Introdução da ligação flangeada

Conexões com vazamentos causam paradas dispendiosas e derramamentos perigosos. Ignorar os métodos de conexão adequados pode levar a falhas catastróficas. Domine as conexões de flanges para garantir sistemas de tubulação seguros, removíveis e à prova de vazamentos hoje mesmo.

Uma conexão flangeada é uma junta removível que conecta tubos, válvulas e equipamentos usando dois flanges, uma junta e parafusos. É essencial para sistemas de alta pressão que exigem manutenção frequente. Ao parafusar duas superfícies com uma vedação entre elas, os flanges proporcionam uma conexão robusta e estanque, sendo mais fáceis de montar do que a soldagem.

Pronto para proteger seus dutos? Vamos explorar os tipos específicos e os métodos de vedação para encontrar a solução ideal para você.

O que é uma conexão flangeada?

Definição

Em sua essência, uma conexão flangeada é uma junta mecânica usada para unir tubos, válvulas, bombas e outros equipamentos, formando um sistema de tubulação. É o segundo método de união mais utilizado, depois da soldagem. Uma conexão completa consiste em três partes distintas: os próprios flanges (os anéis ou placas de metal), uma junta (a vedação) e os parafusos (porcas e prisioneiros) que mantêm tudo unido. Podemos pensar nisso como um sanduíche: os flanges são o pão e a junta é o recheio. O objetivo é comprimir a junta entre as faces dos flanges para criar uma vedação estática que impeça o vazamento de fluidos ou gases, mesmo sob pressão extrema.

Função

A principal função de uma conexão flangeada é proporcionar fácil acesso para limpeza, inspeção ou modificação. Ao contrário de uma junta soldada, que é permanente, um flange permite desmontar um trecho de tubulação simplesmente desaparafusando-o. Isso é crucial em indústrias onde os tubos entopem ou as peças se desgastam. Além disso, os flanges conferem rigidez estrutural à tubulação. Eles permitem conectar tubos de materiais diferentes ou conectar um tubo a um componente que não pode ser soldado, como uma válvula de ferro fundido ou um medidor de vazão sensível. Essencialmente, eles atuam como a "ponte" que permite que seu sistema seja modular e de fácil manutenção.

Tipos comuns de conexões de flange

Diferentes ambientes de tubulação exigem diferentes métodos de conexão física. Aqui está uma descrição dos três estilos mais comuns que você encontrará.

Flange soldada

As flanges soldadas são as mais robustas do setor, projetadas para aplicações de alta pressão e alta temperatura. As duas principais variações que você encontrará são a flange de pescoço para solda e a flange de encaixe. Uma flange de pescoço para solda possui um cubo cônico longo que é soldado de topo ao tubo, proporcionando excelente distribuição de tensão; é a escolha ideal para aplicações críticas. Embora as flanges de encaixe sejam mais fáceis de alinhar e cortar no comprimento desejado, elas não são tão resistentes à fadiga quanto as flanges de pescoço para solda. Se o seu sistema lida com fluidos voláteis ou pressão extrema de vapor, provavelmente você precisará de uma solução soldada.

Flange roscada

As flanges roscadas são únicas porque não exigem soldagem para instalação. O furo da flange possui roscas que se encaixam nas roscas externas do tubo. Isso as torna incrivelmente úteis em áreas onde a soldagem é perigosa, como em locais com alto risco de explosão, como refinarias ou silos de grãos, onde faíscas são proibidas. No entanto, deve-se ter cuidado ao utilizá-las em aplicações com altos ciclos térmicos ou tensões de flexão, pois as roscas podem se soltar com o tempo, causando vazamentos. Elas são geralmente mais adequadas para diâmetros de tubo menores e classificações de pressão mais baixas, onde a praticidade e a segurança durante a instalação são as principais prioridades.

