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Flanges: definição, tipos, materiais e classificação

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Cada projeto industrial ou de engenharia envolve uma variedade de materiais e peças. Os sistemas de tubagem, por exemplo, requerem flanges ou peças de união no interior para permitir uma maior fluidez e para evitar fugas.

É importante decidir sobre os tipos de flanges mais adequados. Existem flanges feitas de plástico muito resistentes, que são frequentemente utilizadas para a fixação de cabos e instalações elétricas.

No entanto, as utilizadas para sistemas de tubagem são flanges forjadas, que são feitas de vários metais.

Dito isto, neste posto fornecer-lhe-emos toda a informação que possa necessitar sobre as flanges, incluindo o que são, para que servem, quais são os seus tipos e muito mais.

O que são as flanges?

As flanges são elementos de ligação utilizados em tubagens e caldeiras, têm a forma de um anel, disco ou colarinho e são ligadas a um tubo para os ligar a outras tubagens, válvulas, etc., bem como para bloquear uma secção da tubagem.

As flanges também permitem que as ligações entre tubos sejam facilmente separadas em certos momentos.

As flanges são frequentemente encontradas aparafusados ou soldados nas extremidades dos tubos e ligadas com parafusos, incluindo uma junta entre as duas flanges para as vedar completamente e evitar que fluidos ou gases escapem do interior, ou que quaisquer elementos do exterior penetrem.

Graças à sua vasta gama de funções e utilidades, as flanges são utilizadas numa grande variedade de setores industriais e de construção.

Do acima exposto, pode concluir-se que as flanges representam uma parte essencial para a ligação de sistemas internos em operações que envolvem tubagens, válvulas e instalações de bombas.

Composição geral das flanges

As flanges são compostas por:

  1. O disco: Esta é a placa circular onde se encontram os orifícios e pinos de ligação.
  2. Pescoço: É a fração que se liga ao tubo, é de notar que nem todas as flanges o têm.
  3. Diâmetro dos pinos: refere-se ao tamanho dos orifícios através dos quais passam os pinos de união.
  4. A face: Dependendo do modelo, vários tipos de faces podem ser encontrados nas flanges, a mais comum é a face elevada ou RF, há também a face plana ou FF e o anel e junção ou RTJ.

Aplicações de flanges forjadas

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As flanges forjadas são feitas de uma variedade de materiais que oferecem resistência às diferentes condições ambientais e de stress a que serão sujeitas.

Devido à sua força e capacidade de carga, estas flanges são utilizadas numa variedade de indústrias, tanto para ambientes exteriores como interiores. É muito comum que façam parte das peças utilizadas nas instalações solares, na indústria petroquímica, medicina, indústria alimentar, tratamento de águas residuais e muitas mais.

Utilização de flanges de acordo com a temperatura

Existem certas especificações nas normativas UNE-EN, ISO, ASME, AVK, entre outras, relacionadas com as dimensões apropriadas de acordo com a temperatura a que serão sujeitas, as quais devem ser tidas em consideração.

As flanges de aço ao carbono são adequadas para utilização em ambientes de temperatura moderada.

Para temperaturas mais extremas, devem ser utilizadas flanges feitas de ligas de aço capazes de suportar tais condições mais extremas, tanto em termos de temperatura como de pressão.

Se as flanges estiverem em contacto com líquidos ou gases corrosivos, por exemplo, recomenda-se a utilização de flanges feitas de ligas de metais como o níquel, crómio e molibdénio.

Tipos de flanges

Flanges para acoplar e soldar

Estas flanges são ideais para aplicações de baixa pressão, uma vez que são concebidas com um diâmetro interior ligeiramente mais largo do que o diâmetro exterior do tubo, e podem deslizar-se facilmente desde a extremidade do tubo até ao ponto em que devem ser soldadas, mantendo o encaixe adequado durante todo o percurso.

A soldadura permite fixar as flanges na parte superior e inferior das mesmas. Além disso, são fáceis de usar e instalar, e são muito económicas.

