Livro Juntas Industriais

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3
JOSÉ CARLOS VEIGA
JUNTAS
INDUSTRIAIS
3a Edição Revista e Aumentada
4
©José Carlos Veiga, 1999
Reservam-se os direitos desta à
José Carlos Carvalho Veiga
Av. Mercedes Benz, 390
Campinas, SP, Brasil
Impresso no Brasil / Printed in Brazil
Obra Registrada sob o número 173.856 Livro 293 Folha 3
Fundação Biblioteca Nacional – Ministério da Cultura
Capa
Fernanda Hércules
Desenhos
Altevir Barbosa Vidal
Datilografia
Maria Odete Athayde Veiga
Gráfica A-Dois
Tiragem desta impressão: 1000 exemplares
Edições Anteriores
Língua Portuguêsa
 1a Edição, 1989 – 3000 exemplares
2 a Edição, 1993 – 3000 exemplares
3 a Edição, 1999 – 1000 exemplares (1 a impressão)
 Língua Inglesa
1a Edição, 1994 – 10000 exemplares
2a Edição, 1999 – 3000 exemplares
Veiga, José Carlos
Juntas Industriais / José Carlos Veiga – 3a Edição, revista e
aumentada – Campinas, SP : Julho, 1999
Dados bibibliográficos do autor.
Bibliografia.
Livro publicado com apoio de Teadit Industria e Comércio Ltda.
1. Juntas (Engenharia). 2. Juntas Industriais (Mecânica). I Título
5
Para a minha esposa
 MARIA ODETE
6
AGRADECIMENTO
Agradeço ao
Grupo TEADIT
cujo apoio tem sido
imprescindível para a
contínua atualização
desta obra.
7
SUMÁRIO
Capítulo 1 – Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Capítulo 2 – Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1. Vazamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2. Vedação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3. Forças em uma União Flangeada . . . . . . . . . . . . 14
4. Código ASME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5. Simbologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6. Cálculo do Torque de Aperto dos Parafusos . . . 21
7. Acabamento Superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
8. Paralelismo da Superfície de Vedação . . . . . . . . 25
9. Planicidade da Superfície de Vedação . . . . . . . . . 27
10. Tipos de Flanges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
11. As Novas Constantes de Juntas . . . . . . . . . . . . . . 30
12. Esmagamento Máximo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Capítulo 3 – Materiais para Juntas Não-Metálicas . . 45
1. Critérios de Seleção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2. Fator P x T ou Fator de Serviço . . . . . . . . . . . . . . 46
3. Papelão Hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4. Politetrafluoretileno – PTFE . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5. Grafite Flexível – Graflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6. Elastômeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7. Fibra Celulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8. Cortiça . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
9. Tecidos e Fitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8
10. Papelão de Amianto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
11. Papelão Isolit HT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
12. Fibra Cerâmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
13. Beater Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
14. Papelão Teaplac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Capítulo 4 – Juntas em Papelão Hidráulico . . . . . . . . 63
1. Papelões Hidráulicos Teadit . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2. Composição e Características . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3. Projeto de Juntas com Papelão Hidráulico . . . . . 66
4. Juntas de Grandes Dimensões . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5. Espessura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6. Força de Aperto dos Parafusos . . . . . . . . . . . . . . . 71
7. Acabamento das Juntas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
8. Acabamento das Superfícies de Vedação . . . . . . . 71
9. Armazenamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
10. Papelões Hidráulicos Teadit Sem Amianto . . . . . 72
11. Papelões Hidráulicos Teadit Com Amianto . . . . 78
Capítulo 5 – Juntas em PTFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
1. Politetrafluoretileno – PTFE . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
2. PTFE Sinterizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3. PTFE Expandido Quimflex . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4. PTFE Reforçado Tealon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5. Juntas Tipo 933 Envelopadas em PTFE . . . . . . . 99
Capítulo 6 – Materiais para Juntas Metálicas . . . . . 103
1 Considerações Iniciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
2 Aço Carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
3 Aço Inoxidável AISI 304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4 Aço Inoxidável AISI 304L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5 Aço Inoxidável AISI 316 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
6 Aço Inoxidável AISI 316L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7 Aço Inoxidável AISI 321 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
8 Aço Inoxidável AISI 347 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
9 Monel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
10 Níquel 200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
11 Cobre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
9
12 Alumínio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
13 Inconel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
14 Titânio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Capítulo 7 –Juntas Metalflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
1 O que é uma Junta Metalflex . . . . . . . . . . . . . . . 115
2 Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3 Densidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4 Dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5 Espessura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6 Limitações Dimensionais e de Espessura . . . . . . . 119
7 Tolerâncias de Fabricação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
8 Acabamento das Superfícies de Vedação . . . . . . . 120
9 Pressão de Esmagamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
10 Tipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
11 Juntas Tipo 911 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
12 Juntas Tipo 913 Norma ASME B16.20 . . . . . . . . 124
13 Juntas Tipo 913 – Apêndice E ASME B.16.5 . . . 128
14 Outras Normas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
15 Dimensionamento de Juntas Tipo 913 Especiais . 128
16 Juntas Tipo 912 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
17 Juntas Tipo 914 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Capítulo 8 –Juntas Metalbest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
1 O que é uma Junta Metalbest . . . . . . . . . . . . . . . 149
2 Metais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3 Enchimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4 Dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
5 Principais Tipos e Aplicações . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6 Juntas para Trocadores de Calor . . . . . . . . . . . . . 153
7 Juntas Tipo 927 para Trocadores de Calor . . . . . 159
Capítulo 9 –Juntas Metálicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
1 Definição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
2 Juntas Metálicas Planas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
3 Materiais . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
4 Acabamento da Superfície de Vedação . . . . . . . . 164
5 Tipos de Juntas Metálicas Planas . . . . . . . . . . . . . 164
6 Ring Joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
10
Capítulo 10 –Juntas Camprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
2 Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
3 Limites de Operação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
4 Cálculo do Aperto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
5 Exemplo de Aplicação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
6 Acabamento Superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7 Dimensionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8 Formatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Capítulo 11 –Juntas para Isolamento Elétrico . . . . . 191
1 Corrosão Eletroquímica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
2 Proteção Catódica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
3 Sistema de Isolamento de Flanges . . . . . . . . . . . . 193
4 Especificação do Material das Juntas . . . . . . . . . 197
Capítulo 12 –Instalação e Emissões Fugitivas . . . . . 199
1 Procedimento de Instalação . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
2 Aplicação do Aperto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
3 Tensões Admissíveis nos Parafusos . . . . . . . . . . . 200
4 Causas de Vazamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
5 Flanges Separados, Inclinados ou Desalinhados . 201
6 Carga Constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
7 Emissões Fugitivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Capítulo 13 –Fatores de Conversão . . . . . . . . . . . . . . . 211
Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
11
CAPÍTULO
 1
INTRODUÇÃO
Este livro foi preparado para permitir um melhor projeto e aplicação de
juntas industriais. O seu sucesso em diversos países e, especialmente, no Brasil, o
tornou uma referência para quem está envolvido com Juntas Industriais. Esta Terceira
Edição, revista e ampliada, incorpora os muitos avanços na tecnologia de juntas
ocorridos desde a publicação da edição anterior..
Ao analisar vazamentos, que, à primeira vista, são causados por deficiência das
juntas, verifica-se, após uma análise mais cuidadosa, que pouca atenção foi dada a
detalhes como:
• Projeto dos flanges e da junta.
• Seleção correta dos materiais da junta.
• Procedimentos de instalação.
Os grandes problemas enfrentados nas indústrias, como explosões, incêndios e
poluição ambiental, causados por vazamentos, podem ser evitados com projeto e
aplicação correta das juntas. Nos últimos anos os limites toleráveis de emissões
fugitivas estão sendo reduzidos obrigando as indústrias a adotar procedimentos de
controle cada vez mais rigorosos.
O objetivo deste livro é ajudar a prevenir estes acidentes, propiciando um
maior conhecimento de juntas industriais, especialmente as juntas em Papelão
Hidráulico e as espiraladas Metalflex®, sem dúvida as mais usadas em aplicações
industriais.
As condições existentes nas indústrias brasileiras foram cuidadosamente
consideradas. Materiais e tipos de juntas não disponíveis ou difíceis de encontrar
foram preteridos, enfocando-se, principalmente, aqueles mais comuns e de larga
aplicação.
Este livro está dividido em capítulos que cobrem os seguintes temas:
• Projeto e as Novas Constantes de Juntas.
12
• 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 Terceira Edição são:
• Capítulo sobre juntas em PTFE.
• Novos Papelões Hidráulicos sem Amianto e seus limites de serviço.
• Juntas metálicas serrilhadas Camprofile.
• Os materiais para juntas foram separados em metálicos e não metálicos.
• No capítulo de Instalação foi incluído seções sobre a instalação de “carga
constante” e Emissões Fugitivas.
