurada. Na ranhurada, a ranhura tem 0,5 mm de profundidade. FACE COM RESSALTO (Raised face) Idêntico ao anterior, exceto o ressalto que foi retirado. Geralmente obtido pela remoção do ressalto no flange anterior por uma máquina operatriz. Para acoplamento em flanges de equipamentos e válvulas de Ferro Fundido. (para 125 e 250) FACE PLANA (Flat Face) Mais caro, porém mais eficiente. Quando montado, a pressão aumentando, aumenta a vedação também. Usado para altas pressões e temperaturas. FACE C/ RANHURA P/ ANEL (Ring Type Joint) A face do macho tem 1/4 de altura e a fêmea 3/16 de rebaixo. As faces são usinadas. Usado para serviços especiais onde se requer a retenção da junta. Não é muito comum. MACHO E FÊMEA (Mote and femote) É o tipo macho e fêmea, mas os encaixes não chegam ao furo dos flanges. A lingüeta e o rasgo são usinados e a junta não entra em contacto direto com o fluído e o processo de vedação mais eficiente com juntas planas. Uso quando se requer a retenção da junta e o não contacto da mesma com o fluido de processo. LINGUETA E RANHURA (Fougue and groove) 10

12 FLANGE COM FACE DE RESSALTO (FR) RF = RAISED FACE FLANGE Ressalto até 1/16 para pressões até 300 (Ibs.) e 1/4 acima de 300 (Ibs.). Junta típica de vedação para essa classe de flanges, as espessuras como ao de face plana; tem o seu Ø int. igual ao Ø ext. do tubo, e o Ø ext. da junta é igual ao Ø int. do circulo do Ø int. dos parafusos. FLANGE DE FACE PLANA (FP) OU FACE LISA FF = FLAT-FACE FLANGED Junta típica de vedação para esta classe de flanges. As espessuras são de 1/32 até 1/8, sendo o mais usado, o de espessura 1/16. Tem seu Ø int. igual ao Ø externo do tubo e o Ø ext. igual ao Ø ext. do flange. Quando o flange for de ferro fundido na tubulação, e de face plana-só deve usar também na válvula ou no equipamento, flange da mesma liga e de face plana. 11

13 FLANGE DE FACE PARA JUNTA DE ANEL RING TYPE JOINT RTJ O rasgo para junta de vedação que é oval ou octogonal, sendo a oval mais usada, ambas são usadas somente para estes tipos de flanges e seus diâmetros são iguais ao rasgo do flange. FLANGE COM FACE DE MACHO E FÊMEA MALE FEMALE FACE DE LINGUETA E RANHURA TONGUE E GROOVE Este tipo de ressalto bem mais raro que os anteriores, são usados para serviços especiais com fluídos corrosivos por que nele a junta está protegida; nota-se que com esses faceamentos, os flanges que se acoplam entre si, são diferentes um do outro. 12

14 ACABAMENTO DA FACE DE JUNÇÃO (PARA FLANGES) Os flanges são fabricados com ressalto (ou face lisa) e podem ser requisitados com os acabamentos da junção abaixo mencionados. Não havendo especificação o flange será de ressalto e o acabamento com ranhura standard. LEGENDA: 1 RANHURA Espiral contínua com passo de 0,8 mm e um raio de 1,6 mm na ponta da Ferramenta para os flanges até 12º de diâmetro nominal. Acima de 12 com passo de 2,4 mm. E um raio de 3,2 mm na ferramenta 1 RANHURA ESPIRAL Espiral contínua em V de 90 com passo de 0,8 mm e uma profundidade de 0,4 mm para todos os tamanhos. 2 LISO Acabamento liso da superfície da junção. 3 RANHURA CONCÊNTRICA Ranhura concêntrica em V de 90º com a profundidade de 0,4 mm e uma distância de 0,8 mm. 13

