Aulas Máquinas de Fluxo 2017_1parte 10 de 11

Prévia do material em texto

Planos de Selagem – API 682 
Planos de Selagem – API 682 
Planos de Selagem – API 682 
Planos de Selagem – API 682 
Planos de Selagem – API 682 
Planos de Selagem – API 682 
Perguntas e Respostas 
1 - Quais são as vantagens do Selo Mecânico sobre a 
Gaxeta? 
Existem duas vantagens básicas: A economia e a perfeita 
vedação. 
Além destas, os selos mecânicos asseguram o uso ininterrupto 
por muito tempo dos equipamentos rotativos, com vazamento 
zero. 
Não há necessidade de trocar buchas / luvas protetoras dos 
eixos, nem metalizá-los, sendo raras as paradas, o que não 
acontece com as gaxetas. 
As gaxetas requerem uma boa habilidade técnica para serem 
corretamente instaladas, ao passo que os selos mecânicos são 
fornecidos completos e instalados facilmente. 
Perguntas e Respostas 
2 - A Gaxeta e o Selo Mecânico eliminam os vazamentos da 
mesma forma? 
As gaxetas trabalham por aperto. Maiores os apertos nas 
gaxetas, menores são os vazamentos, mas sempre devem ser 
permitidos vazamentos visíveis, para que as gaxetas não se 
queimem e não desgastem excessivamente os eixos, as buchas 
de desgaste ou luvas protetoras dos eixos. 
Por outro lado, os selos mecânicos incorporam os princípios 
hidráulicos em conter os fluídos e os vazamentos são 
praticamente zero, se houverem são invisíveis a olho nú. 
A relação entre os vazamentos das gaxetas e dos selos 
mecânicos é cerca de 100 para 1. 
Perguntas e Respostas 
3 - Como se comparam os custos dos Selos Mecânicos e 
das Gaxetas? 
Embora isto dependa dos equipamentos e das condições de 
serviços, os custos iniciais dos selos mecânicos são 
geralmente maiores que os das gaxetas, mas devido à menor 
manutenção, praticamente zero e as raras paradas, o selo 
mecânico se torna a opção mais econômica no decorrer do 
tempo. 
Perguntas e Respostas 
4 - Existe um selo mecânico universal para todos os tipos 
de serviços? 
Não. Tal selo teria que ser fabricado tendo-se em mente 
aplicações mais arriscadas e fora do comum e por isso seria 
caro demais para as aplicações mais simples. 
Um selo mecânico específico, projetado para um dado 
equipamento e para determinadas condições de serviço, 
permite a aplicação mais econômica do projeto e dos 
materiais do selo mecânico. 
Perguntas e Respostas 
5 - O que é Selo Mecânico Interno e Selo Mecânico Externo? 
A) - Estes termos se referem à posição do selo mecânico com 
relação à caixa de selagem. 
O selo mecânico interno é montado dentro da caixa de selagem, ao 
passo que o selo mecânico externo é montado fora da mesma, 
porém a diferença vai além deste fato físico. 
Os selos mecânicos internos são vantajosos porque a hidráulica 
mantém todos os seus componentes em compressão e não em 
tensão. 
Um jato do fluído da descarga é dirigido bem próximo às faces de 
contato através de um "by pass". 
Isto permite uma lubrificação melhor e também tem as vantagens 
térmicas. 
Os resíduos e os óxidos tem a tendência de serem jogados 
centrifugamente para longe das faces de contato, aumentando 
consideravelmente a vida útil do selo mecânico. 
Perguntas e Respostas 
5 - O que é Selo Mecânico Interno e Selo Mecânico Externo? 
B - O selo mecânico externo é de fácil montagem. 
Não há necessidade de abrir a caixa de selagem ou a flange sobreposta 
auxiliar para remover ou ajustar o selo mecânico, uma vez que o mesmo 
fica completamente exposto à atmosfera, porém a hidráulica mantem o selo 
mecânico em tensão, eliminando os fatores de segurança requeridos para 
muito dos componentes. 
O jato do fluído fica em torno do diâmetro externo das faces de contato e 