• Em todos os capítulos tabelas foram atualizadas e adicionadas.
O autor deseja receber comentários e sugestões que podem ser enviados para
Caixa Postal 819, 13001-720, Campinas, SP ou por correio eletrônico para
jccveiga@teadit.com.br.
13
CAPÍTULO
 2
PROJETO
1. VAZAMENTO
Partindo do princípio da inexistência do “vazamento zero”, se uma junta está
ou não vazando depende do método de medição ou do critério usado. Em certas
aplicações, o índice de vazamento máximo pode ser, por exemplo, até uma gota de
água por segundo. Em outras, pode ser o não aparecimento de bolhas de sabão
quando o equipamento estiver submetido a uma determinada pressão. Condições mais
rigorosas podem até exigir testes com espectrômetros de massa.
No estabelecimento de critério para medir o vazamento máximo admissível
deve-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” um
vazamento de hélio entre 10-4 e 10-8 cm3/seg. O Centro Espacial Johnson (NASA), em
Houston, Texas, estabelece o valor de 1.4 X 10-3 cm/seg de N2 a 300 psig e
temperatura ambiente. Como referência, podemos estabelecer que uma gota de fluido
tem um volume médio de 0.05cm3. Serão, portanto, necessárias 20 gotas para fazer
1cm3. Este é um valor de referência muito útil para estabelecer o vazamento máximo
tolerado em aplicações industriais.
Com o advento do controle de Emissões Fugitivas estabeleceu-se inicialmente
o limite de 500 ppm (partes por milhão) como o valor máximo admissível de
vazamento para flanges. Este valor está sendo questionado como muito elevado e
algumas organizações de controle do meio ambiente estão limitando a 100 ppm.
A taxa de vazamento é um conceito relativo e, em situações críticas, deve ser
criteriosamente estabelecida.
14
2. VEDAÇÃO
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, não necessitaríamos de juntas. Esta
impossibilidade 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 de
vedação. Uma junta, ao ser apertada contra as superfícies dos flanges preenche as
imperfeições entre elas, proporcionando a vedação. Portanto, para conseguirmos uma
vedação satisfatória, quatro fatores devem ser considerados:
• Força de esmagamento inicial: devemos prover uma forma
adequada de esmagar a junta, de modo que ela preencha as
imperfeições dos flanges. A pressão mínima de esmagamento é
normalizada pela ASME (American Society of Mechanical
Engineers) e será mostrada adiante. Esta força de esmagamento
deve ser limitada para não destruir a junta por esmagamento
excessivo.
• 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 às
pressões às quais a junta vai ser submetida e ao fluido vedado. A
correta seleção de materiais será mostrada ao longo deste livro.
• Acabamento superficial: para cada tipode junta e/ou material
existe um acabamento recomendado para as superfícies de vedação.
O desconhecimento destes valores é uma das principais causas de
vazamentos.
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 a
junta.
• Força de separação: é também originada pela pressão interna e
tende a separar os flanges.
• Força dos parafusos: é a força total exercida pelo aperto dos
parafusos.
15
• Carga do flange: é a força que comprime os flanges contra a junta.
Inicialmente é igual à força dos parafusos, após a pressurização do
sistema é igual à força dos parafusos menos a força de separação
Figura 2.1
A força dos parafusos, aplicada inicialmente sobre a junta, além de esmagá-la,
deve:
• compensar a força de separação causada pela pressão interna.
• ser suficiente para manter uma pressão residual sobre a junta,
evitando o vazamento do fluido.
Do ponto de vista prático, a pressão residual deve ser “x” vezes a pressão
interna, de modo a manter a vedação. Este valor de “x” é conhecido como fator “m”
no Código ASME e varia em função do tipo de junta. O valor de “m” é a razão entre a
pressão residual (força dos parafusos menos a força de separação) sobre a junta e a
pressão interna do sistema. Quanto maior o valor de “m”, maior será a segurança do
sistema contra vazamentos.
4. CÓDIGO ASME
O Capítulo 8 do Código ASME (American Society of Mechanical Engineers)
estabelece os critérios para o projeto de juntas e os valores de “m” (fator da junta) e
de “y” (pressão mínima de esmagamento). Estes valores não são obrigatórios, mas se
baseiam em resultados de aplicações práticas bem sucedidas. O projetista tem a
liberdade de usar valores diferentes, sempre que os dados disponíveis indiquem esta
necessidade.
16
O Apêndice II, do mesmo capítulo, requer que o cálculo de uma união
flangeada com aperto por parafusos seja feito para duas condições independentes: de
operação e de esmagamento.
Nota: o procedimento de cálculo a seguir deve ser usado sempre em unidades
inglesas de medida.
4.1 CONDIÇÕES OPERACIONAIS
Esta condição determina uma força mínima, pela equação:
Wm1 = (π G
2 P / 4 ) + (2 b π G m P) (eq. 2.1)
Esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos necessária para as
condições operacionais é igual à soma da força de pressão mais uma carga residual
sobre a junta vezes um fator e vezes a pressão interna. Ou, interpretando de outra
maneira, esta equação estabelece que a força mínima dos parafusos deve ser tal que
sempre exista uma pressão residual sobre a junta maior que a pressão interna do
fluido. O Código ASME sugere os valores mínimos do fator “m” para os diversos
tipos de juntas, como mostrado na Tabela 2.1.
4.2. ESMAGAMENTO
A segunda condição determina uma força mínima de esmagamento da junta,
sem levar em conta a pressão de trabalho. Esta força é calculada pela fórmula:
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 mínima
de 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 do
flange, como mostrado nas Tabelas 2.1 e 2.2.
4.3. ÁREA DOS PARAFUSOS
Em seguida, deve-se calcular a área mínima dos parafusos Am:
17
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 Sa
é a tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente. O valor de Am
deve ser o maior dos valores obtidos nas equações 2.3 e 2.4.
4.4. CÁLCULO DOS PARAFUSOS
Os parafusos devem ser dimensionados de modo que a soma de suas áreas seja
igual ou maior que Am:
Ab = (número de parafusos) x (área mínima do parafuso, pol
2)
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) (de
2 - di2) )) (eq. 2.5)
ou
Sg(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 para
juntas Metalflex e a equação 2.5 para os demais tipos de juntas.
O valor de Sg, calculado pelas equações 2.5 ou 2.6, deve ser menor que a
pressão de esmagamento máxima que a junta é capaz de resistir. Se o valor de Sg for
maior, escolher outro tipo ou, quando isto não for possível, aumentar a área da junta
ou prover o conjunto flange/junta de meios para que a força de esmagamento não
ultrapasse o máximo admissível. Os anéis internos e as guias de centralização nas
juntas Metalflex são exemplos de meios para evitar o esmagamento excessivo.
18
Tabela 2.1
Fator da junta (m) e pressão mínima de esmagamento (y)
Material da junta m y
(psi)
perfil
ou tipo
Superfície
de vedação
Coluna b0
Borracha - abaixo de 75 Shore A
 - acima de 75 Shore A
 c/reforço tela algodão
0.50
1.00
1.25
0
200
400
plana
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5) II
Papelão Hidráulico 3.2 mm espessura
 1.6 mm espessura
 0.8 mm espessura
2.00
2.75
3.50
1600
3700
6500
plana
(la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5) II
Fibra vegetal 1.75 1100 plana (la) (lb) (1c)
(1d) (4) (5)
II
Metalflex aço inox ou Monel e
enchimento de Amianto 3.00 10000
911, 913
914
(la) (1b) II
Dupla camisa metálica corrugada
Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxídáveis
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
2900
3700
4500
5500
6500
926 (la) (1b) II
Corrugada metálica Alumínio
Cobre ou latão
 Aço carbono
 Monel
 Aços inoxidáveis
2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
3700
4500
5500
6500
7600
900
(la) (1b)
(1c) (1d) II
Dupla camisa metálica lisa
Alumínio
Cobre ou latão
Aço carbono
Monel
Aços inoxidáveis
3.25
3.50
3.75
3.50
3.75
5500
6500
7600
8000
9000
923
(la) (1b)
(1c) (1d) (2) II
Metálica ranhurada Alumínio
 Cobre ou latão
 Aço carbono
 Monel
 Aços inoxidáveis
3.25
3.50
3.75
3.75
4.25
5500
6500
7600
9000
10100
941, 942
(la) (1b)
(1c) (1d) (2)
(3)
II
Metálica sólida Alumínio
 Cobre ou latão
 Aço carbono
 Monel
 Aços inoxidáveis
4.00
4.75
5.50
6.00
6.50
8800
13000
18000
21800
26000
940
(la) (1b)
(1c) (1d) (2)
(3) (4) (5)
I
Ring Joint Aço carbono
 Monel
 Aços inoxidáveis
5.50
6.00
6.50
18000
21800
26000
950, 951 (6) I
Tabela 2.2
Largura Efetiva da Junta
Largura Efetiva b0Perfil da Superfície de Vedação
Coluna I Coluna II
(1a) N / 2 N / 2
(1b) N / 2 N / 2
(1c)
(1d)
(w + T) / 2
(w + N) / 4
máx
(w + T) / 2
(w + N) / 4
máx
(2)
Ressalto
de 0.4 mm
( w + N ) / 4 ( w + 3N ) / 8
(3)
Ressalto
de 0.4 mm
N / 4 3N / 8
(4) Vide nota 1 3N / 8 7N / 16
(5) Vide nota 1 N / 4 3N / 8
(6) w / 8 _____
w <=N
w <=N
w <= N/2
ww <= N/2
19
Largura Efetiva de Esmagamento da Junta, b
b = b0 se b0 <= 6.4 mm ou b = 0.5 ( b0 )
0.5 se b0 > 6.4 mm
Nota 1: quando as ranhuras não excederem 0.4 mm de profundidade e 0.8 mm de
passo usar os perfis 1b e 1d
20
Tabela 2.2 (Continuação)
Localização da Força de Reação da Junta
5. SIMBOLOGIA
Ab = área real do parafuso na raiz da rosca ouna seção de menor área sob tensão
(pol2)
Am = área total mínima necessária para os parafusos, tomada como o maior valor
entre Am1 e Am2 (pol
2).