15 Flanges de Redução Flanges de redução são usados apenas em alguns casos raros, às vezes utilizados em instalações de tubos encamisados, ou até mesmo, sendo parte integrante de um equipamento. De acordo com a padronização da norma, todas as dimensões de ligação de um flange de redução, correspondem exatamente com as dos demais tipos, o que permite, por exemplo, construir um flange de redução com dimensões e características especiais, partindo de um flange cego, bastando apenas executar a usinagem de um furo com dimensões diferente dos constantes na tabela. Sobreposto de Redução Pescoço de Redução A norma dimensional para os flanges, mais comumente usada aqui no Brasil e a ASME B16.5, que abrange todos os tipos de flanges de aço forjado nos materiais carbono, aços liga e aços inoxidáveis, nos diâmetros ate 24, para os diâmetros de 26 em diante e a norma dimensional ASME B16.47 constituída de duas séries de flanges, a série A, baseada na antiga norma API-605, e a serie B, baseada na antiga MSS-SP-44, a norma ASME B16.47, estabelece padrões dimensionais, classes de pressão, e temperatura, semelhantes as da norma ASME B16.5, e nunca se esquecendo que o emprego de flanges de aço fundido e desaconselhado para quaisquer instalações de tubulações, e na pior das hipóteses em caso contrario, fazê-lo com o uso do flange com face plana. Essas normas padronizam sete séries de classe de pressão, apresentamos abaixo, as classes mais utilizadas, como também o tipo de flange com o tipo de face e também os materiais, lembrando que: A classe 2.500# possui flanges com diâmetro de até 12 ; Os flanges de encaixe e solda com face de ressalto, são fabricados nas classes de pressão de 150# a 600#, e com face para junta de anel, são fabricados ate classes de 1500#; 14

16 Os flanges roscados da classe 1500# são definidos para até 12 de diâmetro, embora não seja muito usual tal aplicação, com intuito de melhor elucidar as informações até então descritas, como também apresentar os materiais mais comuns para fabricação dos flanges, mostramos a seguir uma tabela contendo, classe de pressão, material, tipo do flange, o tipo da face e diâmetro nominal. Lista das padronizações CLASSE MATERIAL FLANGE DN TIPO FACE ASTM A 105 RO FP 1/2 6 GALVANIZADO CE FP 1/2 6 RO FP 1/2 1 ½ FR 1/2 1 ½ SO FP 1-60 ES FR 1/2 1 1/2 ATMS A 105 FP 1-24 PE FR 2 42 CE FP 1/2 60 FR 1/2 42 SO FR 1-10 ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 350 Gr LF2 PE FR 2 30 CL1 CE FR 1/ ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 182 Gr F5 PE FR 2 24 CE FR 1/2" 24 ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 350 Gr LF3 PE FR 2 30 CE FR 1/2 30 ASTM A 182 Gr F 304 L ASTM A 182 Gr F 316 L ASTM A 182 Gr F317 L ES FR 1/2 1 1/2" PE FR 2 18 CE FR 1/2 18 RO FR 1/2 3/4" ES FR 1/2 1 1/2 PE FR 2 24 CE FR 1/2 42 ES FR 1/2 1 1/2" PE FR 2 24 CE FR 1/2" 42 15

17 CLASSE MATERIAL FLANGE DN TIPO FACE RO FR 1/2" 6 SO FR 2 42 ASTM 105 ES FR 1/2" 1 1/2" PE FR 2-24 PE -RO FR 2-24 CE FR 1/2" 24 ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 350 Gr LF2 PE FR 2 24 CL 1 PE - OR FR 2 24 CE FR 1/2" ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 182 Gr F5 PE FR 2 18 PE - OR FR 2 18 CE FR 1/2" 24 ES FR 1/2" 1 1/2" ASTM A 350 Gr LF3 PE FR 2 24 PE - OR FR 2 24 CE FR 1/2" 18 ASTM A 182 Gr LF304 L ES FR 1/2" 24 PE FR 2 24 PE - OR FR 2 24 CE FR 1/2 18 CLASSE MATERIAL FLANGE DN TIPO FACE ES FR 1/2"- 1 1/2" ASTM A 182 Gr PE FR 2 24 F316L PE - OR FR 2 24 CE FR 1/2" ASTM A 182 Gr F317L ASTM A 105 ASTM A 182 Gr F 11 CL 2 ASTM A 182 Gr F 347 ES FR 1/2" 1 1/2" PE FR 2-24 PE - RO FR 2-24 CE FR 1/2" 42 ES FR 1/2" 1 1/2" PE FR 2 24 FJA 2 24 CE FR 1/2" 24 FJA 1/2" 24 ES FR 1/2" 1 1/2" FJA 1/2" 1 1/2" PE FR 2 16 FJA 2 16 PE - OR FR 2 16 FJA 2 16 CE FR 1/2 16 FJA 1/2" 16 ES FJA 1/2" 1 1/2" PE FJA 2 24 CE FJA 1/2 24 PE - OR FJA