passa pelas áreas restritas que não permitem a dissipação adequada do 
calor. 
Isto torna a lubrificação das faces mais crítica e o uso do "by pass" pouco 
efetivo. 
Os resíduos e materiais estranhos impedem ainda mais a lubrificação das 
faces e apresentam o perigo de entupimento nas áreas restritas do lado do 
diâmetro interno. 
Em alguns casos , as áreas entupidas podem afetar as características de 
balanceamento, assegurados pela construção do selo mecânico. 
Os vazamentos podem se tornar consideráveis desde que os fluídos 
tenham a tendência de passar entre as faces centrifugamente. 
Perguntas e Respostas 
6 - Qual a diferença do Selo Mecânico Balanceado do Selo 
Mecânico Não Balanceado? 
Os selos mecânicos balanceados geralmente requerem degraus no 
eixo ou na bucha / luva, além de componentes mais desenvolvidos. 
Por isso, estes devem ser usados somente quando for necessário. 
O selo mecânico balanceado permite um gradiente de pressão 
hidráulica através das faces de contato, o que anula uma parte da 
carga facial. 
A sua aplicação é particularmente indicada quando a combinação 
do fluído, pressão, temperatura e velocidade resulta num 
lubrificante pobre. 
Por outro lado, se o fluído, pressão, temperatura e velocidade 
permitem uma boa película / filme de lubrificação entre as faces de 
contato, é mais prático usar um selo mecânico não balanceado. 
Perguntas e Respostas 
7 - O Selo Mecânico serve para os fluídos abrasivos? 
Perfeitamente, existem selos mecânicos com faces ultra duras 
e resistentes à abrasão, além de existir também a solução de 
se injetar um jato de fluído limpo na caixa de selagem, 
direcionado às faces de contato a fim de se afastar as 
partículas / sólidos em suspensão. 
Perguntas e Respostas 
8 - Qual é a velocidade máxima do eixo e a temperatura 
máxima que o selo mecânico suporta? 
Velocidades de até 100.000 rpm tem sido alcançadas, mas isto 
depende do diâmetro do eixo para um valor máximo do fator ppm 
(pés por minuto). 
Temperaturas de até 704 Graus C tem sido experimentadas, mas 
as qualidades lubrificantes dos fluídos devem ser conhecidas a 
estas temperaturas. 
Perguntas e Respostas 
9 - Quais são as mudanças físicas que ocorrem nas altas 
temperaturas de serviço? 
Para os componentes, o projeto do selo mecânico deverá considerar os 
coeficientes de expansão térmica dos materiais utilizados, especialmente 
no que se refere às folgas críticas entre os componentes com movimentos 
relativos. 
Os efeitos da corrosão nos materiais a essa temperaturas são também 
importantes, o mais importante porém é a qualidade lubrificante do fluído à 
temperaturas extremas, especialmente a medida que atravessa as faces de 
contato do selo mecânico obedecendo a técnica de pressão gradiente. 
Mudanças físicas do fluído podem ocorrer. 
Muitas vezes a fricção das faces de contato, juntamente com as pressões 
hidráulicas e mecânicas em questão, transformam o fluído num estado 
sólido nas faces de contato. 
Isto é comumente chamado "coqueificação". 
Desde que os abrasivos nas faces constituem um inimigo de qualquer selo 
mecânico, é óbvio que a coqueificação acelera o desgaste prematuro do 
mesmo. 
Perguntas e Respostas 
10 - Pode-se calcular a vida útil do selo mecânico? 
Isto geralmente depende da aplicação. 
As características do equipamento afetam a vida útil do selo mecânico, tais 
como: 
- o desalinhamento do eixo - jogo axial 
- vibrações - características do fluído em termos de 
 quantidade do material estranho ou dos 
 abrasivos, 
- qualidades lubrificantes - temperatura e corrosão em conjunto. 
 