Am1 = área total mínima dos parafusos calculada para as condições operacionais (pol
2)
Am2 = área total mínima dos parafusos para esmagar a junta (pol
2)
b = largura efetiva da junta ou largura de contato da junta com a superfície dos
flanges (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).
P = pressão de projeto (1bs/pol2)
Sa = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura ambiente (1b/pol
2)
Sb = tensão máxima admissível nos parafusos na temperatura de operação (1b/pol
2)
Sg = pressão sobre a superfície da junta (1b/pol
2)
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
21
A força de atrito é a principal responsável pela manutenção da força de aperto
de um parafuso. Imaginando um fio de rosca “desenrolado”, podemos representá-lo
por um plano inclinado. Ao se aplicar um torque de aperto, o efeito produzido é
semelhante ao de empurrar um corpo sobre um plano inclinado, sujeito às forças
mostradas na Figura 2.2.
Figura 2.2
22
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 plano
inclinado, 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 facilidade de cálculo,
desprezamos a parcela (T/r) sen a na equação 2.8. Substituindo o valor de Fn na
equação 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 de
lubrificação, 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 de
aço bem lubrificados com óleo e grafite estão mostrados na Tabela 2.3. Os valores
baseiam-se em testes práticos. Parafusos não lubrificados apresentam
aproximadamente 50% de diferença. Diferentes lubrificantes podem dar valores
diferentes dos mostrados na Tabela 2.3, que devem ser determinados em testes
práticos.
23
6.2. TORQUE DE APERTO
Para calcular o toque de aperto devemos verificar qual o maior valor da força
de 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 2.3
PARAFUSOS OU ESTOJOS EM AÇO OU AÇO-LIGA
Diâmetro Nominal
pol
Fios por polegada Fator de Atrito
k
Área da raiz da
rosca - mm2
l/4 20 0.23 17
5/16 18 0.22 29
3/8 16 0.18 44
7/16 14 0.19 60
l/2 13 0.20 81
9/16 12 0.21 105
5/8 11 0.19 130
3/4 10 0.17 195
7/8 9 0.17 270
1 8 0.18 355
1 1/8 7 0.20 447
1 1/4 7 0.19 574
1 3/8 6 0.20 680
1 1/2 6 0.18 834
1 5/8 5 1/2 0.19 977
1 3/4 5 0.20 1125
1 7/8 5 0.21 1322
2 4 1/2 0.19 1484
7. ACABAMENTO SUPERFICIAL
Para cada tipo de junta existe um acabamento recomendado para a superfície
do flange. Este acabamento não é mandatório, mas baseia-se em resultados de
aplicações práticas bem-sucedidas.
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 é que as juntas não-metálicas
precisam ser “mordidas” pela superfície de vedação, evitando, deste modo, uma
extrusão ou a expulsão da junta pela força 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.
As juntas espiraladas Metalflex requerem um pouco de rugosidade superficial
para evitar o “deslizamento” sob pressão.
O tipo da junta vai, portanto, determinar o acabamento da superfície de
vedação, não existindo um acabamento único para atender aos diversos tipos de
juntas.
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.
7.1. ACABAMENTOS COMERCIAIS DAS FACES DOS FLANGES
As superfícies dos flanges podem variar do acabamento bruto de fundição até
o lapidado. Entretanto, o acabamento mais encontrado comercialmente para flanges
em aço é o ranhurado concêntrico ou em espiral fonográfica, conforme mostrado na
figura 2.3. Ambas são usinadas com ferramentas com, no mínimo, 1.6 mm (1/16”) de
raio 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.
24
Figura 2.3
7.2. ACABAMENTOS RECOMENDADOS
A Tabela 2.4 indica o tipo de acabamento para os tipos de juntas industriais
mais usados.
De acordo com a MSS SP-6 Standard Finishes for Contact of Pipe Flanges
and Connecting-End Flanges of Valves and Fittings, o valor Ra (Roughness
Average) está expresso em micro-metros (µm) e em micro-polegadas (µpol). Deve ser
avaliado por comparação visual com os padrões Ra da Norma ASME B46.1 e não por
instrumentos com estilete e amplificação eletrônica.
7.3. ACABAMENTO SUPERFICIAL E SELABILIDADE
A seguir, estão algumas regras que devem ser observadas ao compatibilizar o
acabamento superficial com o tipo de junta:
• O acabamento superficial tem grande influência na selabilidade.
• Uma força mínima de esmagamento deve ser atingida para fazer escoar a junta
nas irregularidades da superfície do flange. Uma junta macia (cortiça) requer uma
força de esmagamento menor que uma mais densa (papelão hidráulico).
• A força de esmagamento é proporcional à área de contato da junta com o flange.
Ela pode ser reduzida diminuindo-se a largura da junta ou sua área de contato do
flange.
• Qualquer que seja o tipo de junta ou de acabamento é importante não haver riscos
ou marcas radiais de ferramentas na superfície de vedação. Estes riscos radiais
são muitos difíceis de vedar e, quando a junta usada é metálica, isso se torna
quase impossível.
• As ranhuras fonográficas são mais difíceis de vedar que as concêntricas. A junta,
25
ao ser esmagada, deve escoar até o fundo da ranhura, para não permitir um
“canal” de vazamento de uma extremidade a outra da espiral.
• Como os materiais possuem durezas e limites de escoamento diferentes, a escolha
do tipo de acabamento da superfície do flange vai depender fundamentalmente do
material da junta.
8. PARALELISMO DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO
A tolerância para o paralelismo está mostrada na Figura 2.4. A ilustração da
direita é menos crítica, pois o aperto dos parafusos tende a corrigir o problema.
Total fora de paralelismo: ∆1 + ∆2 < = 0.4 mm
Figura 2.4
26
Tabela 2.4
Acabamento da Superfície de Vedaçãodos Flanges
Acabamento Superficial
Ra
Descrição da junta Tipo
Teadit
Seção transversal
da junta
µm µ pol
Plana não-metálica 810
820
3.2 a 6.3 125 a 250
Metálica corrugada 900 1.6 63
Metálica corrugada com
revestimento amianto
905 3.2 125
Metalflex (espiro-metálica)
911
913
914
2.0 a 6.3 80 a 250
Metalbest (dupla camisa
metálica )
920
923
926
927
929
1.6 a 2.0 63 a 80
Plana metálica 940 1.6 63
Metálica ranhurada 941 1.6 63
Metálica ranhurada com
cobertura
942 1.6 a 2.0 63 a 80
Ring-Joint metálico
950
951
RX
BX
1.6 63
9. PLANICIDADE DAS SUPERFÍCIES DE VEDAÇÃO
A variação na planicidade das superfícies de vedação (Figura 2.5) depende do
tipo de junta:
• Juntas em papelão hidráulico ou borracha: 0.8 mm.
• Juntas Metalflex: 0.4 mm.
• Juntas metálicas sólidas: 0.1 mm.
Figura 2.5
10. TIPOS DE FLANGES
Embora o projeto de flanges esteja além do objetivo deste livro, nas figuras a
seguir estão mostradas as combinações mais usadas das possíveis faces dos flanges.
10.1. FACE PLANA
Junta não confinada (Figura 2.6). As superfícies de contato de ambos os
flanges são planas. A junta pode ser do tipo RF, indo até os parafusos, ou FF,
cobrindo toda a superfície de contato. Normalmente usados em flanges de materiais
frágeis.
27
Figura 2.6
10.2. FACE RESSALTADA
Junta não confinada (Figura 2.7). As superfícies de contato são ressaltadas de
1.6 mm ou 6.4 mm. A junta abrange normalmente até os parafusos. Permite a
colocação e retirada da junta sem afastar os flanges, facilitando eventuais trabalhos de
manutenção. É o tipo mais usado em tubulações.