Flange solta (junta sobreposta)

Uma flange solta, também chamada de flange de junta sobreposta, consiste em duas partes: uma extremidade soldada ao tubo e uma flange de apoio que desliza livremente sobre o tubo atrás da extremidade soldada. A flange de apoio é a que é parafusada, mas não entra em contato com o fluido; apenas a extremidade soldada entra em contato. Uma flange de apoio de aço carbono mais barata permite uma redução significativa nos custos. Além disso, facilita muito o alinhamento dos parafusos, pois o anel da flange pode girar livremente antes do aperto.

Tipos de Superfície de Vedação de Flange

A "face" do flange é onde a junta se encaixa. O formato dessa face determina a qualidade da vedação.

Avião (FF)

O flange de face plana (FF) possui uma superfície de vedação que está no mesmo plano da face do círculo de parafusos. Você usará esse tipo de flange exclusivamente para conectar equipamentos de ferro fundido ou válvulas de bronze. A razão é estrutural: se você tentasse parafusar um flange de face elevada em um flange plano de ferro fundido, o momento de flexão causado pelo aperto dos parafusos poderia trincar o ferro fundido, que é frágil. Os flanges FF utilizam juntas que cobrem quase toda a superfície, distribuindo a carga uniformemente. Eles são normalmente encontrados em aplicações de baixa pressão, como tratamento de água ou instalações hidráulicas em geral, onde a tensão no flange é mínima.

Superfície saliente (RF)

A junta com face elevada (RF, do inglês Raised Face) é o tipo mais comum encontrado em instalações industriais. Como o nome sugere, a superfície da junta é ligeiramente elevada acima da face do círculo de parafusos. Esse design concentra mais pressão em uma área menor da junta, aumentando assim a capacidade de contenção de pressão da conexão. Permite o uso de uma ampla variedade de tipos de juntas, desde anéis planos simples até juntas espirais. O design RF é o padrão da indústria para processos de petróleo, gás e químicos até aproximadamente a classe de pressão 600. Proporciona uma vedação confiável, relativamente fácil de instalar e substituir.

Superfície côncava e convexa (MFM)

As flanges macho e fêmea (MFM) devem ser usadas em pares correspondentes. Uma flange possui uma área elevada (macho) e a outra possui uma depressão correspondente (fêmea). A junta é colocada na depressão fêmea. Este design oferece melhor retenção da junta do que o tipo com face elevada, pois a junta fica presa e não pode ser expelida pela alta pressão interna. Também garante melhor alinhamento durante a montagem. No entanto, a disponibilidade pode ser um problema; se você precisar substituir uma válvula, deve garantir que a nova tenha o tipo de face exatamente correspondente, o que torna as peças de reposição padrão mais difíceis de encontrar.

Superfície com ranhura de encaixe (TG)

Semelhante ao MFM, o encaixe macho-fêmea (TG) utiliza um anel saliente (língua) em uma das flanges e um encaixe correspondente na outra. Este é o design ideal para vedação hermética. A junta fica completamente encapsulada no encaixe, protegendo-a dos efeitos corrosivos do fluido e impedindo sua expansão ou amortecimento. Este tipo de junta é crucial para fluidos tóxicos, inflamáveis ​​ou explosivos, onde até mesmo um vazamento microscópico é inaceitável. A desvantagem é que a língua é facilmente danificada durante o transporte ou desmontagem, portanto, é necessário manuseá-la com extremo cuidado.

Classes de pressão de flange

Compreender as classificações de pressão é vital para a segurança; usar um flange com classificação muito baixa pode levar a rupturas catastróficas.

Classificações de diferentes graus de pressão

Existem dois padrões principais que você encontrará: o "PN" europeu (Pressão Nominal) e a "Classe" americana (frequentemente referida como lb ou #).

• Série PN: Comum nas normas DIN/ISO (ex.: PN10, PN16, PN40). O número corresponde aproximadamente à pressão máxima em bar à temperatura ambiente.