Nas condições comercialmente aceitas, uma vida útil do selo mecânico de 
02 anos, com serviço de 24 horas por dia, é comum. 
 
Em condições ideais, os selos mecânicos tem servido 15 a 20 anos em 
operação. 
Perguntas e Respostas 
11 – Na falha repentina de um selo, pode ocorrer um 
grande vazamento? 
De forma alguma. 
Uma falha destetipo é extremamente rara. 
Mesmo que um componente de vedação quebrasse 
completamente, o que é muito improvável, haveria um 
vazamento tipo labirinto, além disso, para um serviço crítico, 
dispositivos de segurança podem ser colocados do lado 
atmosférico do selo mecânico. 
Existe uma sobreposta de drenagem com tubulação de 
ventilação que arrasta qualquer vazamento indesejável para um 
lugar seguro. 
A falha é na maioria das vezes progressiva, assim dando tempo 
suficiente para o operador fazer o devido conserto / reparo. 
Perguntas e Respostas 
12 - Os selos mecânicos podem ser consertados nos locais 
de operação / serviço? 
Sim. Somente alguns dos componentes vitais são normalmente 
substituídos. 
Um estoque regular de peças sobressalentes facilita o conserto / 
reparo ou a reposição imediata. 
Tubulações 
Tubulações 
“Tubos são condutos fechados , destinados principalmente ao transporte de 
fluidos. A grande maioria dos tubos funcionam como condutos forçados, ist 
é, sem superfície livre, com o fluido tomando toda a área da secção 
transversal. Fazem excessão apenas as tubulações de esgotos, ou às 
vezes de água em condutos abertos “ 
Chama-se de tubulação o conjunto de tubos e seus diversos acessórios 
instalados 
Tubulações 
Exemplos de Aplicações: 
 
-Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento; 
-Distribuição de água potável ou de processos industriais; 
-Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes; 
-Distribuição de ar comprimido; 
-Distribuição de gases e/ou líquidos industriais. 
Tubulações 
Custo: 
 
Em indústrias de processamento, indústrias químicas, refinarias de 
petróleo, indústrias petroquímicas, boa parte das indústrias 
alimentícias e farmacêuticas, o custo das tubulações pode 
representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total 
da instalação. 
Tubulações 
Tubulações 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE TUBOS 
Tubulações 
Tubulações 
FABRICAÇÃO POR EXTRUSÃO 
Tubulações 
FABRICAÇÃO POR EXTRUSÃO 
Tubulações 
Tubulações 
Tubulações 
Tubulações 
Tubulações 
A seleção e especificação do material mais adequado para uma determinada 
aplicação pode ser um problema difícil cuja solução depende de diversos fatores. 
FATORES DE INFLUÊNCIA NA SELEÇÃO DE MATERIAIS 
A seleção adequada é um problema difícil porque, na maioria dos casos, os 
fatores determinantes podem ser conflitantes entre si. Caso típico é corrosão 
versus custo. 
Tubulações 
Os principais fatores que influenciam na Seleção dos Materiais são: 
 
Fluido conduzido – Natureza e concentração do fluido Impurezas ou 
contaminantes; pH; Velocidade; Toxidez; Resistência à corrosão; 
possibilidade de contaminação. 
Condições de serviço – Temperatura e pressão de trabalho. (Consideradas 
as condições extremas, mesmo que sejam condições transitórias ou 
eventuais.) 
Nível de tensões do material – O material deve ter resistência mecânica 
compatível com a ordem de grandeza dos esforços presentes. ( pressão do 
fluido, pesos, ação do vento, reações de dilatações térmicas, sobrecargas, 
esforços de montagem etc. 
Tubulações 
Natureza dos esforços mecânicos – Tração; Compressão; Flexão; Esforços 
estáticos ou dinâmicos; Choques; Vibrações; Esforços cíclicos etc. 
 