10.
um
a li
afa
pre
28
Figura 2.7
3. LINGÜETA E RANHURA
Junta totalmente confinada (Figura 2.8). A profundidade da ranhura é igual ou
 pouco maior que a altura da lingüeta. A ranhura é cerca de 1.6 mm mais larga que
ngüeta. A junta tem, normalmente, a mesma largura da lingüeta . É necessário
star os flanges para a colocação da junta. Este tipo de flange produz elevadas
ssões 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. A
profundidade da fêmea é igual ou menor que a altura do macho, para evitar a
possibilidade de contato direto dos flanges quando a junta é comprimida. O diâmetro
externo da fêmea é até de 1.6 mm maior que o do macho. Os flanges devem ser
afastados para montagem da junta. Nas figuras da direita e esquerda a junta está
confinada 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 a
outra possui uma ranhura onde a junta é encaixada. Usadas em aplicações onde a
distância entre os flanges deve ser precisa. Quando a junta é esmagada, os flanges
encostam. Somente as juntas de grande resiliência podem ser usadas neste tipo de
montagem. Juntas espiraladas, O-rings metálicos não sólidos, juntas ativadas pela
pressão 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 canais
com paredes em ângulo de 230. A junta é de metal sólido com perfil oval ou
octogonal, que é o mais eficiente.
Figura 2.11
11. AS NOVAS CONSTANTES DE JUNTAS
Tradicionalmente os cálculos de flanges e juntas de vedação usam as fórmulas
e valores indicados pela American Society of Mechanical Engineers (ASME),
conforme mostrado no início deste Capítulo.
A Seção VIII do Pressure Vessel and Boiler Code, publicado pela ASME,
indica os valores da pressão mínima de esmagamento “y” e do fator de manutenção
“m” para os diversos tipos de juntas. Estes valores foram determinados a partir de
trabalho experimental em 1943.
Com a introdução no mercado de juntas fabricadas a partir de novos materiais,
como o grafite flexível (Graflex), fibras sintéticas e PTFE, tornou-se necessário a
determinação dos valores de “m” e “y” para estes materiais. Em 1974 foi iniciado
pelo Pressure Vessel Research Committee (PVRC) um programa experimental para
melhor entender o comportamento de uma união flangeada, já que não havia nenhuma
teoria analítica que permitisse determinar este comportamento. O trabalho foi
patrocinado por mais de trinta instituições, entre elas a ASME, American Petroleum
Institute (API), American Society for Testing Materials (ASTM) e Fluid Sealing
Association (FSA). A Escola Politécnica da Universidade de Montreal, Canadá, foi
contratada para realizar os testes, apresentar resultados e sugestões.
No decorrer do trabalho verificou-se não ser possível a determinação de
valores de “m” e “y” para os novos materiais. Também foi constatado que os
valores para os materiais tradicionais não eram consistentes com os resultados obtidos
nas experiências.
Os pesquisadores optaram por desenvolver , a partir da base experimental,
nova metodologia para o cálculo de juntas que fosse coerente com os resultados
31
práticos então obtidos. Até a edição deste livro a ASME ainda não havia publicado a
nova metodologia de cálculo baseada nas constantes
11.1. COMO FORAM REALIZADOS OS ENSAIOS
Foram escolhidos para a pesquisa juntas que melhor representassem as
aplicações industriais:
• Metálicas: planas (940) e ranhuradas (941) em aço carbono, cobre
recozido 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.
Mantendo Sg constante a pressão é elevada até atingir 100 psi. Neste
instante o vazamento Lrm é medido. O mesmo procedimento é
repetido para 200 e 400 psi.
• Em seguida o aperto da junta é reduzido (parte B da curva) mantendo
a pressão do fluido constante em 100, 200 e 400 psi, o vazamento é
medido em intervalos regulares. O aperto é reduzido até o vazamento
exceder a capacidade de leitura do aparelho.
A junta é novamente comprimida até atingir valor mais elevado de Sg,
repetindo o procedimento até atingir o esmagamento máximo recomendado para a
junta em teste.
Se a pressão do fluido for colocada em função do vazamento em massa para
cada valor da pressão de esmagamento temos o gráfico da Figura 2.14.
Em paralelo foram também realizados ensaios para determinar o efeito do
acabamento da superfície de vedação. Conclui-se que, embora ele afete a selabilidade,
outros fatores, como o do tipo de junta, o esmagamento inicial e a capacidade da junta
em resistir as condições operacionais são mais importantes que pequenas variações no
acabamento da superfície de vedação.
32
Figura 2.13
Figura 2.14
Dos trabalhos experimentais realizados pela Universidade de Montreal foram
tiradas várias conclusões entre as quais destacam-se:
• As juntas apresentam um comportamento similar não importando o
tipo ou material.
• A selabilidade é uma função direta do aperto inicial a que a junta é
submetida. Quanto maior este aperto melhor a selabilidade.
• Foi sugerido a introdução do Parâmetro de Aperto (Tightness
Parameter) Tp, adimensional, como a melhor forma de representar o
comportamento dos diversos tipos de juntas.
• 
Tp = (P/P*)x (Lrm*/ (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)
Lrm* = vazamento em massa de referência, 1 mg/seg-mm.
Normalmente tomado para uma junta com 150mm de
diâmetro externo.
Dt = diâmetro externo da junta (mm)
O Parâmetro de Aperto pode ser interpretado como: a pressão necessária para
provocar um certo nível de vazamento. Por exemplo, o valor de Tp igual a 100
significa que é necessário uma pressão de 100 atmosferas (1470 psi ou 10.1 MPa)
33
para atingir um vazamento de 1 mg/seg-mm em uma junta com 150mm de diâmetro
externo.
Colocando em escala log-log os valores experimentais do Parâmetro de Aperto
temos o gráfico da Figura 2.15.
Figura 2.15
Do gráfico podemos estabelecer as “Constantes da Junta”, que, obtidas
experimentalmente, permitem determinar o comportamento da junta. As constantes
são:
• Gb = ponto de interseção da linha de esmagamento inicial com o
eixo 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 de
juntas.
34
35
Tabela 2.5
Constantes de Juntas
Material da Junta Gb
(MPa)
a Gs
(MPa)
Papelão hidráulico com fibra de amianto
1.6 mm espessura
3.2 mm espessura
17.240
2.759
0.150
0.380
0.807
0.690
Papelão hidráulico com 1.6 mm espessura
Teadit NA 1002
Teadit NA 1005
Teadit NA 1100
0.938
0.967
0.903
0.45
0.45
0.44
5 E-4
1 E-4
5.4 E-3
Lâmina de PTFE expandido Quimflex SH
1.6 mm espessura 2.945 0.313 3 E-4
Junta de PTFE expandido Quimflex 8.786 0.193 1.8 E-14
Lâmina de PTFE reforçado (TF 1570 e TF 1580 ) 1.517 0.400 3.448 E-5
Lâmina de Grafite Expandido (Graflex)
Sem reforço (TJB)
Com reforço chapa perfurada aço inoxidável (TJE)
Com reforço chapa lisa de aço inoxidável (TJR)
Com reforço de filme poliéster (TJP)
6.690
9.655
5.628
6.690
0.384
0.324
0.377
0.384
3.448 E-4
6.897 E-5
4.552 E-4
3.448 E-4
Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e Graflex
Sem anel interno ( tipo 913 )
Com anel interno ( tipo 913 M )
15.862
17.448
0.237
0.241
0.090
0.028
Junta espirometalica Metalflex em aço inoxidável e PTFE
Sem anel interno ( tipo 913 )
Com anel interno ( tipo 913 M )
31.034
15.724
0.140
0.190
0.483
0.462
Junta dupla camisa Metalbest em aço carbono e enchimento
em Graflex
Lisa ( tipo 923 )
Corrugada ( tipo 926 )
20.000
58.621
0.230
0.134
0.103
1.586
Junta metálica lisa ( tipo 940 )
Alumínio
Cobre recozido ou latão
10.517
34.483
0.240
0.133
1.379
1.779
A figura 2.16 mostra o gráfico de uma junta espiralada tipo 913 com aço inox
e Graflex.
Figura 2.16
11.2. CLASSE DE APERTO
Um dos conceitos mais importantes introduzidos pelos estudos do PVRC é o
da Classe de Aperto. Como não é possível termos uma vedação perfeita como sugeria
os antigos valores de m e y os pesquisadores sugeriram a introdução de Classes de
Aperto que correspondem a três níveis de vazamento máximo aceitável para a
aplicação.
Tabela 2.6
Classe de Aperto
Classe de Aperto Vazamento ( mg / seg-mm ) Constante de Aperto C
Ar, água 0.2 ( 1/5 ) 0.1
Standard 0.002 ( 1/500 ) 1.0
Apertada 0.000 02 ( 1/ 50 000 ) 10.0
É provável que futuramente haja uma classificação dos diferentes fluidos nas
classes de vazamento levando-se em consideração os danos ao meio ambiente, riscos
de incêndio, explosão etc.