• Série de classes: Comum nas normas ASME/ANSI (ex.: Classe 150, 300, 600, 900, 1500, 2500).
  É importante saber que essas classes não são diretamente intercambiáveis ​​sem adaptadores. Um flange PN16 não se encaixará em um flange Classe 150 porque os padrões e dimensões dos furos para os parafusos são diferentes.

A relação entre os níveis de pressão e os cenários de utilização.

A "classificação" não é um número estático; ela varia com a temperatura. Este é um conceito que você precisa entender: um flange Classe 150 pode suportar 290 psi à temperatura ambiente, mas essa capacidade cai significativamente à medida que a temperatura aumenta.

• Baixa pressão (PN10 / Classe 150): Utilizada para tubulações de água em geral, ar comprimido e fluidos de baixo risco.

• Média Pressão (PN40 / Classe 300-600): Padrão para linhas de vapor, transporte de óleo e processos químicos.

• Alta pressão (classe 900+): Reservado para sistemas hidráulicos, injeção de vapor de alta pressão e aplicações em usinas de energia.
  Sempre verifique as tabelas de classificação de pressão e temperatura para o material específico que você está usando antes da instalação.

Aplicação de conexões flangeadas

Sistema de tubulação industrial

Na indústria de manufatura e pesada em geral, as conexões flangeadas são a espinha dorsal da infraestrutura. Seja em uma fábrica de automóveis, uma fábrica de papel ou uma siderúrgica, os flanges servem como pontos de conexão para vapor, água de refrigeração e ar comprimido. Eles são escolhidos especificamente por sua capacidade de suportar vibrações. Tubulações em fábricas frequentemente vibram devido ao funcionamento das máquinas; conexões roscadas podem se soltar, mas uma conexão flangeada com torque adequado, arruelas de pressão ou tensionamento, permanecerá firme, garantindo a continuidade operacional 24 horas por dia, 7 dias por semana.

A indústria petroquímica

Este é talvez o setor mais exigente para flanges. Aqui, as conexões devem suportar ácidos agressivos, hidrocarbonetos voláteis e ciclos térmicos extremos. É comum encontrar flanges de liga de alto desempenho com faces de junta de anel (RTJ) nesses ambientes. A prioridade é a prevenção de vazamentos e a segurança contra incêndio. Em caso de incêndio, a integridade da flange deve ser mantida para evitar a propagação das chamas. As plantas petroquímicas dependem fortemente da padronização dos tipos de flange para tornar as paradas de manutenção (manutenção programada) mais rápidas e eficientes.

Sistema de abastecimento de água e drenagem do edifício

Em arranha-céus comerciais e grandes complexos residenciais, flanges são usados ​​nas principais tubulações de água. Enquanto pequenos tubos dentro de uma parede podem ser soldados ou colados, os grandes tubos verticais de 15 ou 30 centímetros (6 ou 12 polegadas) no subsolo são quase sempre flangeados. Isso permite que os administradores de instalações substituam grandes válvulas borboleta ou válvulas redutoras de pressão sem precisar cortar o tubo. Em sistemas de drenagem, flanges são usados ​​para conectar grandes bombas em estações elevatórias de esgoto, permitindo a remoção rápida de uma bomba caso ela fique obstruída por detritos.

Exemplos de aplicação em outros campos

Além do chão de fábrica, você encontrará flanges na indústria marítima (construção naval), onde a resistência à água salgada é fundamental. Elas são usadas na produção de alimentos e bebidas, embora frequentemente sejam flanges sanitárias especializadas (como as Tri-Clamp) que são fáceis de esterilizar. Você as vê até mesmo na indústria aeroespacial em linhas de combustível, onde peso e confiabilidade são equilibrados. Essencialmente, em qualquer lugar onde um líquido ou gás precise passar por um tubo grande que possa precisar ser aberto posteriormente, uma flange está envolvida.

Como escolher o tipo adequado de conexão de flange

A escolha do flange correto não se resume apenas ao tamanho; trata-se de um equilíbrio entre segurança, durabilidade e orçamento.

