Fatores fundamentais para a redução de vazamentos utilizando materiais isentos de amianto. Instruções de Instalação

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1 Fatores fundamentais para a redução de vazamentos utilizando materiais isentos de amianto Instruções de Instalação

2 Fatores fundamentais para a redução de vazamentos utilizando materiais isentos de amianto Resumo Atualmente, mantém-se vivo um importante debate sobre as constatações dos efeitos do amianto sobre a saúde. Devido a este acontecimento, cada vez mais aumenta a proporção de empresas que decidem banir o consumo de materiais compostos de fibra de amianto. Essa mudança de postura atingiu também o mercado de vedações industriais, onde a procura de materiais isentos de amianto aumentou substancialmente. O problema observado atualmente é que não há como traçar um paralelo entre os materiais com e sem amianto para uma substituição pura e simples. São materiais com características completamente diferentes, sendo necessário, por parte do consumidor final, se preocupar com determinados fatores no processo de aplicação e instalação, os quais eram esquecidos enquanto utilizava-se o amianto. Este artigo tem como objetivo apresentar as principais diferenças existentes entre esses materiais e os principais fatores que deverão ser levados em consideração para especificar e instalar os materiais isentos de amianto, sem riscos de vazamentos e acidentes. 1. Introdução Não é de hoje que grandes empresas vêm adotando uma nova cultura em relação à utilização de materiais compostos de fibra de amianto, devido eventuais problemas ligados à área de saúde ocupacional. No ramo de vedações industriais não poderia ser diferente. As empresas estão buscando no mercado novas soluções, substituindo toda a gama de papelão hidráulico com amianto que, até o momento, utilizava-se em aplicações com os mais variados tipos de fluídos em altas temperaturas e pressões, obtendo-se bom desempenho. A fibra de amianto, com a sua disposição totalmente entrelaçada, faz com que esse tipo de material para vedação seja mais resistente mecanicamente e possua a característica de manter a estanqueidade, mesmo quando aplicado em condições desfavoráveis de projeto e instalação. Essas são características próprias positivas dos materiais de amianto, que em contra partida, está sendo banido do mercado devido à suspensão de suas fibras no ar, facilitando a inalação; sendo este um motivo parcial da sua periculosidade. Os materiais que surgem como novas opções possuem diferentes fibras que decantam no ar, diminuindo assim sua periculosidade, porém são menos adaptáveis as condições desfavoráveis de projeto e instalação se compararmos com os materiais de amianto. O mercado apresenta, como alternativa para aplicações de juntas estáticas, três diferentes famílias de materiais: o papelão hidráulico isento de amianto, o laminado de grafite e produtos em PTFE (politetrafluoretileno), que juntos atendem perfeitamente as mesmas aplicações ou até melhor, se compararmos a selabilidade para gases, do que os próprios materiais de amianto. Por outro lado, algumas particularidades durante a especificação e montagem desses materiais devem ser relembradas e aplicadas para que obtenha o desempenho esperado, reduzindo riscos de vazamentos e acidentes. 2. Propriedades dos materiais de vedação isentos de amianto Para entender o real motivo de aplicar e seguir determinadas recomendações durante a especificação e instalação de uma junta de vedação, é necessário mencionar anteriormente importantes propriedades dos materiais de vedação: Compressibilidade: medida de dureza do material e adaptabilidade do mesmo às irregularidades das superfícies dos flanges. Recuperação: Após remoção ou diminuição da força de compressão entre os flanges, o material tem a capacidade de recuperar parte da sua diminuição de espessura, não afetando a qualidade da vedação. Como os materiais isentos de amianto utilizados para junta de vedação estática são apresentados no mercado em três famílias com características diferentes, isto é, papelão hidráulico isento de amianto, laminado de grafite e materiais em PTFE, existem uma gama de produtos que possuem diferentes graus de compressibilidade e recuperação, atendendo as aplicações que mais necessitam dessas propriedades com maior qualidade que os materiais de amianto. Selabilidade: Para os materiais de vedação isentos de amianto é necessário aplicar corretamente uma pressão superficial mínima necessária, garantindo uma selabilidade sem taxas de fuga. Em geral, os materiais isentos de amianto possuem melhor selabilidade para gases.