As autoridades encarregadas da defesa do meio ambiente de alguns países já
0.01
0.10
1.00
10.00
100.00
1000.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 10000
Gb
Gs
a
Tp
Sg
MPa
36
estão estabelecendo níveis máximos de vazamentos aceitáveis.
37
Podemos visualizar os valores propostos fazendo um exemplo prático. Se
tomarmos uma junta espiral para flange ASME B16.5 de 4 polegadas de diâmetro
nominal e classe de pressão 150 psi, padrão ASME B16.20 com aperto na classe de
vazamento standard de 0.002 mg/seg.mm temos:
vazamento (Lrm) = 0.002 x diâmetro externo
Lrm = 0.002 x 149.4 = 0.2988 mg/seg = 1.076 g/hora
Como vazamentos em massa são de visualização difícil, abaixo estão tabelas
práticas para melhor entendimento.
Tabela 2.7
Equivalência volumétrica
Equivalência volumétrica
Fluido Massa - mg / seg Volume - l / h
Água 1 0.036
Nitrogênio 1 3.200
Hélio 1 22.140
Tabela 2.8
Equivalência em bolhas
Vazamento Volume equivalente Equivalente em bolhas
10-1 mg / seg 1 ml a cada 10 segundos Fluxo constante
10-2 mg / seg 1 ml a cada 100 segundos 10 bolhas por segundo
10-3 mg / seg 3 ml por hora 1 bolha por segundo
10-4 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 parafuso
mesmo em situações onde o torque é aplicado de forma controlada. O PVRC sugeriu
a introdução de um fator de eficiência de aperto diretamente relacionado com o
método usado para aplicar a força de esmagamento. Os valores da eficiência do aperto
estão na Tabela 2.9.
Tabela 2.9
Eficiência do aperto
Método de aperto Eficiência do aperto “Ae”
Torquímetro de impacto ou alavanca 0.75
Torque aplicado com precisão ( ± 3 % ) 0.85
Tensionamento direto e simultâneo 0.95
Medição direta da tensão ou elongação 1.00
38
11.4. PROCEDIMENTO DE CÁLCULO MÉTODO PVRC
O método proposto pelo PVRC apresenta várias simplificações para facilitar os
cálculos. Entretanto, estas simplificações podem provocar grandes variações no
cálculo. 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 da
Teadit Indústria e Comércio. O mesmo autor apresentou outro trabalho no Sealing
Technical Symposium, Nashville, TN, April 1998, onde mostra o comportamento das
juntas comparando os resultados experimentais com valores previstos nos métodos de
cálculo propostos. Cópias destas publicações podem ser solicitadas à Teadit no
endereço indicado no início deste livro.
Nota importante: na época da publicação da Terceira Edição deste livro o
método proposto pelo PVRC ainda não estava aprovado pela ASME. O seu uso deve
ser cuidadosamente analisado para evitar danos pessoais e materiais provenientes das
incertezas que ainda podem existir na sua aplicação.
• Determinar na Tabela 2.5, as constantes Gb, a, e Gs para a junta que vai
ser usada
• Determinar na Tabela 2.6, para a Classe de Aperto, e a Constante de
Aperto, C
• Determinar na Tabela 2.9, a eficiência de montagem, Ae, de acordo com
a 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 de
operação: Sb
• Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, de acordo
com o Código ASME:
Ai = ( π /4 ) G
2
G = de- 2b
b = .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 deve
ser atingido durante a montagem da junta para assegurar que o valor de
Tp 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 Sb
é 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 pressão
é necessária para resistir à força hidrostática e manter uma pressão na
junta 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:
Sya = (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 )( Sya / 1.5 )] - Pd (Ai / Ag)
 onde Ag é a área de contato da junta com a superfície de vedação do
flange
• Calcular a força mínima de esmagamento:
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag )
onde Smo é a o maior valor de Sm1, Sm2 ou 2 Pd
• Calcular a área resistiva mínima dos parafusos:
Am = Wmo / Sb
40
• Número de parafusos:
A área real dos parafusos, Ab, deve ser igual ou maior que Am. Para isso
é necessário escolher um número de parafusos tal que a soma das suas
áreas seja igual ou maior do que Am
11.5. EXEMPLO DE CÁLCULO PELO MÉTODO PVRC
Junta espiralada diâmetro nominal 6 polegadas, classe de pressão 300 psi,
dimensões conforme Norma ASME B16.20, com espiral em aço inoxidável,
enchimento em Graflex e anel externo em aço carbono bicromatizado. Flange com 12
parafusos de diâmetro 1 polegada em ASTM AS193-B7.
• Pressão de projeto: 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 MPa
a = 0.237
Gs = 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 mm
di = 182.6 mm
• Área efetiva de atuação da pressão interna, Ai:
Ai = ( π /4 ) G
2 = 29711.878 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
bo = 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:
Sya = [ Gb/Ae ] ( Tpa )
a = 59.069 MPa
• Calcular a pressão de esmagamento de projeto da junta:
Sm2 = [( Sb / Sa )( Sya / 1.5 )] - Pd (Ai / Ag) = 19.759 MPa
• Força mínima de esmagamento:
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag )
onde Smo é a o maior valor de
Sm1, = 15.171
Sm2 = 19.759
2 Pd = 4
Wmo = ( Pd Ai ) + ( Smo Ag ) = 203 089 N
12. ESMAGAMENTO MÁXIMO
Nas Seções 4 e 11 deste Capítulo estão os métodos para calcular a força de
esmagamento mínima da junta para assegurar uma vedação adequada. Entretanto,
conforme os estudos do PVRC quanto maior o aperto maior a selabilidade, portanto, é
interessante saber qual o valor da força de aperto máxima. Fazendo-se a instalação
com o aperto próximo do máximo tira-se proveito da possibilidade de uma maior
selabilidade.
Um problema freqüentemente encontrado são juntas danificadas por excesso
de aperto. Para todos os tipos de juntas é possível estabelecer qual a pressão máxima
de esmagamento, este valor não deve ser superado na instalação sob pena de danificar
a junta.
42
12.1 CÁLCULO DA FORÇA MÁXIMA DE APERTO
A seguir está descrito método para calcular o aperto máximo admissível pela
junta e pelos parafusos.
• Calcular a área de contato da junta com o flange (área de esmagamento),
Ag.
• Calcular a área efetiva de atuação da pressão do fluido, Ai, de acordo
com o Código ASME:
Ai = ( π /4 ) G
2
G = de - 2b
b = .5 ( b ) 0.5 ou b = b0 se b0 for menor que 6.4 mm
b0 = 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 sob
tensão, Np é o número de parafusos e Sa é a tensão máxima admissível
nos parafusos na temperatura ambiente.
• Calcular a pressão de esmagamento da junta, Sya:
Sya = Wdisp / Ag
• Determinar a máxima pressão de esmagamento para a junta de acordo
com a recomendação do fabricante, Sym.
• Estabelecer como a pressão de esmagamento máxima, Sys, o menor valor
entre Sya e Sym.
• Calcular a força de esmagamento máxima, Wmax:
Wmax = Sys Ag
• Calcular a força de aperto mínimo Wmo de acordo com as Seções 4 ou 11
deste Capítulo.
43
• Se o valor de Wmax for menor do que Wmo a combinação das juntas e
parafusos não é adequada para a aplicação.
• Se Wmax for maior do que Wmo a combinação junta e parafusos é
satisfatória.
• Com o valor da força de aperto máxima conhecido é possível então
determinar se todas as demais tensões estão dentro dos limites
estabelecidos pelo Código ASME. Esta verificação está além dos
objetivos 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 mm
di = 182.6 mm
• Área efetiva de atuação da pressão do fluido:
Ai = ( π /4 ) G
2 = 29711.8 mm2
G = (de - 3.2) - 2b = 194.50 mm
b = b0 = 5.95mm
bo = 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, Sya:
Sya = Wdisp / Ag = 807 024 / 7271 = 110.992 MPa
• Pressão de esmagamento máxima recomendada para a junta:
 Sym = 210 MPa
44
• Pressão de esmagamento máxima, menor valor entre Sya e Sym:
 Sys = 110 MPa
• Calcular a força de esmagamento máxima, Wmax:
Wmax = Sys Ag = 110 x 7271 = 799 810 N
• Força de aperto mínimo, conforme Seção 11.5:
 Wmo = 203 089 N
• Como o valor de Wmax é maior Wmo a combinação das juntas e parafusos
é adequada para a aplicação.
• Com os valores das forças máxima e mínima é possível calcular os
valores dos torques máximo e mínimo:
Tmin = k Wmo dp / Np = 0.2 x 203 089 x 0.0254 / 12 = 85.97 N-m
Tmax = k Wmax dp / Np = 0.2 x 799 810 x 0.0254 / 12 = 338.58 N-m
45
CAPÍTULO
 3
MATERIAIS
PARA 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 aparecem
freqüentemente.
