Didier Vassal, vice-presidente da Victaulic OEM e Marine Services, comparou métodos de conexão de tubos flangeados e ranhurados e explicou as vantagens que as juntas de tubos ranhurados oferecem sobre os flanges. Sistemas de tubulação eficientes são essenciais para uma variedade de serviços necessários em navios, incluindo sistemas auxiliares como sistemas de porão e lastro, resfriamento de água doce e do mar, óleo lubrificante, proteção contra incêndio e limpeza de convés. Para esses sistemas permitidos pelo grau de tubulação, uma alternativa eficaz ao uso de conexões mecânicas soldadas é usar juntas mecânicas ranhuradas, que fornecem uma série de vantagens técnicas, econômicas e práticas. Isso inclui desempenho aprimorado; instalação e manutenção mais rápidas e simples e peso aéreo reduzido. Problemas de desempenho Em juntas de tubos flangeados, dois flanges correspondentes são aparafusados juntos e a junta é comprimida para formar uma vedação. Como os parafusos e porcas da junta do flange absorvem e compensam a força do sistema, ao longo do tempo, devido a flutuações de pressão, pressão de trabalho do sistema, vibração e expansão e contração térmica, os parafusos e porcas podem esticar e perder seu aperto original. Quando esses parafusos sofrem relaxamento de torque, a junta perde sua vedação de compressão, o que causa vários graus de vazamento. Dependendo da localização e função do sistema de tubulação, vazamentos podem causar altos custos e perigos, levando a tempo de inatividade para manutenção/reparo e risco. Após a remoção da junta, a junta precisará ser substituída porque a junta grudará na superfície do flange por um período de tempo. Ao desmontar a junta, as juntas precisam ser raspadas das duas superfícies do flange, e essas superfícies precisam ser limpas antes de substituir as juntas, o que aumenta o tempo de inatividade para manutenção. Devido à força do parafuso e à expansão e contração do sistema, a junta do flange também produzirá "deformação" de compressão ao longo do tempo, o que é outra causa de vazamento. O design da junta mecânica ranhurada do tubo supera esses problemas de desempenho. Primeiro, uma ranhura é formada na extremidade do tubo, e a conexão do tubo é fixada por um acoplamento que acomoda uma junta de elastômero elástica e sensível à pressão. O alojamento do acoplamento envolve completamente a junta, fortalecendo a vedação e fixando-a no lugar, porque o acoplamento engata e forma um intertravamento confiável na ranhura do tubo. A mais recente tecnologia de conexão permite que tubos de até 24 polegadas (600 mm) de diâmetro sejam totalmente montados com apenas duas porcas e parafusos para proteger juntas autoconstritivas. Devido à relação de design entre o tubo, a junta e o alojamento, a junta mecânica cria uma vedação tripla, que é aprimorada quando o sistema é pressurizado. Acoplamentos rígidos e flexíveis Os acoplamentos mecânicos de tubos ranhurados estão disponíveis em formas rígidas e flexíveis, ambos aprovados pela sociedade de classificação, e podem ser usados no lugar do método de soldagem/flange em 30 sistemas, mas devem estar em conformidade com cada um dos padrões de instalação estabelecidos por um órgão de certificação. Os acoplamentos rígidos são usados, por exemplo, em torno de áreas como coletores e válvulas, e são mais fáceis de acessar e substituir do que os flanges. De acordo com a natureza de seu design, os acoplamentos rígidos também fornecem rigidez axial e radial comparável a flanges ou juntas soldadas. Os acoplamentos flexíveis têm vantagens em aplicações. Além do movimento do tubo devido à expansão térmica ou vibração, o movimento relativo entre o tubo e a estrutura de suporte também é esperado. A expansão e a contração colocam pressão nos flanges e tubos, o que pode danificar a junta ao longo do tempo. Quando isso acontece, as juntas correm o risco de vazar. O acoplamento flexível ranhurado pode acomodar o deslocamento do tubo na forma de movimento axial ou deflexão angular. Portanto, eles são ideais para instalar tubulações longas, especialmente entre grandes blocos onde a atmosfera oceânica pode fazer com que os flanges se soltem ao longo do tempo, levando a vazamentos e ao risco de separação da tubulação. Os acoplamentos rígidos e flexíveis também têm a vantagem de reduzir o ruído e a vibração, eliminando assim a necessidade de componentes especiais de redução de ruído e foles de borracha perecíveis ou itens semelhantes. O uso de sistemas de tubulação ranhurada mecânica pode acelerar e simplificar a instalação e a manutenção, e aumentar a eficiência do sistema de tubulação de bordo. Fácil de instalar Ao instalar pela primeira vez, os furos dos parafusos do flange devem ser alinhados com precisão e, em seguida, apertados para fixar a junta. Os índices dos furos dos parafusos na entrada e saída do equipamento também devem estar perfeitamente alinhados com os flanges nos tubos a serem conectados ao equipamento. No caso de uma das várias posições fixas determinadas apenas pelo número de furos no flange, apenas o encaixe ou válvula pode ser girado para coincidir com os furos dos parafusos. Além disso, a outra extremidade do tubo do flange também deve ser alinhada com seu flange de acoplamento, o que aumenta ainda mais a dificuldade de montagem e o risco de desalinhamento. O sistema de tubulação ranhurada não tem esse problema e pode ser instalado de forma mais conveniente, e o tubo e os