3 A pressão superficial mínima necessária varia com a classe de aperto exigida de acordo com a norma DIN 28090, espessura do material, temperatura e pressão de trabalho, conforme ilustra a figura 1 (exemplo de material de fibra de aramida e NBR). Figura 1 - Variação da pressão superficial mínima necessária para classe de aperto L=0.1 e espessura do material de 2 mm. Resistência à carga compressiva em relação à temperatura: Todos os materiais de vedação podem ser comprimidos, sem causar nenhum tipo de esmagamento ou fratura, até seu limite de resistência à carga compressiva, conhecido como pressão superficial máxima permitida. Em geral, para uma mesma espessura e temperatura, os materiais com amianto possuem maior resistência à carga compressiva em relação aos materiais isentos de amianto. A pressão superficial máxima permitida varia com espessura do material de vedação e a temperatura de trabalho, conforme ilustra a figura 2 (exemplo de material de fibra de aramida e NBR). Figura 2 - Variação da pressão superficial máxima permitida em relação à temperatura de trabalho, para diferentes espessuras. Comportamento com produtos adesivos: Os materiais isentos de amianto sofrem alteração das propriedades, uma vez expostos aos produtos utilizados para fixar a junta na superfície do flange, como por exemplo, óleo, graxa, cola, silicone e outros adesivos. Nos materiais com amianto, a perda das propriedades era observada com menor intensidade quando utilizado estes tipos de elementos para tal finalidade. 3. Fatores a serem observados durante a especificação e instalação dos materiais isentos de amianto: Os principais fatores em um sistema de vedação, que influenciam substancialmente nas propriedades dos materiais isentos de amianto e frequentemente são esquecidos por grande parte dos usuários, estão relacionados a seguir: propriedades físicas dos materiais de vedação (conforme descrito), classes dos parafusos, tipos de lubrificantes aplicados em porcas e parafusos, procedimento de montagem.

4 Aplicando esses fatores conhecendo suas influências nas propriedades de cada material, os papelões hidráulicos isentos de amianto, laminados de grafite e materiais de PTFE atenderão com segurança e bom desempenho, todas as aplicações onde se utilizava o amianto, desde que o tipo de material seja adequado para o fluído a ser vedado e resistente a temperatura e pressão de trabalho Classes dos parafusos Todos os parafusos possuem maior rendimento quando utilizados dentro da sua região elástica, onde o mesmo se comporta como se fosse uma mola não sofrendo qualquer tipo de deformação permanente. A maior tensão aplicada ao parafuso sem causar essa deformação permanente é chamada de limite elástico. O comportamento de um parafuso qualquer, quando aplicado um valor crescente de tensão até atingir sua ruptura, pode ser observado na figura 3. Cada classe de parafuso, como por exemplo, 4.6, 6.8, 8.8, 10.9 e 12.9, possui um valor correspondente ao seu limite elástico, sendo necessário conhecê-lo antes de utilizá-lo, pois ao aplicar um valor de torque, o limite elástico não deve ser ultrapassado, caso contrário, causará uma deformação plástica no corpo do parafuso, perdendo sua utilidade. Para os materiais de vedação isentos de amianto é necessário aplicar corretamente uma pressão superficial maior que a pressão superficial mínima necessária, garantindo a propriedade da selabilidade, mas ao mesmo tempo, menor que a pressão superficial máxima permitida pelo material na temperatura de trabalho, não causando esmagamento na junta de vedação, prejudicando seu desempenho. O valor da pressão superficial ideal que atenda essas duas exigências, somente pode ser obtido utilizando a classe de parafuso adequada para a aplicação com seu respectivo valor de torque calculado Tipos de lubrificantes aplicados em porcas e parafusos Na ausência de um lubrificante apropriado, estima-se que até 50% do valor do torque aplicado nos parafusos, pode ser utilizado meramente para superar a fricção, além de não garantir a aplicação de uma mesma carga para todos os prisioneiros. Portanto, a lubrificação é essencial para controlar a tensão superficial aplicada em uma junta de vedação sem amianto. Abaixo tabela contendo tipos de lubrificantes e seus respectivos índices de fricção, estabelecendo através deles, o valor do torque adequado para a montagem da junta de vedação: Tabela 1 Índice de fricção para cálculo de torque. Lubrificantes Sem lubrificante (prisioneiros devidamente limpos de aço carbono) Sem lubrificante (prisioneiros devidamente limpos de aço inoxidável) Galvanizado (seco) Óleo de máquina Graxa à base de molibdênio Pasta antigripante de composto de cobre Capa de PTFE sólido Índice de fricção 0,25 0,30 0,29 0,20 0,15 0,15 0,12