É impraticável listar e descrever todos os materiais. Por esta razão, foram
selecionados os materiais mais usados com as suas características básicas. Fazendo-se
necessário um aprofundamento maior, recomenda-se consultar o fabricante.
As quatro condições básicas que devem ser observadas ao selecionar o
material 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 concentração
torna 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 e
água pelo ponto de condensação, comum em gases provenientes de
combustão, pode provocar a formação de condensados extremamente
corrosivos.
Em situações críticas são necessários testes em laboratório para determinar,
nas condições de operação, a compatibilidade do material da junta com o fluido.
Ao iniciar o projeto de uma junta, uma avaliação total deve ser efetuada,
começando pelo tipo de flange, força dos parafusos, força mínima de esmagamento
etc. Todas as etapas devem ser seguidas até a definição do tipo e do material da junta.
Geralmente, a seleção de uma junta pode ser simplificada usando o Fator de Serviço,
conforme mostrado a seguir.
2. FATOR P X T OU FATOR DE SERVIÇO
O Fator de Serviço ou fator Pressão x Temperatura ( P x T ) é um bom ponto
de partida para selecionar o material de uma junta. Ele é obtido multiplicando-se o
valor da pressão em kgf/cm2 pela temperatura em graus centígrados e comparando-se
o resultado com os valores da tabela a seguir. Se o valor for maior que 25 000, deve
ser escolhida uma junta metálica.
Tabela 3.1
Fator de Serviço
P X T Temperatura oC Material da Junta
máximo máxima
 530 150 Borracha
 1150 120 Fibra vegetal
 2700 250 PTFE
15000 540 Papelão hidráulico
 25000 590 Papelão hidráulico com tela metálica
Os limites de temperaturas e os valores de P x T não podem ser tomados como
absolutos. As condições de cada caso, tais como variação nos tipos de matéria-prima,
projeto de flanges e outras particularidades de cada aplicação podem modificar estes
valores.
Nota importante: as recomendações deste Capítulo são genéricas, e as
condições particulares de cada caso devem ser avaliadas cuidadosamente.
3. PAPELÃO HIDRÁULICO
Desde a sua introdução, no final do século passado, o Papelão Hidráulico tem
sido o material mais usado para vedação de flanges. Possui características de
selabilidade em larga faixa de condições operacionais. Devido à sua importância no
campo da vedação industrial, o Capítulo 4 deste livro é inteiramente dedicado às
juntas de Papelão Hidráulico.
47
4. POLITETRAFLUORETILENO ( PTFE )
Desenvolvido pela Du Pont, que o comercializa com a marca Teflon, o PTFE
nas suas diferentes formas é um dos materiais mais usados em juntas industriais.
Devido à sua crescente importância o Capítulo 5 deste livro cobre várias alternativas
de juntas com PTFE.
5. GRAFITE FLEXÍVEL GRAFLEX® 
Produzido a partir da expansão e calandragem da grafite natural, possui entre
95% e 99% de pureza.
Flocos de grafite são tratados com ácido, neutralizados com água e secados até
determinado nível de umidade. Este processo deixa água entre os grãos de grafite. Em
seguida, os flocos são submetidos a elevadas temperaturas, e a água, ao vaporizar,
“explode” os flocos, que atingem volumes de 200 ou mais vezes o original. Estes
flocos expandidos são calandrados, sem nenhum aditivo ou ligante, produzindo folhas
de material flexível.
A grafite flexível apresenta reduzido creep, definido como uma deformação
plástica contínua de um material submetido a pressão. Portanto, a perda da força dos
parafusos é reduzida, eliminando reapertos freqüentes.
Devido às suas características, a grafite flexível é um dos materiais de vedação
mais seguros. Sua capacidade de selabilidade, mesmo nos ambientes mais agressivos
e em elevadas temperaturas, tem sido amplamente comprovada. Possui excelente
resistência aos ácidos, soluções alcalinas e compostos orgânicos. Entretanto, em
atmosferas oxidantes e temperaturas acima de 450o C, o seu uso deve ser
cuidadosamente analisado. Quando o carbono é aquecido em presença do oxigênio há
formação de dióxido de carbono (CO2). O resultado desta reação é uma redução da
massa de material. Limites de temperatura: - 240o C a 3000o C, em atmosfera neutra
ou 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® são
fornecidas com reforço de aço inoxidável 316 ou filme plástico. As dimensões são
1000 x 1000 mm e as espessuras são 0.8 mm, 1.6 mm e 3.2 mm. As recomendações
de aplicação estão na Tabela 3.2. Quando usar juntas fabricadas a partir de placas de
Graflex® com reforço, é necessário verificar também a compatibilidade do fluido com
o reforço.
48
Tabela 3.2
Tipos de Placas de Graflex®
Tipo TJR TJE TJP
Reforço lâmina lisa de aço
inoxidável 316L
lâmina perfurada de aço
inoxidável 316L
filme poliéster
Aplicação serviços gerais,
vapor,
hidrocarbonetos
serviços gerais, vapor,
fluido térmico,
hidrocarbonetos
serviços gerais,
flanges frágeis em
geral
Tabela 3.3
Temperaturas de Trabalho
 Temperatura oC
Máxima
Meio Mínima TJR TJE TJP
Neutro / redutor -240 870 870 3 000
Oxidante -240 450 450 450
Vapor -240 650 650 Não
recomendado
Os valores de “m” e “y” e das constantes para cálculo para cada tipo de Placa
de Graflex estão na Tabela 3.4.
Tabela 3.4
Valores para Cálculo
Tipo TJR TJE TJP
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) 4.555 E-4 6.897 E-5 3.448 E-4
Pressão de esmagamento
máxima (MPa)
165 165 165
5.2. FITAS DE GRAFLEX®
O Graflex® também é fornecido em fitas com ou sem adesivo, lisa ou
corrugada na espessura de 0.4 mm, os tipos e condições de fornecimento estão na
Tabela 3.5.
49
Tabela 3.5
Fitas Graflex®
Tipo TJI TJH TJZ
Apresentação fita lisa com adesivo fita corrugada com
adesivo
fita corrugada sem
adesivo
Aplicação vedação de conexões
roscadas
moldada sobre a
superfície de vedação
dos flanges
enrolada e prensada
em hastes de válvulas
e anéis pré-moldados
Rolos com 12.7 x 8 000 ou 25.4
x 15 000 mm
12.7 x 8 000 ou 25.4 x
15 000 mm
6.4 ou 12.7 x 8 000 e
19.1 ou 25.4 x 15000
6. ELASTÔMEROS
Materiais bastante empregados na fabricação de juntas, em virtude das suas
características de selabilidade. Existem no mercado diversos tipos de polímeros e
formulações, permitindo uma grande variação na escolha.
6.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
As principais características que tornam a borracha um bom material para
juntas são:
• Resiliência: a borracha é um material com elevada resiliência. Sendo bastante
elástico, preenche as imperfeições dos flanges, mesmo com pequena força de
aperto.
• Polímeros: há diversidade de polímeros com diferentes características físicas e
químicas.
• Combinação de polímeros: a combinação de vários polímeros em uma formulação
permite obter diferentes características físicas e químicas, como resistência à
tração ou a produtos químicos, dureza etc.
• Variedade: chapas ou lençóis com diferentes espessuras, cores, larguras,
comprimento e acabamentos superficiais podem ser fabricados para atender às
necessidades de cada caso.
6.2. PROCESSO DE SELEÇÃO
Em juntas industriais os Elastômeros normalmente são utilizados em baixas
pressões e temperatura. Para melhorar a resistência mecânica, reforços com uma ou
mais camadas de lona de algodão podem ser empregados. A dureza normal para
juntas 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 os
Elastômeros mais utilizados, que estão relacionados a seguir. O código entre
parênteses é a designação ASTM.
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 acentuado
envelhecimento devido ao ataque pelo ozônio; não recomendada para uso em locais
expostos ao sol ou ao oxigênio; tem grande resistência mecânica e ao desgaste por
atrito. Níveis de temperatura bastante limitados : de -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 e
solventes clorados; possui pouca resistência ao ozônio e à maioria dos
hidrocarbonetos. 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 aos
gases; recomendada para uso em gasolina e solventes não aromáticos; tem pouca
resistência aos agentes oxidantes fortes e hidrocarbonetos aromáticos e clorados.
Limites de temperatura de -50oC a 120oC.
6.6. NITRÍLICA (NBR)
Também conhecida como Buna-N. Possui boa resistência aos óleos, solventes,
hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos e gasolina. Pouca resistência aos agentes
oxidantes fortes, hidrocarbonetos clorados, cetonas e ésteres. Limites de temperatura
de -50oC a 120oC.