18 CLASSE MATERIAL FLANGE DN TIPO FACE PE FJA 3 24 ASTM A 105 CE FJA 3 24 PE - OR FJA PE FJA 3 16 ASTM A 182 Gr F11 CE FJA 3 16 CL 2 PE - OR FJA ASTM A 182 Gr F 347 ASTM A 105 ASTM A 182 Gr F11 CL 2 ASTM 182 Gr F ASTM A 182 Gr 347 PE FJA 3 16 CE FJA 1/2" 16 PE - OR FJA 3 16 ES FJA 1/2" 1 1/2" PE FJA 2 14 CE FJA 2 14 PE - OR FJA 2 14 ES FJA 1/2" 1 1/2" PE FJA 2 16 CE FJA 2 16 PE -OR FJA 2 16 ES FJA 1/2 1 1/2" PE FJA 2 16 CE FJA 1/2" 16 PE OR FJA 2 16 PE FJA 1 12 CE FJA 1 12 PE - OR FJA 1 12 A norma dimensional ASME B16.5, assim como as outras normas dimensionais para os flanges, estabelece, para cada diâmetro nominal e cada classe de pressão, todas as dimensões dos flanges: definindo diâmetros internos e externo, comprimento, espessura, circulo de furação e diâmetro dos furos, numero e diâmetro dos parafusos. Desta forma, todos os flanges de mesmo tipo, mesmo diâmetro nominal e mesma classe de pressão terão todas suas dimensões exatamente iguais e se adaptarão entre si e ao mesmo tubo, tendo, portanto pressões máximas de trabalho admissíveis diferentes, e para os flanges de grande diâmetro com 30 ou até mesmo pouco menores ou bem maiores, pode ser vantajoso, em muitos casos, calcular e fabricar especialmente o flange, em lugar de empregar flanges normalizados, que seriam quase sempre superdimensionados. Nesse momento torna-se importante ficarmos atentos quanto a definição dos contra flanges, por exemplo: Ao recebermos um desenho dimensional de um equipamento, devemos analisar cuidadosamente as características de cada um dos flanges dos bocais, quanto as suas dimensões, e nunca se esquecendo da classe de pressão, pois para cada classe de pressão as dimensões são diferentes, não sendo então possível a instalação do mesmo tipo de flange com o mesmo diâmetro, porem com classes de pressão diferentes. 17

19 COMO ESPECIFICAR UM FLANGE PARA REQUISIÇÃO: Categoria: FLANGE DE AÇO CARBONO TIPO ROSCADO Descrição: Flange para tubo de condução padrão ASME B16.5 Aço Carbono ASTM A105 galvanizado face plana (FP) ranhurado 125microns 250microns conforme API 6A / MSS SP-6 - rosca ASME B NPT classe de pressão 150# - diâmetro nominal 1 ; Categoria: FLANGE DE AÇO INOX TIPO PESCOCO Descrição: Flange para tubo de condução tipo pescoço aço inoxidável ASTM A182 Gr. 316L padrão ASME B16.5 face com ressalto (FR) acabamento da face ranhurado - conforme API 6A / MSS SP-6 classe de pressão 300# - espessura da parede 0,5 diâmetro nominal 18 ; Categoria: FLANGE DE AÇO INOX DE ORIFICIO TIPO PESCOCO Descrição: Flange para tubo de condução de orifício tipo pescoço aço inoxidável ASTM A182 Gr. F304L ASME B16.36 face com ressalto (FR) acabamento ranhurado conforme API 6A / MSS SP-6 classe de pressão 300 # - espessura 0,5 diâmetro nominal 18. JUNTAS DE VEDACAO PARA FLANGES Para se fazer uma ligação flangeada, necessitamos de dois flanges, um jogo de parafusos e principalmente uma junta de vedação. As juntas são utilizadas como elementos de vedação entre flanges, uma junta, ao ser apertada contra as superfícies das faces dos flanges, preenche as imperfeições existentes entre elas, evitando com isso o vazamento do fluido que circula no sistema. Se fosse econômica e tecnicamente viável a fabricação de flanges com superfícies planas e perfeitamente lapidadas, e se conseguíssemos manter estas superfícies em contato permanente entre si, não necessitaríamos de juntas. Esta impossibilidade econômica e técnica e causada por: Dimensões grandes do equipamento e/ou dos bocais; Dificuldades em manter estas superfícies extremamente lisas durante o manuseio e/ou montagem dos elementos; Corrosão ou erosão devido ao tempo de exposição das superfícies de vedação. 18