5 Esses tipos de lubrificante ou outros produtos químicos, nunca devem ser utilizados para fixar uma junta de vedação àsuperfície do flange, pois altera as propriedades do material, ocorrendo grandes possibilidades de vazamentos e acidentes Procedimento de montagem A seqüência em que se apertam os parafusos influencia na distribuição uniforme da pressão superficial sobre uma junta de vedação durante o procedimento de montagem. Recomenda-se sempre torquear os parafusos devidamente lubrificados segundo um método padrão cruzado, aplicando o torque nominal em etapas gradativas. A figura 4 ilustra alguns tipos de flanges, indicando a seqüência de aperto ideal para a aplicação do torque. Figura 4 Seqüência de aperto dos parafusos para diferentes tipos de flange. Para demonstrar a influência deste fator nas propriedades de selabilidade e resistência máxima à carga compressiva, foram realizados dois experimentos utilizando o material laminado de grafite, flange DIN 2635, PN 40 e DN 40, aplicando uma pressão superficial teórica de 30 MPa. No primeiro experimento foram torqueados os parafusos seguindo a seqüência , aplicando o valor total do torque nominal em uma só etapa, portanto, diferente do procedimento recomendado. As pressões superficiais efetiva medidas na área interna da junta foram 40 MPa, 27 MPa, 25 MPa e 27MPa, já para a área externa os valores medidos foram 60 MPa, 45 MPa, 30 MPa e 45MPa, ambos correspondentes aos parafusos 1, 2, 3 e 4 respectivamente. O resultado indicado pela figura 5, mostra que a aplicação da pressão superficial não se apresenta uniforme, com grande possibilidade de vazamento iniciando-se pela região do parafuso 3 devido baixa carga compressiva nesta área, e possibilidade de esmagamento do material na região do parafuso 1, se ultrapassado o valor da pressão superficial máxima permitida pelo material. Figura 5 Distribuição da pressão superficial em uma junta de vedação utilizando procedimento inapropriado.

6 No segundo experimento foram torqueados os parafusos seguindo a seqüência cruzada , aplicando o valor do torque nominal em 4 etapas, isto é, 25% do torque total nos 4 parafusos seguindo o procedimento cruzado, 50% do torque total seguindo o mesmo procedimento, 75% e 100% do torque total seguindo a mesma seqüência de aperto cruzado, exatamente como o procedimento recomendado. A pressão superficial efetiva medida na área interna da junta em todas as regiões dos parafusos foram 26 MPa, já para a área externa o valor medido foi 37 MPa. O resultado indicado pela figura 6, mostra uma aplicação uniforme da pressão superficial na junta de vedação, garantindo a selabilidade e segurança no processo. Figura 6 Distribuição da pressão superficial em uma junta de vedação utilizando procedimento apropriado. 3. Conclusões Os materiais isentos de amianto existentes no mercado, como os papelões hidráulicos, laminados de grafite e produtos em PTFE atendem perfeitamente as aplicações onde eram utilizados papelões hidráulicos compostos de fibras de amianto. É realmente necessário aplicar os fatores demonstrados nesse artigo, para obter-se bons resultados durante a vedação utilizando materiais isentos de amianto, os quais não se adaptam às condições desfavoráveis de projeto e instalação, como se costumava observar com os materiais compostos de amianto. Hoje no mercado, para auxiliar os consumidores finais a especificarem o material correto de vedação, levando em consideração todas as propriedades dos materiais e a influência dos fatores aqui apresentadas, existe um software capaz de simular aplicações reais. Este software representa de forma gráfica, o comportamento do sistema completo de vedação para cada aplicação específica, evitando riscos de vazamentos e consequentemente acidentes no ambiente de trabalho.