6.7. FLUORELASTÔMERO (CFM, FVSI, FPM)
Mais conhecido como Viton, seu nome comercial. Possui excelente resistência
aos ácidos fortes, óleos , gasolina, solventes clorados e hidrocarbonetos alifáticos e
aromáticos. Não recomendada para uso com aminos, ésteres, cetonas e vapor. Limites
de temperatura de -40oC a 230oC.
6.8. SILICONE (SI)
A borracha silicone possui excelente resistência ao envelhecimento, não sendo
afetada pela luz solar ou ozônio, por isso muito usada em ar quente. Tem pouca
resistência mecânica, aos hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e ao vapor. Possui
limites de temperatura mais amplos, de -100oC a 260oC.
6.9. ETILENO-PROPILENO (EPDM)
Elastômero com boa resistência ao ozônio, vapor, ácidos fortes e álcalis. Não
recomendado para uso com solventes e hidrocarbonetos aromáticos. Limites de
temperatura de -50oC a 120oC.
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 260oC.
7. FIBRA CELULOSE
A folha de fibra de celulose, muito conhecida pelo nome comercial
Velumóide, é fabricada a partir de celulose aglomerada com cola e glicerina. É muito
usada na vedação de produtos de petróleo, gases e vários solventes. Disponível em
rolos com espessura de 0.5mm a 1.6mm. Limite máximo de temperatura 120oC.
8. CORTIÇA
Grãos de cortiça são aglomerados com borracha para obter a compressibilidade
da cortiça, com as vantagens da borracha sintética. Usada largamente quando a força
de aperto é limitada, como em flanges de chapa fina estampada ou de material frágil
como cerâmica e vidro. Recomendada para uso com água, óleos lubrificantes e outros
derivados de petróleo em pressões até 3 bar e temperatura até 120oC. Possui pouca
resistência ao envelhecimento e não deve ser usada em ácidos inorgânicos, álcalis e
soluções oxidantes.
9. TECIDOS E FITAS
Tecidos de amianto ou fibra de vidro impregnados com um Elastômero são
bastante usados em juntas industriais. O fio do tecido pode, para elevar a sua
resistência mecânica, ter reforço de fio metálico, como o latão ou aço inox. As
espessuras vão de 0.8mm (l/32”) a 3.2mm (1/8”). Espessuras maiores são obtidas
dobrando uma camada sobre a outra.
Os Elastômeros mais usados na impregnação de tecidos são: borracha estireno-
butadieno (SBR), Neoprene, Viton e Silicone.
9.1. TECIDOS DE AMIANTO
Os tecidos de amianto impregnados normalmente possuem 75% de amianto e
25% de outras fibras, como o Rayon ou algodão. Esta combinação é feita para
melhorar as propriedades mecânicas e facilitar a fabricação, com sensível redução de
custo.
9.2. TECIDOS DE FIBRA DE VIDRO
Os tecidos de fibra de vidro são fabricados a partir de dois tipos de fios:
• Filamento contínuo.
• Texturizado.
52
Os tecidos feitos a partir de fio de filamento contínuo possuem espessura
reduzida e, conseqüentemente, menor resistência mecânica.
Os tecidos com fio Texturizado, processo que eleva o volume do fio, possuem
maior resistência mecânica, por isso, mais usado em juntas industriais.
9.3. JUNTAS DE TECIDOS E FITAS
Os tecidos e fitas são dobrados e moldados em forma de juntas. Se necessário
para atingir a espessura desejada podem ser dobrados e colados em várias camadas.
Estas juntas são usadas principalmente nas portas de visitas de caldeiras
(manhole e handhole). Elas podem ser circulares, ovais, quadradas ou de outras
formas. São também usadas em fornos, fornalhas, autoclaves, portas de acesso e
painéis de equipamentos.
9.4. FITA TADPOLE
Os tecidos podem ser enrolados em volta de um núcleo, normalmente uma
gaxeta de amianto ou fibra de vidro, conforme mostrado na figura 3.2. O tecido pode
ter ou não impregnação de Elastômeros. A junta com esta forma é conhecida como
“tadpole”.
O tecido se estende além do núcleo, formando uma fita plana que pode ter
furos de fixação. A seção circular oferece boa vedação em superfícies irregulares
sujeitas a aberturas e fechamento 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, é
empregado como enchimento de juntas semi-metálicas devido à sua
compressibilidade e resistência térmica. Também é recomendado para a fabricação de
juntas para dutos de gases quentes e baixas pressões. Temperatura limite de operação
contínua 800o C.
53
11. PAPELÃO ISOLIT HT
Devido às restrições ao manuseio do amianto, o Isolit HT é a alternativa ao
papelão de amianto, com desempenho similar. Composto de fibra cerâmica com até
5% de fibras orgânicas, que aumentam a sua resistência mecânica. Quando exposto a
temperaturas acima de 200oC estas substâncias orgânicas carbonizam, resultando em
material 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 de
gases quentes e baixa pressão. Material também empregado como enchimento em
juntas 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 é
semelhante ao de fabricação de papel. Fibras sintéticas, orgânicas ou minerais são
batidas com ligantes em misturadores, que as “abrem”, propiciando uma maior área
de contato com os ligantes. Esta maior área de contato aumenta a resistência mecânica
do 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 em
aplicações industriais, exceto como enchimento de juntas semi-metálicas para baixas
temperaturas.
Os materiais produzidos pelo processo BA são disponíveis em bobinas de até
1200mm de largura, com espessuras de 0.3 mm a 1.5 mm.
14. PAPELÃO TEAPLAC
Papelões para isolamento térmico sem Amianto Teaplac 450 e Teaplac 850 são
usados na fabricação de juntas para usos em elevadas temperaturas e baixas pressões.
54
ANEXO 3.1
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX®
Fluidos Concentração % Temperatura máxima oC
Acetato de Monovinil todas Todas
Acetato Isopropílico 100 Todas
Acetona 0 - 100 Todas
Ácido Acético todas Todas
Ácido Arsênico todas Todas
Ácido Benzilsulfônico 60 Todas
Ácido Bórico todas Todas
Ácido Brômico todas Todas
Ácido Carbônico todasTodas
Ácido Cítrico todas Todas
Ácido Clorídrico todas Todas
Ácido Dicloropropiônico 90 – 100 não recomendado
Ácido Esteárico 100 Todas
Ácido Fluorídrico todas Todas
Ácido Fluorsilício 0 a 20 Todas
Ácido Fólico todas Todas
Ácido Fórmico todas Todas
Ácido Fosfórico 0 a 85 Todas
Ácido Graxo todas Todas
Ácido Lático todas Todas
Ácido Monocloroacético 100 Todas
Ácido Nítrico todas não recomendado
Ácido Oléico 100 Todas
Ácido Oxálico todas Todas
Ácido Sulfúrico 0 a 70 Todas
Ácido Sulfúrico maior que 70 não recomendado
Ácido Sulfuroso todas Todas
Ácido Tartárico todas Todas
Água Boronatada - Todas
Água Deaerada - Todas
Água Mercaptana saturada Todas
Álcool Isopropílico 0 - 100 Todas
Álcool Amílico 100 Todas
Álcool Butílico 100 Todas
Álcool Etílico 0 - 100 Todas
55
ANEXO 3.1 (Continuação)
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX®
Fluidos Concentração % Temperatura máxima oC