Disponibilidade dos materiais – Com exceção do aço-carbono os materiais 
tem limitações de disponibilidade. 
 
Sistema de ligações – Adequado ao tipo de material e ao tipo de montagem. 
 
Custo dos materiais – Fator freqüentemente decisivo. Deve-se considerar o 
custo direto e também os custos indiretos representados pelo tempo de vida, 
e os conseqüentes custos de reposição e de paralisação do sistema. 
 
Segurança – Do maior ou menor grau de segurança exigido dependerão a 
resistência mecânica e o tempo de vida. 
Tubulações 
Facilidade de fabricação e montagem – Entre as limitações incluem-se a 
soldabilidade, usinabilidade, facilidade de conformação etc. 
 
Experiência prévia – É arriscado decidir por um material que não se 
conheça nenhuma experiência anterior em serviço semelhante. 
 
Tempo de vida previsto – O tempo de vida depende da natureza e 
importância da tubulação e do tempo de amortização do investimento. 
Tempo de vida para efeito de projeto é de aproximadamente 15 anos. 
Tubulações 
OBSERVAÇÕES SOBRE A SELEÇÃO DE MATERIAIS 
 
Para a solução do problema da escolha dos materiais, a experiência é 
indispensável e insubstituível ou seja, material para ser bom já deve ter sido 
usado por alguém anteriormente. 
Seguir a experiência é a solução mais segura, embora nem sempre conduza 
à solução mais econômica. 
 
Resumindo, pode-se indicar a seguinte rotina para seleção de materiais: 
1 – Conhecer os materiais disponíveis na prática e suas limitações 
físicas e de fabricação. 
2 – Selecionar o grupo mais adequado para o caso tendo em vista as 
condições de trabalho, corrosão, nível de tensão etc. 
3 – Comparar economicamente os diversos materiais selecionados, 
levando em conta todos os fatores de custo. 
Tubulações 
COMPARAÇÃO DE CUSTOS DE MATERIAIS 
 
A comparação de custos deve ser feita comparando a relação 
custo/resistência mecânica . 
 
Na comparação de custos dos materiais devem ainda ser levados em 
consideração os seguintes pontos: 
 
- Resistência à corrosão ( sobreespessura de sacrifício ). 
- Maior ou menor dificuldade de solda 
- Maior ou menor facilidade de conformação e de trabalho 
- Necessidade ou não de alívio de tensões. 
Tubulações 
Tubulações 
DIÂMETROS COMERCIAIS DOS TUBOS DE AÇO 
Norma ANSI. B.36.10 Aço Carbono e Aço Liga 
Norma ANSI. B.36.19 Aço Inoxidáveis 
Tubulações 
Tubulações 
MEIOS DE LIGAÇÃO DE TUBOS 
Os diversos meios usados para conectar tubos, servem não só para as varas 
de tubos entre si, como também para ligar tubos às válvulas, aos diversos 
acessórios e também aos equipamentos como: bombas, turbinas, vasos de 
pressão, tanques, etc. 
 
PRINCIPAIS MEIOS DE LIGAÇÕES DE TUBOS: 
o Ligações rosqueadas; 
o Ligações soldadas; 
o Ligações flangeadas; 
o Ligações de ponta e bolsa; 
o Ligações de compressão; 
o Ligações patenteadas. 
Tubulações 
A escolha do meio de ligação a usar depende de muitos fatores entre os quais: 
 
- material e diâmetro da tubulação, 
- finalidade e localização da ligação, 
- custo, grau de segurança exigido, 
- pressão e temperatura de trabalho, 
- fluido contido, 
- necessidade ou não de desmontagem, 
- existência ou não de revestimento interno nos tubos, etc. 
Tubulações 
Em todas as tubulações existem sempre, ou quase sempre, três classes de 
ligações: 
 
- Ligações correntes de emenda entre dois tubos; 
- Ligações entre um tubo e uma conexão de tubulação (curva, joelho, tê, 
redução, etc.), ou entre duas conexões; 
- Ligações extremas da tubulação, onde a tubulação se liga a um 
equipamento ou a uma máquina (tanque, vaso, filtro, bomba, compressor 
etc.), ou ligações da tubulação com peças desmontáveis (válvulas, 
purgadores de vapor, etc.) da própria tubulação. 
 