20 Para se conseguir uma vedação satisfatória, alguns fatores devem ser considerados, entre eles: Forca de esmagamento inicial: E necessário aplicar uma forca adequada de esmagar a junta, de modo que ela simplesmente preencha as imperfeições da ligação, sem que haja da destruição da junta por esmagamento excessivo; Forca de vedação: Deve haver uma pressão sobre a junta, de modo a mantê-la em contato com as superfícies dos flanges, evitando vazamentos; Seleção dos materiais: Os materiais da junta devem resistir às pressões internas, as quais a junta vai ser submetida e ao fluído circulante; Acabamento superficial: para cada tipo de junta e/ou material existe um acabamento recomendado para as superfícies de vedação. A força dos parafusos, aplicada inicialmente sobre a junta, além de esmagá-la, deve: Compensar a forca de separação causada pela pressão interna; Ser suficiente para manter uma pressão residual sobre a junta, evitando o vazamento do fluido vedado. A ilustração abaixo, mostra as principais forças que agem em uma ligação flangeada, sendo que: Força radial e aquela originada pela pressão interna e tende a expulsar a junta; Força de separação e também originada pela pressão interna e tende a separar os flanges; Força dos parafusos e a forca total exercida pelo aperto dos parafusos; Carga dos flanges e aquela forca que comprime os flanges contra a junta, inicialmente é igual a força dos parafusos, após a colocação do sistema em operação, é igual a força dos parafusos menos a força de separação; 19

21 No aperto dos parafusos distingue-se o aperto inicial e o aperto residual. O aperto inicial tem por finalidade fazer com que a junta se adapte o mais perfeitamente possível as faces dos flanges, amoldando-se a todas as imperfeições e irregularidades que possam existir. Esse aperto, que devera ser suficiente para causar o escoamento do material das juntas, será tanto mais forte quanto mais dura for a junta. São os seguintes os valores do aperto inicial para alguns tipos de juntas: Juntas de borracha macia de 2,5 a 4,0 MP, que corresponde a aproximadamente de 25 a 40 kg/cm2; Juntas de papelão hidráulico de 8,0 a 12,0 MP, que equivale a aproximadamente de 80 a 120kg/cm2; Juntas metálicas de 20 a 40 MP, que significa aproximadamente de 200 a 400kg/cm2. O aperto residual tem por objetivo combater o efeito da pressão interna na tubulação tendendo a separar os flanges, esse aperto terá de ser tanto mais forte quanto maior for a pressão interna. Existem cálculos específicos para se definir tais valores, porem na pratica, para evitar vazamentos, basta que o aperto residual tenha 1.1/2 a 2 vezes o valor da pressão interna do sistema onde esteja instalada a junta, lembrando que, em qualquer ligação flangeada, o aperto residual deve ser somado ao aperto inicial. ACABAMENTO SUPERFICIAL DA SUPERFICIE DO FLANGE VERSUS TIPOS DE JUNTAS: Para cada tipo de junta existe um acabamento recomendado para a superfície do flange. Este acabamento não e mandatório, mas baseia-se em resultados de aplicações práticas realizadas com êxitos. Como regra geral, é necessário que a superfície seja ranhurada para as juntas não metálicas. Juntas metálicas exigem acabamento liso e as semi-metálicas ligeiramente áspero. A razão para esta diferença e que as juntas não-metálicas precisam ser mordidas pela superfície de vedação, evitando, deste modo, uma extrusão ou a expulsão da junta pela forca radial. No caso das juntas metálicas sólidas, é necessário uma força muito elevada para escoar o material nas imperfeições do flange. Assim, quanto mais lisa a superfície, menores serão as possibilidades de vazamento. O material da junta deve ter dureza sempre menor do que o do flange, de modo que o esmagamento seja sempre na junta, mantendo o acabamento superficial do flange inalterado. 20