Considere as características do meio

Primeiro, observe o que está fluindo pelo tubo. É corrosivo? Se sim, você pode precisar de um flange de aço inoxidável ou um flange revestido. É tóxico? Nesse caso, evite flanges de face plana simples e opte por flanges com encaixe macho-fêmea ou junta de anel para garantir uma vedação mais eficiente. Se o fluido for um gás viscoso (como hidrogênio), ele vaza com muito mais facilidade do que a água, exigindo um acabamento superficial de maior qualidade na face do flange para garantir uma aderência eficaz da junta.

Em conjunto com os requisitos de instalação e manutenção.

Pergunte-se: com que frequência essa junta será desmontada? Se a resposta for "toda semana para limpeza", uma flange solta (junta sobreposta) é excelente, pois você pode girá-la para facilitar o alinhamento dos parafusos, economizando tempo. Se a resposta for "nunca", uma flange com pescoço para solda é melhor, pois é mais permanente e robusta. Considere também o ambiente de instalação. Se você estiver adaptando um sistema em um canto apertado onde não é possível usar um maçarico de solda, uma flange roscada ou de encaixe pode ser sua única opção prática.

Equilibrar custo e desempenho

Por fim, é preciso avaliar o orçamento. Um flange de aço inoxidável de alta pressão, com encaixe macho-fêmea e pescoço para solda, oferece o melhor desempenho, mas é um exagero para um sistema de irrigação de jardim simples. Por outro lado, usar um flange roscado de ferro fundido barato em uma linha de vapor de alta pressão é uma receita para o desastre. Você precisa encontrar o ponto ideal — o flange mais econômico que atenda a todos os coeficientes de segurança e pressão do seu sistema. Não pague por um desempenho desnecessário, mas nunca comprometa a margem de segurança.

Resumo

A seleção correta de flanges garante segurança e eficiência. Escolha com sabedoria para proteger sua infraestrutura e minimizar custos futuros de manutenção.

Perguntas frequentes

1. Posso reutilizar uma junta de flange após desmontar a conexão?

Não, você nunca deve reutilizar uma junta. Uma vez comprimida, a junta perde sua elasticidade e capacidade de vedação. Reutilizá-la aumenta significativamente o risco de vazamentos. Sempre instale uma junta nova a cada vez que abrir uma conexão flangeada.

2. Qual a diferença entre um flange Slip-On e um flange Weld Neck?

Um flange de pescoço para solda é soldado de topo à extremidade do tubo e possui um cubo cônico para maior resistência, sendo ideal para alta pressão. Um flange de encaixe desliza sobre o tubo e é soldado na superfície. Os flanges de encaixe são mais baratos e fáceis de instalar, porém mais frágeis à fadiga.

3. Como sei qual sequência de aperto de parafusos devo usar?

Você deve sempre usar um padrão em "estrela" ou "cruzado". Nunca aperte os parafusos em círculo, um por um. O padrão em estrela garante que a face do flange comprima a junta uniformemente. Um aperto desigual pode esmagar a junta de um lado e deixar uma folga do outro.

4. Por que existem diferentes acabamentos de superfície nas faces dos flanges?

A rugosidade da superfície ajuda a "morder" a junta. Um acabamento serrilhado (áspero) é usado para juntas macias, como as de borracha, para que não deslizem. Um acabamento liso é necessário para juntas metálicas ou espirais, a fim de criar uma vedação hermética sem danificar o metal.

5. Como posso garantir que estou comprando flanges de alta qualidade?

A garantia da qualidade é fundamental. Sempre verifique se há certificação de material e selos de conformidade (como ASTM ou ASME) no corpo do flange. Na Hearken , somos especialistas em fornecer soluções de flanges certificadas e de alto desempenho. Para dúvidas específicas ou para solicitar um orçamento, entre em contato conosco pelo e-mail info@hearkenflow.com .