Flanges para encaixar e soldar

As flanges para encaixar e soldar são frequentemente utilizadas em tubos de pequenas dimensões em ambientes de alta pressão.

Para fixar estas flanges, os tubos são inseridos até entrarem em contacto com o assento ou tomada para serem soldadas com a sua parte alta para o exterior. Desta forma, o interior do tubo pode ser mantido liso, a fim de facilitar o fluxo de gás ou do fluido.

Flanges com pescoço para soldar na extremidade

Estas flanges são fixadas por soldadura do tubo ao seu pescoço, o que permite transferir as tensões da flange para o tubo, reduzindo a concentração de tensões na base.

A principal característica deste tipo de flange é um pescoço cónico comprido, ideal para aplicações de alta pressão.

O diâmetro interior da flange deve ser trabalhado de modo a corresponder ao diâmetro interior dos tubos.

O cubo cónico das flanges de pescoço transfere a pressão para o tubo, atuando como um reforço e fornecendo a força necessária para equilibrar a inclinação lateral.

Flanges sobrepostas

Estes flanges têm a capacidade de deslizar e rodar à volta dos tubos, são frequentemente utilizadas com tubos com pescoço e permitem um alinhamento fácil e um acoplamento perfeito com os pinos.

Depois de o pescoço ter sido soldado no tubo, a flange continua a rodar suavemente. No entanto, isto não afeta o alinhamento das porcas.

Estas flanges são utilizadas em sistemas ou aplicações que requerem desmontagem frequente, bem como quando as tubagens são feitas de materiais muito duros.

São geralmente feitas de aço, cujo diâmetro interior é mecanizado para caber no colarinho.

Flanges roscadas

Este tipo de flange só pode ser utilizado em tubos roscados e pode ser montada sem soldadura.

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São normalmente utilizadas com tubos de pequeno diâmetro e baixa pressão.

Flanges cegas

As flanges cegas são placas redondas sem furo central utilizadas nas extremidades dos tubos, tanques de pressão ou válvulas para selar a extremidade dos tubos, e são adequadas para todos os tamanhos de tubos padrão.

São também utilizadas para verificar a pressão de líquidos ou gases em tubagens ou tanques e permitem o acesso fácil ao interior das tubagens no caso de ser necessária a intervenção. São preferencialmente utilizadas para aplicações de alta pressão.

Tipos de gamas de união de flange

Gamas de união plana

As flanges de união plana têm uma superfície de contacto no mesmo plano que a face onde as porcas estão localizadas.

Deve notar-se que as flanges de união planas nunca se emparelham, como é o caso das flanges de face de união com ressalto.

Gamas com encaixe para solda

As flanges com encaixe para solda são frequentemente utilizadas em instalações de processamento e são fáceis de identificar.

São assim chamadas porque a superfície de contacto tem um anel de junção elevado em relação à face onde se encontram as porcas.

Estes flanges permitem a utilização de um grande número de juntas diferentes. A função destes flanges é concentrar alta pressão numa pequena superfície de contacto, aumentando a capacidade da junta para a contenção de fluidos.

Juntas do tipo RTJ

As juntas RTJ são tipicamente utilizadas para pressões elevadas (Classe 600 ou superior e/ou temperaturas elevadas, superiores a 427°C).

Têm encaixes mecanizados nos quais se encontra uma junta metálica. A junta metálica é comprimida quando as porcas são apertadas; a junta metálica é comprimida entre as duas flanges, deformando-se e criando contacto direto entre os metais.

As flanges do tipo RTJ podem ter uma face elevada com um encaixe mecanizado; contudo, esta face não tem qualquer efeito sobre a capacidade de vedação do conjunto.

Flanges do tipo encaixe e língua

Este tipo de flange tem faces que requerem ser emparelhadas. Um lado tem um encaixe mecanizado no tipo de união, o outro lado tem uma língua que é montada no encaixe do outro lado.

