FLANGES

Olá pessoal, vou começar a colocar aqui no blog uma maior diversidade de assuntos referentes a Instalações Industriais, que vão abranger desde o projeto de tubulações, ao de equipamentos como vasos de pressão, passando por acessórios e etc.

Neste post vou apresentar a vocês os principais tipos de flanges utilizados na indústria, bem como seus materiais, montagem entre outras informações.

Flanges são peças utilizadas para a união de tubulações, ou de tubulações em bocais de equipamentos, facilmente desmontáveis, utilizados principalmente para tubulações maiores que 2”. As ligações flangeadas são constituídas por um par de flages, um jogo de parafusos com porcas uma junta de vedação.

São utilizados para ligar tubulações a válvulas e equipamentos (bombas, tanques, vasos de pressão, trocadores de calor, etc), além de ligarem partes da tubulação que devam ser desmontadas com facilidade;

Como regra geral devemos utilizar a menor quantidade de juntas flangeadas possível, pois são sempre pontos passíveis de vazamento, além de serem peças caras, pesadas e volumosas.

Os flanges podem ser integrais, ou seja, fundidos ou forjados juntamente com os tubos, ou podem ser independentes, soldados ou rosqueados no tubo.

A norma que padroniza os flanges é a ASME B16.5 (NPS* 1/2 - NPS 24)
*NPS - nominal pipe size

TIPOS DE FLANGES

Flange integral

São utilizados em alguns casos em tubulações de ferro fundido. São o tipo mais antigo, e proporcionalmente, os mais resistentes.

Flange de Pescoço (Welding-neck – WN)

Utilizados para diâmetros a partir de 1 1/2”, sendo o mais resistente (entre os não-integrais), o que permite o melhor aperto e que da origem as menores tensões residuais provenientes da soldagem e da diferença de temperatura.

Esse flange é ligado ao tubo por solda de topo em toda sua circunferência, ficando a face interna do tubo perfeitamente lisa, sem descontinuidades que facilitem a concentração de tensões ou a corrosão, além de evitar turbulência e erosão.

A montagem com esses flanges é cara porque cada extremidade do tubo deve ser chanfrada para ser soldado ao flange, além de ter que ser cortado na medida certa com pequena faixa de tolerância.

     

Flange sobreposto (Slip-on – SO)

O flange SO é mais barato e de instalação mais fácil que o WN pois a ponta do tubo encaixa dentro do flange, facilitando o alinhamento e evitando a necessidade do corte do tubo na medida exata.

O flange é ligado ao tubo por duas soldas em ângulo, uma interna e outra externa. Esse flange só é utilizado para serviços não severos, pois seu aperto é bem menor, as tensões residuais são elevadas e suas descontinuidades concentram esforços e facilitam a erosão e corrosão.

Também são desaconselháveis para serviços ciclicos, serviços sujeitos a grande variação de temperatura ou sujeitos a corrosão por contato. Os flanges sobrepostos são sempre pontos fracos na tubulação pois sua resistência mecânica é inferior à do próprio tubo.

Essa última observação se aplicas a todos os próximos tipos de flanges que serão apresentados.

Flange rosqueado (screwed – SCR)

Somente utilizados para tubos de metais não soldáveis e para tubos não metálicos, e empregados também para tubos de aço e ferro forjado em tubulações secundárias (água, ar comprimido, etc) e em redes prediais.

A norma B. 31 recomenda que sejam realizadas soldas de vedação entre o flange e o tubo quando utilizado com fluidos inflamáveis, tóxicos ou perigosos de uma forma geral.

O aperto admissível com esses flanges é pequeno, as tensões desenvolvidas são elevadas e a rosca age como um intensificador de esforços.

Flange de encaixe (Socket-weld – WD)

Semelhante ao sobreposto, porém mais resistente e dispensa a solda interna. É o flange mais utilizado para tubulações de até 2”. Por conta de sua descontinuidade interna ele não é recomendado para serviços sujeitos a corrosão por contato e também em situações com severos gradientes de temperatura.