22 COMBINAÇÕES POSSÍVEIS DE INSTALACÕES: FACE PLANA JUNTA NÃO CONFINADA: É o caso onde as superfícies de contato de ambos os flanges são planas. Nessa instalação a junta pode ser do tipo RF, que e aquela que seu limite e ate encontrar os parafusos, ou o tipo FF, que acaba cobrindo toda a superfície de contato, ultrapassando os limites dos parafusos, para tal havendo a necessidade das furacões na junta, normalmente esse tipo de instalação e usado em flanges de materiais frágeis, com isso diminuindo a possibilidade da criação de fissuras no flange. FACE RESSALTADA Junta não confinada: As superfícies de contato são ressaltadas de 1,6mm ou 6,4mm. A junta abrange normalmente ate os parafusos. Permite a colocação e retirada da junta sem que haja a necessidade de afastar muito os flanges, facilitando eventuais trabalhos de manutenção. Esse e o tipo de junta mais usado em tubulações. LINGUETA E RANHURA Junta totalmente confinada: A profundidade da ranhura e igual ou um pouco maior que altura da lingueta. A ranhura e cerca de 1,6mm mais larga que a lingueta. A junta tem, normalmente, a mesma largura da lingueta, o que lhe permite ser alojada nesse espaço, onde recebera a forca de esmagamento, este tipo de flange produz elevadas pressões sobre a junta, portanto não sendo recomendado para juntas não metálicas. Nesse tipo de ligação e necessário afastar os flanges para a instalação da junta. 21

23 MACHO E FEMEA Junta semi-confinada: O tipo mais comum e o representado na figura da esquerda. A profundidade da fêmea é igual ou menor que a altura do macho, para evitar a possibilidade de contato direto dos flanges, na medida em que a junta é comprimida. O diâmetro da peça fêmea é de até 1,6mm maior que o do macho, e os flanges devem ser afastados para montagem da junta. 22

24 FACE PLANA E RANHURA Junta totalmente confinada: A face de um dos flanges é plana e a outra possui uma ranhura onde a junta e encaixada, são usadas em aplicações onde a distancia entre os flanges deve ser precisa. Na medida em que a junta é esmagada, os flanges se encostam. Somente as juntas de grande resistência podem ser usadas neste tipo de montagem, sendo as mais indicadas: juntas espiraladas, O-ring s metálicos não sólidos, juntas ativadas pela pressão e de dupla camisa com enchimento metálico. RING-JOINT TAMBEM CHAMADO ANEL API: Ambos os flanges possuem canais com chanfros em ângulo de 23graus de inclinação, onde o tipo de junta mais eficiente nesse caso e a de metal solido com perfil oval ou octogonal. 23

25 PARAFUSOS E ESTOJOS PARA FLANGES Para a ligação de um flange no outro e aperto da junta, empregam-se dois tipos de parafusos: MÁQUINA ESTOJOS Os parafusos de máquina são parafusos cilíndricos com cabeça integral sextavada ou quadrada, onde a parte roscada nunca abrange todo o corpo do parafuso, são normalmente utilizados para ligações de flanges de ferro fundido e em alguns casos raros para flanges de aço com classe de pressão ate 150#, e com juntas não-metálicas, isto porque a região mais fraca desses parafusos e justamente a ligação do corpo com a cabeça. Os parafusos estojos permitem melhor aperto do que os parafusos máquinas, citados acima, podendo inclusive ser aplicados para quaisquer pressões e temperaturas. Os parafusos estojo são barras cilíndricas roscada, que são utilizados como elementos de ligação de flanges de tubulação ou equipamentos, possuindo porcas independentes, onde a parte roscada pode ou não se estender ao longo de todo o comprimento. Para sistemas com temperaturas ate 480graus Celsius usam-se parafusos estojos de aço-liga ASTM A193 Gr. 7 (1% Cr; 0,2 Mo), e para temperaturas ate 600graus Celsius, os de Gr. 5 a 8, com porcas sextavadas serie pesada ASTM A 194 Gr. 2H, e em alguns casos específicos, ate mesmo revestimento, assim como alivio de tensões, conforme as normas ASTM B849 e ASTM B850, e para temperaturas abaixo de zero os parafusos estojos devem ser de aço-liga Ni ASTM A320. Em tubulações sujeitas a temperaturas elevadas, os parafusos ou estojos tendem a se dilatarem e se deformar por fluência (fluência e o fenômeno de deformação permanente, lenta e progressiva, que se observa nos materiais metálicos, submetidos a tração sob alta temperatura), onde ambos os efeitos resultam por conseqüência no afrouxamento do aperto das porcas, sendo por isso necessário um novo aperto adicional quando a instalação estiver em plena operação. 24