Encontram-se normalmente nas tampas das válvulas e tampas de bombas.

As flanges de encaixe e língua oferecem a vantagem de se auto alinharem para formar um tanque para o meio peganhento. Além disso, o eixo de carga é mantido em alinhamento pela junta em bisel.

É importante notar que em nenhuma circunstância devem ser fixadas juntas as flanges RTJ e T&G, uma vez que a superfície de contacto não corresponde, nem existe uma junta com uma forma que corresponda a um tipo de flanges por diferentes faces.

Como ler a identificação da flange

As flanges de aço ao carbono e inoxidável são marcadas de acordo com os requisitos da norma ASME B 16.5., que é a norma de flanges mais amplamente utilizada no mundo.

Esta norma inclui tanto flanges forjadas como fundidas, e identifica materiais, marcação, dimensões, pressões de trabalho, tolerâncias e testes para flanges.

Também descreve cada um dos tipos de tamanhos de flanges, de 1/2″ a 24″ e as suas classes de pressão de 150, 300, 400, 600, 900 e 1500; e de 1/2″ a 12″ a 2500 lbs.

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Pode dizer-se que as características fundamentais que estão incluídas na identificação das flanges são:

  • Logótipo do fabricante.
  • Padrão utilizado para a construção.
  • Material designado de acordo com o ASTM e tratamento térmico.
  • Diâmetro nominal e classificação da pressão da flange.
  • O seu tipo de face.
  • Número de identificação do fabricante.
  • Para flanges W.N. ou W. É indicada a espessura nominal do tubo ao qual deve ser soldada.

Tabela de referência DIN, ANSI e JIS

Os indicadores PN (Norma DIN ou Deutsches Institut für Normung), Libras LB ou Class (Norma ANSI ou American National Standards Institute) e K’s (Norma JIS ou Normas Industriais Japonesas) indicam o nível de pressão nominal para válvulas, tubos e acessórios para os mesmos.

Em cada sistema, podem ser encontradas diferenças de acordo com a temperatura utilizada como referência, assim como o material com o qual a flange é feita, por exemplo, no DIN corresponde a 120ºC, mas no ANSI corresponde a 425,5ºC.

No caso de sistemas europeus tais como DIN, EN, BS, ISO, bem como a norma chinesa GB, é utilizado o termo PN. Esta é uma gama de pressão baseada na unidade bar: PN2.5, PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, PN63, PN100, PN160, PN250, PN320 e PN400.

O sistema americano utiliza o termo Class, que é frequentemente expresso como class150, 150LB ou 150#, que representa a pressão nominal da válvula ou tubo. Este valor é o resultado do cálculo da pressão de junção de um determinado metal e da temperatura de acordo com a norma ANSI B16.34.

No Japão, a unidade de K é utilizada quando os níveis de pressão devem ser indicados. É de notar que não existe uma correspondência rigorosa entre a classificação de pressão e a pressão nominal devido à sua diferente temperatura de referência.

A tabela abaixo mostra as conversões aproximadas entre cada um destes sistemas; no entanto, é de notar que, uma vez que estes não são valores, não se pode conseguir uma conversão exata.

Vale a pena mencionar que, na última coluna desta tabela, é feita referência à equivalência expressa em Megapascais (Mpa), que é a unidade de pressão do Sistema Internacional de Unidades.

DIN (PN) ANSI (LB) JIS (K) Mpa
20 150 10 2
50 300 20 5
64 400 30 6.8
100 600 40 11
800 13
150 900 63 15
250 1500 100 26
2000 33.7
420 2500 42

Com toda a informação acima, terá uma visão ampla e completa em relação às flanges, as suas características e usos de acordo com a temperatura e pressão do ambiente onde se apliquem.

Finalmente, gostaríamos de vos informar que na Couth oferecemos um serviço de marcação industrial, que é utilizado em flanges para a sua identificação. Para mais informações, não hesite em contactar-nos.