O que é uma face de flange?
Existem três tipos comuns de face de flange: a plana, elevada e de junta tipo anel (RTJ). Outros tipos de face de flange existem, principalmente os designs de Língua e Ranhura (T&G), Junta de Sobreposição e Macho e Fêmea (M&F), mas são menos populares. Os padrões de tubulação definem a geometria exata, dimensões, material e acabamento superficial de uma face de flange.
Tipos de Face de Flange
Como regra geral, quanto menor a área de contato entre as faces dos flanges, mais duro será o material da junta e da superfície de vedação do flange. Isso ocorre porque uma área de vedação menor permite que uma pressão maior seja aplicada com menos força (pressão = força / área). Materiais mais duros requerem uma pressão maior para vedar do que materiais mais macios, mesmo que as superfícies sejam retificadas e polidas antes do acoplamento. Para alcançar pressões mais altas sem precisar aplicar torque excessivo nos fixadores, a área de contato da face de vedação é reduzida em tamanho
Por essa razão, flanges de face plana têm juntas que se estendem do diâmetro interno do flange até o diâmetro externo; esses tipos de juntas são conhecidos como juntas de ‘face completa’ e têm uma grande área de vedação de contato. Flanges de face elevada possuem apenas uma junta na face elevada; esses tipos de juntas são conhecidos como juntas de ‘anel plano’. Para flanges de junta tipo anel, a área de vedação é comparativamente pequena, e o material da junta é comparativamente duro (metal).
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Face Plana/Face Plana (FF)
Flanges de face plana (FF) usam juntas não metálicas (juntas macias) e devem sempre ter uma superfície de vedação serrilhada. Este tipo de flange é bem adequado para aplicações de baixa pressão e é usado para classes de pressão 125 e 250.
As juntas são instaladas diretamente na face de vedação frontal da lâmina do flange, ou seja, no mesmo plano da face do círculo de parafusos. A área de vedação da junta é do diâmetro interno do flange ao diâmetro externo do flange. Materiais típicos de juntas macias são geralmente classificados para 100⁰C (212⁰F) e não mais que 20 bar (290 psi) de pressão. Como as flanges de face plana usam uma área de vedação tão grande, elas são feitas para se ajustar. Juntas de flange de face plana não podem girar uma vez instaladas devido às penetrações dos furos dos parafusos através da junta. Devido ao grande tamanho da face de vedação, flanges de face plana são resistentes à distorção mecânica (dobramento, arqueamento etc.).
Flanges de face plana nunca devem ser acopladas com flanges de face elevada, particularmente se a flange de face elevada for fabricada de um material mais duro.
Flange de Face Plana (esquerda) e Flange de Face Elevada (direita)
Face Elevada (RF)
Uma flange de face elevada (RF) tem uma face de vedação circular que sobressai do plano do círculo de parafusos do flange. Flanges de face elevada estão disponíveis em todas as classes de pressão, e assim para uma ampla gama de classificações de pressão e temperatura. Flanges RF são o tipo mais comum de flange empregado nas indústrias de Petróleo e Gás e engenharia química.
Flanges RF usam superfícies de vedação serrilhadas com juntas do tipo não metálico ou semi-metálico. A face de vedação de uma flange RF é do diâmetro interno do flange até o diâmetro externo da face elevada. Uma junta típica para flanges RF seria uma junta de composição grafite aço com uma classificação de temperatura de até 400⁰C (750⁰F) e uma classificação de pressão de até 250 bar (3,625 psi).
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Flanges e Juntas de Face Completa (esquerda) e Face Elevada (direita)
A altura da face elevada acima do plano da face de parafusamento é ditada pela classe do flange e pelo padrão do qual é derivado. Para o padrão ASME B16.5, flanges de aço nas classes 150 e 300 têm uma altura de face elevada de 1/16 polegada (1,6mm); flanges de aço excedendo a classe 300 usam uma face elevada de 1/4 polegada (6,4mm). Em um mundo ideal, a altura de uma face elevada aumentaria à medida que a classe aumenta, mas isso não ocorre na maioria dos padrões; no entanto, é uma generalização lógica.
Junta Tipo Anel (RTJ)
Flanges de junta tipo anel (RTJ) são uma variação do design de flange de face elevada. Flanges RTJ são tipicamente usadas para aplicações mais severas, particularmente para sistemas de alta pressão e/ou alta temperatura (>750⁰C / 1,382⁰F). É possível usar flanges RTJ em todas as classes de pressão, mas elas são tipicamente usadas para classe 900 e acima.
A diferença entre uma flange RTJ e uma flange de face elevada é a forma como a vedação é obtida. Juntas metálicas (duras) são usadas com flanges RTJ, enquanto juntas de face elevada usam juntas macias ou semi-metálicas. Existem três principais grupos de junta tipo anel, que são R, RX e BX; focaremos no tipo de junta R porque é de longe o mais comum.
Juntas RTJ tipo R são circulares em forma com um perfil/corpo oval ou octogonal; o perfil octogonal obtém a vedação mais eficiente e é o design mais moderno. Uma ranhura é usinada na face de uma flange RTJ e a junta associada é instalada nesta ranhura. Quando a flange é montada, as duas faces de acoplamento comprimem a junta até que ela se deforme e uma vedação metal a metal seja formada. Se a flange for montada corretamente, as duas flanges RTJ de acoplamento não devem entrar em contato físico uma com a outra
Componentes RTJ (junta octogonal à esquerda, junta oval à direita)
Juntas RTJ são frequentemente fabricadas de um material ligeiramente mais macio do que o da flange. Como o material da junta é mais macio, ele deforma a uma pressão mais baixa do que a flange, isso garante que é a junta que se deforma para fazer a vedação em vez da flange se deformar ao redor da junta.
Resumo das Faces de Flange
A tabela abaixo resume as características das três faces de flange mais comuns.
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|
Tipo de Face de Flange |
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Características |
Face Plana |
Face Elevada |
Junta Tipo Anel |
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Área de Vedação |
Grande |
Média |
Pequena |
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Face de Vedação |
Diâmetro interno ao diâmetro externo. |
Diâmetro interno ao diâmetro externo da face elevada. |
Ranhura na face do flange. |
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Faixa de Pressão |
Estreita. Apenas baixas pressões. |
Ampla |
Ampla. Geralmente usada para pressões mais altas. |
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Classe de Pressão |
125#, 250# |
Todas. |
Todas. Geralmente ≥ 900#. |
|
Faixa de Temperatura |
Estreita. Apenas baixas temperaturas. |
Ampla |
Ampla |
|
Tipo de Junta |
Macia. Não metálica. |
Não metálica, semi-metálica. |
Dura. Metálica. |
Resumo das Características das Faces de Flange
Tipos de Flanges, Faces e Superfícies - Explicados!
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Recursos Adicionais
http://www.wermac.org/flanges/flanges_raised-face_flat-face_ring-type-joint.html
https://www.kamleshmetal.com/flanges-faces-types.html
https://www.theprocesspiping.com/introduction-to-flanges