Álcool metílico 0 - 100 650
Anidrido acetico 100 Todas
Anilina 100 Todas
Ar - 450
Benzeno 100 Todas
Biflureto de Amônia todas Todas
Bromo todas não recomendado
Cellosolve Butílico 0 - 100 Todas
Cellosolve Solvente todas Todas
Cloreto Cúprico todas Todas
Cloreto de Alumímio todas Todas
Clorato de Cálcio todas não recomendado
Cloreto de Estanho todas Todas
Cloreto de Etila todas Todas
Cloreto de Níquel todas Todas
Cloreto de Sódio todas Todas
Cloreto de Zinco todas Todas
Cloreto Férrico todas Todas
Cloreto Ferroso todas Todas
Clorito de Sódio 0 - 4 não recomendado
Cloro seco 100 Todas
Cloroetilbenzeno 100 Todas
Clorofórmio 100 Todas
Dibromo Etileno 100 Todas
Dicloro Etileno 100 Todas
Dietanolamina todas Todas
Dioxano 0 - 100 Todas
Dióxido de Enxofre todas Todas
Éter isopropílico 100 Todas
Etila todas Todas
Etileno Cloridina 0 - 8 Todas
Etileno Glicol todas Todas
Fluidos para transferência
de calor (todos)
- Todas
Fluidos refrigerantes todas Todas
56
ANEXO 3.1 (Continuação)
COMPATIBILIDADE QUÍMICA DO GRAFLEX®
Fluidos Concentração % Temperatura máxima oC
Fluor todas não recomendado
Gasolina - Todas
Glicerina 0 - 100 Todas
Hexaclorobenzeno 100 Todas
Hidrato de Cloral - Todas
Hidrocloreto de Anilina 0 - 60 Todas
Hidróxido de Alumínio todas Todas
Hidróxido de Amônia todas Todas
Hidróxido de Sódio todas Todas
Hipocloreto de Cálcio todas não recomendado
Hipoclorito de Sódio todas não recomendado
Iodo todas não recomendado
Manitol todas Todas
Metil-isobutil-cetona 100 Todas
Monocloreto de Enxofre 100 Todas
Monoclorobenzeno 100 Todas
Monoetanolamina todas Todas
Octanol 100 Todas
Paradiclorobenzeno 100 Todas
Paraldeído 100 Todas
Querosene - Todas
Sulfato de Amônia todas Todas
Sulfato de Cobre todas Todas
Sulfato de Ferro todas Todas
Sulfato de Manganês todas Todas
Sulfato de Níquel todas Todas
Sulfato de Zinco todas Todas
Tetracloreto de Carbono 100 Todas
Tetracloroetano 100 Todas
Ticloreto de Arsênio 100 Todas
Tiocianato de Amonia 0 – 63 Todas
Tricloreto de Fósforo 100 Todas
Tricloroetileno 100 Todas
Vapor - 650
Xileno todas Todas
57
ANEXO 3.2
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
1: boa resistência 3: sem informação
2: resistência regular 4: pouca resistência
NBR: nitrílica SBR: stireno-butadieno
FE : fluorelastômero NR : natural
CR : cloroprene SI : silicone
Fluido NBR FE CR SBR NR SI
acetaldeído 3 4 3 3 2 2
acetato de alumínio 2 4 2 4 1 4
acetato de butila 4 4 4 4 4 4
acetado de etila 4 4 4 4 4 2
acetado de potássio 2 4 2 4 1 4
acetileno 1 1 2 2 2 2
acetona 4 4 2 4 4 4
ácido acético 5% 2 1 1 2 2 1
ácido acético glacial 2 4 2 2 2 2
ácido benzóico 4 1 4 4 4 4
ácido bórico 1 1 1 1 1 1
ácido butírico 4 2 4 4 3 3
ácido cítrico 1 1 1 1 1 1
ácido clorídrico (concentrado) 4 1 4 4 4 4
ácido clorídrico (diluído) 3 1 1 3 3 4
ácido crômico 4 1 4 4 4 3
ácido fluorídrico (concentrado) 4 1 4 4 4 4
ácido fluorídrico (diluído) 4 1 1 2 4 4
ácido fosfórico concentrado 4 1 1 3 3 3
ácido fosfórico diluído 4 1 1 2 2 2
Ácido lático 1 1 1 1 1 3
Ácido maleico 4 1 4 4 4 3
ácido nítrico concentrado 4 1 4 4 4 4
ácido nítrico diluído 4 1 2 4 4 4
ácido nítrico fumegante 4 2 4 4 4 4
ácido oléico 3 2 2 4 4 4
ácido oxálico 2 1 2 2 2 2
ácido palmítico 1 1 2 2 2 4
ácido salicílico 2 1 3 2 1 3
58
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido NBR FE CR SBR NR SI
ácido sulfúrico concentrado 4 1 4 4 4 4
ácido sulfúrico diluído 4 1 2 3 3 4
ácido sulfúrico fumegante 4 1 4 4 4 4
ácido sulfuroso 2 1 2 2 2 4
ácido tânico 1 1 1 2 1 2
ácido tartárico 1 1 1 2 1 1
ácidos graxos 2 1 2 4 3 3
água do mar 1 3 2 1 1 1
água potável 1 1 1 1 1 1
alcatrão 1 1 2 4 4 4
álcool butílico (butanol) 1 1 1 1 1 2
álcool de madeira 1 4 1 1 1 1
álcool isopropílico 2 1 1 2 1 1
álcool propílico 1 1 1 1 1 1
amônia líquida (anidra) 2 4 1 4 4 2
amônia quente (gás) 4 4 2 4 4 1
amônia fria (gás) 1 4 1 1 1 1
anilina 4 1 4 4 4 4
ar até 100’C 1 1 1 2 2 1
ar até 150’C 2 1 2 4 4 1
ar até 200’C 4 1 4 4 4 1
ar até 250’C 4 3 4 4 4 2
benzeno 4 2 4 4 4 4
bicarbonato de sódio 1 1 1 1 1 1
bórax 2 1 1 2 2 2
café 1 1 1 1 1 1
carbonato de amônia 4 3 1 3 3 3
carbonato de cálcio 1 1 1 1 1 1
carbonato de sódio 1 1 1 1 1 1
cerveja 1 1 1 1 1 1
cianeto de potássio 1 1 1 1 1 1
ciclo-hexanol 2 1 2 4 4 4
cloreto de alumínio 1 1 1 1 1 2
cloreto de amônia 1 3 1 1 1 3
cloreto de bário 1 1 1 1 1 1
cloreto de cálcio 1 1 1 1 1 1
cloreto de etila 1 1 2 2 1 4
59
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido NBR FE CR SBR NR SI
cloreto de etileno 4 1 4 4 4 4
cloreto de magnésio 1 1 1 1 1 1
cloreto de metileno 4 2 4 4 4 4
cloreto de potássio 1 1 1 1 1 1
cloreto de sódio 1 1 1 1 1 1
cloro (seco) 4 1 2 4 4 4
cloro (úmido) 3 1 4 3 3 3
clorofórmio 4 1 4 4 4 4
decalin 4 1 4 4 4 4
dibutil ftalato 4 2 4 4 4 3
dióxido de enxofre (seco) 4 4 1 2 2 2
dióxido de enxofre (úmido) 4 4 1 4 4 2
dissulfeto de carbono 4 1 4 4 4 3
Dowtherm A 4 1 2 4 4 4
esgoto sanitário 1 1 2 1 1 1
etano 1 1 2 4 4 4
etanol 1 3 1 1 1 1
éter dibutílico 4 3 4 4 4 4
éter etílico 3 4 4 4 4 4
éter metílico 1 1 3 1 1 1
etileno glicol 1 1 1 1 1 1
fenol 4 1 2 4 4 4
fluoreto de alumínio 1 3 1 1 2 2
formaldeído 4 4 4 4 4 4
fosfato de cálcio 1 1 2 1 1 1
freon 12 1 1 1 1 2 4
freon 22 4 4 1 1 1 4
gás carbônico 1 2 1 2 2 2
gás liquefeito de petróleo 1 1 2 4 4 3
gás natural 1 1 1 2 2 1
gasolina 1 1 2 4 4 4
glicerina 1 1 1 1 1 1
glicose 1 1 1 1 1 1
heptano 1 1 2 4 4 4
hidrogênio 1 1 1 2 2 3
hidróxido de amônia (concentrado) 4 1 1 3 3 1
hidróxido de cálcio 1 1 1 1 1 3
60
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE ELASTÔMEROS PARA JUNTAS
Fluido NBR FE CR SBR NR SI
hidróxido de magnésio 2 1 1 2 2 3
hidróxido de potássio 2 4 1 2 2 3
hidróxido de sódio 2 1 1 2 1 1
hipoclorito de cálcio 2 1 2 2 2 2
hipoclorito de sódio 2 1 2 2 2 2
isso-octano 1 1 1 4 4 4
leite 1 1 1 1 1 1
mercúrio 1 1 1 1 1 3
metano 1 1 2 4 4 4
metanol 1 2 1 1 1 1
metil butil cetona 4 4 4 4 4 4
metil butil cetona ( MEK ) 4 4 4 4 4 4
metil isobutil cetona ( MIBK ) 4 4 4 4 4 4
metil isopropril cetona 4 4 4 4 4 4
metil salicilato 4 3 4 3 3 3
monóxido de carbono 1 1 1 2 2 1
nafta 2 1 4 4 4 4
neon 1 1 1 1 1 1
nitrato de alumínio 1 3 1 1 1 2
nitrato de potássio 1 1 1 1 1 1
nitrato de prata 2 1 1 1 1 1
nitrogênio 1 1 1 1 1 1
octano 2 1 4 4 4 4
óleo bunker 1 1 4 4 4 2
óleo combustível 1 1 1 4 4 4
óleo combustível ácido 1 1 2 4 4 1
óleo cru 2 1 4 4 4 4
óleo de amendoim 1 1 3 4 4 1
óleo de coco 1 1 3 4 4 1
óleo de linhaça 1 1 1 4 4 1
óleo de madeira 1 1 2 4 4 4
óleo de milho 1 1 3 4 4 1
óleo de oliva 1 1 2 4 4 1
óleo de soja 1 1 1 4 4 1
óleo diesel 1 1 3 4 4 4
óleo hidráulico ( mineral ) 1 1 2 4 4 2
óleo lubrificante 1 1 2 4 4 4
61
ANEXO 3.2 ( Continuação )
RESISTÊNCIA QUÍMICA DE