Tubulações 
LIGAÇÕES ROSQUEADAS: 
São uns dos mais antigos meios de ligações para tubos. Para tubos de 
pequenos diâmetros, essas ligações são de baixo custo e de fácil execução. 
 
EMPREGO: Diâmetro nominal: 2”a 4”. 
Para ligação de varas de tubo entre si utilizamos dois tipos de peças, as luvas 
e as uniões, todas com rosca interna para acoplar com a rosca externa da 
extremidade dos tubos. 
Essa rosca tanto das luvas como das uniões tem o formato cônico, de 
maneira que com o aperto, há interferência entre osfios das roscas, 
garantindo a vedação. Para auxiliar a vedação usam-se massas vedantes. É 
importante não contamine nem seja atacada pelo fluido de trabalho. 
Tubulações 
LIGAÇÕES ROSQUEADAS: 
Tubulações 
As uniões são empregadas quando se deseja que a tubulação seja 
facilmente desmontável, ou em arranjos fechados, onde sem a existência 
de uniões o rosqueamento seria impossível. 
A vedação entre as duas meias uniões é conseguida por meio de uma 
junta que é comprimida com o aperto da porca. 
O rosqueamento enfraquece sempre a parede dos tubos; por essa razão, 
quando há ligações rosqueadas usam-se sempre tubos de paredes 
grossas (Sch 80, no mínimo). 
As ligações rosqueadas são as únicas usadas para tubos galvanizados, 
tanto de aço como de ferro forjado. 
Empregam-se também ligações rosqueadas, embora não exclusivamente, 
em tubos de aço-carbono, aços-liga, ferro fundido, e materiais plásticos, 
sempre limitadas até o diâmetro nominal de 4”. 
Para tubos de aços inoxidáveis e de metais não-ferrosos, o rosqueamento 
é muito raro, devido às paredes finas que geralmente têm os tubos desses 
materiais. 
Tubulações 
NORMAS: 
As principais normas americanas para roscas de tubos são a ANSI. B.2.1 e a 
API.5. B (rosca NPT). 
OBS: A rosca BSP (British Standard Pipe), é baseada na ISO e a rosca NPT 
(National Pipe Taper), é baseada na ANSI. A rosca NPT é utilizada em 
tubulação, onde a pressão interna oscile entre 20,7kgf/cm2 (média presão) e 
137,9 kgf/cm2 (alta pressão); e onde a Linha Hidráulica esteja sujeita à 
mudanças bruscas de temperatura, vibrações, choques e outros fatores 
externos. 
Tubulações 
LIGAÇÕES SOLDADAS: 
Em tubulações industriais, a maior parte das ligações são soldadas com 
solda de fusão, com adição de eletrodo, de dois tipos principais: 
- Solda de topo; 
- Solda de encaixe. 
Tubulações 
Vantagens: 
- Resistência mecânica; 
- Estanqueidade perfeita e permanente; 
- Boa aparência; 
- Facilidade na aplicação de isolamento térmico ou pintura; 
- Nenhuma necessidade de manutenção, devida a sua resistência mecânica. 
 
Desvantagens: 
- Dificuldade de desmontagem; 
- Necessidade de mão de obra especializada para sua execução, e o fato de 
ser um trabalho a quente, o que pode exigir cuidadas com ambientes com 
combustíveis, inflamáveis ou explosivos.