7 Geralmente as juntas SOTEQUI são livres de amianto. A qualidade das juntas utilizam diferentes tipos de fibras como substitutos do amianto. Baseados nessas variadas composições, as juntas livres de amianto mostram um diferente comportamento sobre pressão e temperatura. Portanto, em geral, é necessário muito cuidado durante a seleção do tipo de junta e sua instalação. Algumas instruções para o material de vedação SOTEQUI têm de ser levadas em consideração: 1. Seleção da espessura correta para juntas de vedação Durante a seleção da espessura correta de uma junta de vedação, utilizar sempre um material com a menor espessura possível, mas que seja suficiente para compensar as irregularidades superficiais do flange, seu paralelismo, acabamento superficial, rigidez, etc. Quanto menor a espessura do material utilizado, maior será o valor da tensão superficial permissível pela junta, isto significa que, a junta suportará maiores valores de torque aplicados nos prisioneiros e menor será a perda de carga dos prisioneiros devido a seu relaxamento. Também será menor a área da junta que estará exposta a pressão interna do fluido e em contato com meios agressivos, reduzindo assim a possibilidade de vazamentos. Portanto, assegure que a espessura da junta de vedação seja a menor possível. 2. Considerações gerais Antes de iniciar a montagem de uma junta de vedação, devem-se observar algumas considerações gerais: inspecionar se os prisioneiros e porcas estão devidamente limpos e que não apresentam nenhum tipo de defeito; inspecionar se as superfícies dos flanges possui algum tipo de ranhura, deformação e se estão suficientemente alinhadas e paralelas; verificar se a junta a ser montada é adequada para o serviço (material, dimensão e espessura correta); nunca utilize graxa, óleos, colas ou outras substâncias não indicadas pelo fabricante para fixar a junta no flange durante a montagem; nunca reutilize uma junta de vedação; 3. Procedimentos de montagem Uma das tarefas mais importantes é garantir a tensão superficial correta sobre a junta durante o procedimento de montagem, aplicando um valor de torque nos prisioneiros que seja suficiente para evitar vazamentos, mas que ao mesmo tempo, não cause esmagamento no material devido aplicação de sobrecarga. Os materiais de amianto são naturalmente mais resistentes aos danos provenientes da aplicação de sobrecarga, por suportar tensões superficiais maiores, não sucedendo o mesmo com materiais livres de amianto. Por essas razões, principalmente na utilização de materiais livres de amianto, ao torquear os prisioneiros nos flanges, nunca utilize uma ferramenta de impacto ou qualquer outro tipo de ferramenta que não se consiga controlar com precisão a quantidade de torque aplicada. 4. Considerações sobre os prisioneiros Durante a aplicação do torque, o alargamento inicial dos prisioneiros dá-se dentro da região elástica, na qual não se produz uma deformação permanente no corpo do prisioneiro. A força de tração máxima que pode ser aplicada nos prisioneiros, sem causar deformação permanente, é conhecida como limite elástico. Portanto, deve-se conhecer o material e a espectiva classe dos prisioneiros para determinarmos o valor correto do torque, fazendo com que os prisioneiros tenham melhor rendimento trabalhando sempre dentro de seu regime elástico. 5. Lubrificação Na ausência de um lubrificante apropriado, estima-se que até 50% do valor do torque aplicado nos prisioneiros pode ser utilizado meramente para superar a fricção, além de não garantir a aplicação de uma mesma carga para todos os prisioneiros. Portanto, a lubrificação é essencial para controlar a tensão superficial em uma junta de vedação.

8 Instruções de Instalação Abaixo, tabela contendo tipos de lubrificantes e seus respectivos índices de fricção: Lubrificantes Sem lubrificante (prisioneiros devidamente limpos de aço carbono) Sem lubrificante (prisioneiros devidamente limpos de aço inoxidável) Galvanizado (seco) Óleo de máquina Graxa à base de molibdênio Pasta antigripante de composto de cobre Capa de PTFE sólido Índice de fricção 0,25 0,30 0,29 0,20 0,15 0,15 0,12 6. Seqüência de aperto dos prisioneiros A seqüência em que se apertam os prisioneiros influencia na distribuição da pressão sobre uma junta de vedação durante o procedimento de montagem. Uma montagem inadequada pode fazer com que os flanges percam seu paralelismo. A junta de vedação será normalmente capaz de compensar uma pequena quantidade desta distorção, mas podem surgir dificuldades mais graves quando os flanges perdem substancialmente o seu paralelismo. Portanto, recomenda-se sempre apertar os prisioneiros segundo um método padrão cruzado e seguir algumas indicações apresentadas a diante: 1. Apertar os prisioneiros manualmente de maneira uniforme, segundo o procedimento padrão cruzado. Este procedimento é utilizado para verificar se as roscas se encontram em bom estado. Se necessário, substitua os prisioneiros danificados. 2. Utilizando um torquímetro devidamente calibrado, aplicar um torque máximo de 30% do valor total recomendado em todos os prisioneiros, segundo o procedimento padrão cruzado. 3. Aplicar um torque máximo de 60% do valor total recomendado em todos os prisioneiros, segundo o mesmo procedimento padrão cruzado. 4. Aplicar o torque máximo total recomendado em todos os prisioneiros, segundo o mesmo procedimento padrão cruzado. 5. Aplicar novamente o torque máximo recomendado, seguindo o sentido horário, até que não se observe nenhuma rotação do prisioneiro. O aperto final deve ser uniforme de forma que cada prisioneiro suporte a mesma carga aplicada.

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