26 FIGURA 8 e RAQUETE E bom lembrar que o bloqueio seguro ou a vedação absoluta e vital, nas instalações industriais, para segurança das pessoas e dos equipamentos que estejam atuando a jusante do bloqueio, na ocasião da execução de manutenção ou para inspeção, devido a possibilidade de vazamentos dos fluidos, quer seja gases ou líquidos, inflamáveis ou tóxicos, precedentes das unidades de processo. Existem para essas finalidades as válvulas industriais de bloqueio, entre elas, a do tipo gaveta, a esfera, e ate mesmo a válvula macho, que fazem o serviço de interrupção do fluxo do fluido, porem para determinadas funções, não são adequadas, pois torna-se comum haver passagem, devido ao próprio desgaste, com o tempo de operação, perdendo a garantia de bloqueio total, em locais onde requer bloqueio garantidamente seguro. FIGURA 8 Figura 8 e um dispositivo constituído por uma única placa metálica solida, que possui uma seção cheia e outra vazada, que ao ser girada em torno de um parafuso, que a manter posicionada, de forma que ela seja inserida numa ligação entre flanges, obtendo-se estanqueidade absoluta do fluxo do fluido interno circulante. 25

27 Raquete e um dispositivo constituído por uma placa metálica solida, que e utilizada para ser inserida entre os flanges de uma ligação flangeada, com a finalidade de se obter o fechamento hermético da tubulação, garantindo que não haja possibilidade de qualquer fluxo do fluido interno circulante. Tanto a figura 8 como a raquete não possuem partes internas, onde teriam elementos que poderiam permitir a passagem do fluido, assim caso possa haver vazamento, ele ocorrera somente para a parte externa, o que com apenas uma inspeção visual se faz possível detectar e rapidamente ser corrigido, com a ação do reaberto dos parafusos da ligação flangeada. FILTROS PARA TUBULACAO São os filtros, elementos empregados para fazer a filtragem do fluido, devendo ter a capacidade de reter consideravelmente o Maximo de matéria possível, garantindo a qualidade do produto e obtendo a isenção de sólidos em suspensão, em movimentos de fluidos líquido ou gasosos. Para tal são instalados diretamente no fluxo do processo, podendo-se utilizar um filtro de diâmetro igual ao da tubulação. Contudo, e sempre recomendável uma verificação da perda de carga, afim de que ela não exceda determinadas limitações impostas pelo projeto do sistema, e também devem suportar todos os limites combinados de pressão e temperatura. 26

28 Os materiais de construção para os filtros são influenciados pelas condições de pressão, temperatura, choque e corrosão inerentes a aplicação em questão. O ferro e comumente utilizado para aplicações em fluidos não perigosos e a moderadas pressões e temperaturas. O aço e utilizado para aplicações sob maiores pressões e temperaturas. Aço inoxidável, bronze e outros materiais devem ser utilizados especificamente em função do requisito de corrosão. Os filtros com dimensões grandes, muito complexos, ou que constituam parte essencial do processamento de um fluido, são considerados como sendo equipamentos de processo, classificado ate mesmo como um vaso de pressão, e não como acessórios da tubulação. FILTRO TIPO Y E classificado como tipo de filtro permanente, fabricado pelo processo de fundição, em grande variedade de materiais e devido aos aspectos técnicos de fundição, sua produção e limitada aos diâmetros de no Maximo 16. Sendo comumente utilizado em tubulações de diâmetros menores, e principalmente onde não se necessite de uma frequente limpeza do elemento filtrante. Devem ser instalados preferencialmente em linhas horizontais com o elemento filtrante voltado para baixo ou com inclinação no Maximo de 45graus, podendo também ser instalado em linhas verticais com o fluido no sentido de fluxo descendente. 27