 

Flange solto (Lap-Joint)

Também chamados de “Van Store” não ficam, como os outros, presos a tubulação e sim soltos, capazes de deslizar sobre o tubo. Para a sua montagem solda-se na extremidade do tubo uma peça chamada virola (stub-end) que servirá como batente para o flange.

A vantagem desses flanges é o fato de ficarem livres do contato com o fluido, sendo por isso, muito empregados em serviços que exijam materiais caros e especiais, tais como aços inoxidáveis, ligas de Ni e etc, bem como para tubos com revestimento interno. Para todos esses serviços os flanges podem ser de um material mais barato como o aço carbono, ficando apenas os tubos e a virola de material especial. São recomendados para serviços de baixa pressão.

Flange Cego (blind)

São utilizados nas extremidades de linhas para interromper a passagem de fluido, ou no fechamento de bocais flangeados.

São recomendados para qualquer situação de pressão e temperatura, desde que não estejam sujeitos a golpes de aríete. 

Válvula Macho Duplo Bloqueio

Fotos de Válvula Macho Duplo Bloqueio

Purgadores, Separadores e Filtros

Vamos falar agora um pouco sobre alguns acessórios sempre presentes em arranjos de tubulações industriais, são eles os: Purgadores de Vapor, os Separadores e os Filtros.

Purgadores de Vapor

São dispositivos automáticos que separam e eliminam o condensado formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor. Por essa razão , esses aparelhos deveriam ser chamados, com mais propriedade, de "purgadores de condensado". A maioria dos purgadores, além de removerem o condensado, eliminam também o ar e outros gases incondensáveis como o CO².

O condensado pode aparecer nas tubulações pelas seguintes situações:

Em tubulações de vapor úmido o condensado se forma por precipitação da própria umidade;
Em tubulações de vapor saturado o condensado se forma em consequência das perdas de calor por irradiação ao longo da linha;
Em quaisquer tubulações de vapor, o condensado sempre se forma no período de entrada em operação, quando o sistema está frio (warn-up) e, quando o sistema é tirado de operação.

Devemos fazer a remoção do condensado do ar e de outros gases existentes nas linhas de vapor pelas seguintes razões:

Conservar a energia do vapor: A entrada ou a permanência do condensado nos aparelhos de aquecimento, diminui grandemente a eficiência desses aparelhos;
Evitar vibrações e golpes de aríete nas tubulações, causados pelo condensado, quando empurrado pelo vapor em altas velocidades;
Evitar a erosão rápida das palhetas das turbinas;
Diminuir os efeitos da corrosão;
Evitar a redução da seção transversal útil de escoamento do vapor devido à acumulação do condensado.

Os purgadores são usados em dois casos típicos de emprego, cada um dos quais para uma finalidade diferente:

1º) Para eliminação do condensado formado nas tubulações de vapor em geral (drenagem de tubulações de vapor);
2º) Para reter o vapor nos aparelhos de aquecimento a vapor (aquecedores a vapor, refervedores, serpentinas de aquecimento, autoclaves, estufas, etc), deixando sair apenas o condensado.

Onde usar:

Separadores


Dispositivos que têm por finalidade separar partículas líquidas ou sólidas do fluido gasoso em circulação nas tubulações.

As operações mais comumente efetuadas por esses aparelhos são as seguintes:

- Separação de água e/ou óleo em tubulações de ar comprimido e de outros gases.
- Separação de poeiras e sólidos em suspensão em tubulações de ar e de gases diversos.
- Separação e ar e/ou água em tubulações de gasolina ou outros líquidos leves.
- Separação de ar em tubulações de vapor.

São os seguintes os princípios utilizados no funcionamento da maioria desses aparelhos:

- Flutuação.
- Inércia.
- Capilaridade.
- Absorção.

Alguns separadores aproveitam-se simultaneamente de mais de um dos princípios mencionados.

Filtros

Os filtros (strainers, filters) são também aparelhos separadores destinados a reter poeiras, sólidos em suspensão e corpos estranhos, em correntes de líquidos ou de gases. São de uso comum em tubulações industriais duas classes de filtros: provisórios e permanentes.