29 FILTRO TIPO CESTO SIMPLES E classificado também como filtro permanente, devendo ser instalado em linhas horizontais e com o elemento filtrante voltado para baixo, são utilizados basicamente em fluidos líquido e onde haja necessidade de uma regular frequencia de limpeza e para tal o fluxo possa ser interrompido. Para facilitar a limpeza, todos os filtros permanentes possui um dreno, e tampa removível, permitindo retirar, limpar ou substituir os elementos filtrantes, sem necessariamente desconectá-lo da tubulação. Em linhas de funcionamento continuo e com necessidade de filtragem frequente, instalamse dois filtros em paralelo em ramais com bloqueios distintos, ou adotam-se filtros duplos, conforme descrito no próximo assunto. Os filtros tipo Cesto alem de produzir menor perda de carga, devido a sua configuração construtiva, possui também a capacidade de melhor retenção das matérias solidas, comparando-se com a eficiência dos filtros tipo Y. FILTRO TIPO CESTO DUPLO Usados nos casos onde o manuseio do filtro não possa interromper o fluxo do processo durante a operação de limpeza do cesto. Este filtro e composto de duas câmara de filtragem combinadas por uma válvula interna divergente que faz o desvio do fluxo através de um dos cestos, de forma que seja possível uma câmara estar operando, e ao mesmo tempo permitindo então a retirada dos detritos retidos pelo outro elemento. VISORES DE FLUXO São os acessórios de tubulação que como o próprio nome diz, possuem a finalidade de se permitir a visualização e confirmação da presença de fluxo na linha, com apenas uma inspeção visual. Para tal, são constituídos de visores em vidro temperado transparente, em um ou ambos os lados, tornando-se o fluido visível ao observador, em função da existência em seu interior de ventoinha, palheta, roda aletada ou ate mesmo um labirinto, que criam movimentos devido a velocidade dos fluidos que são transportados na tubulação. Existem visores de fluxo para fluidos gasosos ou líquido, podendo ser instalados em linhas verticais ou horizontais, de acordo com a necessidade e sem restrições. 28

30 DISCOS DE RUPTURA Um disco de ruptura e um dispositivo de alivio de pressão interna, não reutilizável, constituído de um diafragma com espessura definida, o qual devera romper-se devido o excesso de pressão interna de um sistema ou equipamento, mantido normalmente em um alojamento especial, e, são disponíveis em vários tipos de ligas metálicas, metais associados com plásticos ou metais revestidos com pintura; são normalmente instalados para proteger vasos de pressão, tubulações, bombas, e outros equipamentos, porem são proibidos pelo ASME para uso em caldeiras. O código ASME define certos critérios para tamanhos e classes de pressão para varias aplicações de discos de rupturas. No caso de Alivio Primário ou Dispositivo de Alivio Único (ver figura abaixo) este deve ser dimensionado para prevenir vasos com elevação de pressões maiores do que a máxima pressão de trabalho permitida do vaso, o que significa que a pressão de estouro definida no disco de ruptura não poderá exceder a pressão máxima de trabalho efetivo. 29

31 Os discos de rupturas convencionais, também chamados de discos sólidos, são fabricados em metal com um abaulamento em forma de domo (tem forma esférica) previamente conformado. Este tipo de disco e instalado com o lado côncavo (oco) voltado para o fluido, de modo que a membrana fique submetida a tensões de tração. Quando a pressão no sistema atinge a pressão de rompimento, o domo se deforma e então rompe devido a excessiva carga de tração. A pressão de rompimento e em função do material do disco, de sua espessura e diâmetro, como também da temperatura de trabalho. Diferentemente das válvulas de segurança, que também são dispositivos de alivio de pressão interna, o disco de ruptura não bloqueia novamente. Após uma ocorrência operacional o disco rompido tem que ser substituído. O disco de ruptura pode ser o único dispositivo de alivio de pressão do sistema ou pode ser usado conjuntamente com válvulas de segurança, em serie ou em paralelo. 30

32 Dependendo do tamanho do disco e da pressão de rompimento, um disco convencional pode ser muito fino. Para evitar danos na região de contato com os alojamentos são instalados anéis de apoio. No uso desses discos deve-se considerar que seu modo de falha e irregular, podendo fragmentar quando utilizados com fluidos compressíveis. Isto pode se tornar perigoso se os fragmentos obstruírem a passagem do fluxo. Durante a instalação deve-se tomar cuidado para não amassar ou ate mesmo riscar o disco porque as tensões desenvolvidas nestas regiões podem reduzir a pressão de rompimento. Outro cuidado que se deve tomar na instalação e quanto a posição do disco; se instalado ao contrario vai romper em pressão menor do que a especificada, assim como, se estes discos forem instalados em serviços pulsantes com oscilações na ordem de 10% da pressão de operação, esta condição causara uma falha prematura por fadiga. Os discos de ruptura podem ser inspecionados visualmente quando instalados isoladamente. Devese verificar os discos quanto a danos provocados por fadiga e corrosão, e se há desenvolvimento de coque (impurezas do minério de ferro e do carvão), ou outro material estranho que possa afetar o desempenho do disco. Como os discos não podem ser testados, periodicamente devem ser substituídos, com base nas recomendações dos fabricantes e experiência previa. 31