componentes de acoplamento podem ser girados em 360 graus completos. Não há necessidade de organizar o padrão dos furos dos parafusos, e o acoplamento pode ser orientado em qualquer posição ao redor da junta. O acoplamento pode girar ao redor do tubo para acessar facilmente os parafusos e simplificar o acesso ao equipamento. Além de eliminar o desalinhamento durante o processo de instalação, a função de orientação de 360 graus do acoplamento e o perfil menor em comparação com o flange tornam a instalação do sistema de ranhuras uma escolha ideal para espaços estreitos. Além disso, o instalador pode alinhar todos os parafusos de montagem em cada junta na mesma posição para simplificar a inspeção e a manutenção do sistema. O flange tem aproximadamente o dobro do diâmetro externo do tubo ao qual está conectado. Em média, os acoplamentos ranhurados têm apenas metade desse tamanho. A vantagem de tamanho do design menor o torna uma escolha ideal para sistemas de calha, adequado para trabalho com espaço limitado, como a penetração de conveses e paredes. Esse fato pode ser rastreado até a década de 1930, quando os acoplamentos Victaulic foram usados pela primeira vez em estaleiros britânicos. Velocidade de montagem Como o acoplamento tem menos parafusos e o requisito de torque não excede 12 polegadas (300 mm), a instalação de tubos ranhurados é muito mais rápida do que a instalação de flange. Ao contrário dos flanges que devem ser soldados nas extremidades do tubo, os componentes da válvula ranhurada não requerem soldagem, o que reduz ainda mais o tempo de instalação, elimina possíveis danos térmicos à válvula e reduz os riscos de segurança ao eliminar operações de alta temperatura. Uma comparação de linhas de lastro DIN 150 instaladas usando produtos ranhurados Victaulic com métodos de conexão tradicionais mostra que o tempo total de instalação necessário foi reduzido em 66% (150,47 horas-homem e 443,16 horas-homem). Comparado com a instalação de 60 acoplamentos rígidos, o tempo necessário para instalar 52 flanges deslizantes, cotovelos de soldagem e tês tem a maior diferença. O acoplamento requer apenas dois parafusos para atingir um tamanho de tubo de 24 polegadas (600 mm). Para comparação, na faixa de tamanho maior, o flange requer pelo menos 20 conjuntos de porcas e parafusos. Além disso, o flange requer o uso de uma chave estrela demorada para ser apertada com uma chave especial para medir e garantir que a especificação de torque correta seja alcançada. A tecnologia de tubo ranhurado permite o uso de ferramentas manuais padrão para montar o acoplamento e, uma vez que a almofada do parafuso de acoplamento do alojamento do acoplamento toque o metal com o metal, a junta pode ser instalada corretamente. Uma simples inspeção visual pode confirmar a montagem correta. Por outro lado, os flanges não fornecem confirmação visual: a única maneira de garantir a montagem adequada é encher e pressurizar o sistema, verificar se há vazamentos e reapertar as juntas conforme necessário. Manutenibilidade O sistema de tubulação ranhurada tem as mesmas características da instalação acelerada - menos parafusos e sem requisitos de torque - e também torna a manutenção ou as alterações do sistema uma tarefa rápida e simples. Para acessar a bomba ou válvula, por exemplo, afrouxe os dois parafusos do acoplamento e remova o alojamento e a junta da junta. No sistema de flange, vários parafusos precisam ser removidos. Ao reinstalar o flange, o mesmo procedimento demorado de aperto de parafusos deve ser executado durante a instalação inicial. Como não há necessidade de reapertar, o acoplamento economiza muito trabalho de manutenção de rotina relacionado aos flanges. Ao contrário dos flanges, onde tensões variáveis são aplicadas a arruelas, porcas e parafusos, os acoplamentos seguram as arruelas do lado de fora da junta do tubo com forças de compressão precisas. Além disso, como a junta de acoplamento não suporta alta pressão, não é necessário substituí-la de acordo com o cronograma de manutenção regular, e a junta de flange precisa ser substituída quando o sistema é desmontado para manutenção. Para reduzir o ruído e a vibração do sistema, o sistema de flange precisa usar foles de borracha ou mangueiras trançadas. Esses itens podem falhar devido ao alongamento excessivo e, sob desgaste normal, precisam ser substituídos em média a cada 10 anos, o que pode levar a custos e tempo de inatividade do sistema. No entanto, as juntas de tubos com ranhuras mecânicas podem estender a vida útil do sistema. Elas têm a capacidade de se adaptar às vibrações do sistema e reduzir o risco de falha da junta sem a necessidade de produtos especiais que exigem manutenção ou substituição regulares. As arruelas de mola elásticas contidas nos acoplamentos flexíveis e rígidos são muito duráveis e podem suportar grandes pressões de trabalho e cargas periódicas. O sistema pode ser pressurizado e descomprimido repetidamente sem fadiga da junta de elastômero. Os componentes leves da válvula geralmente são compostos de componentes de flange. No entanto, esse método de conexão adiciona peso desnecessário ao sistema de tubulação. Um conjunto de válvula de flange de 6 polegadas (150 mm) consiste em uma válvula borboleta de olhal. A válvula borboleta é conectada a um flange de pescoço soldado, e oito parafusos e porcas são conectados a cada lado da válvula, pesando cerca de 85 libras. Um conjunto de válvula de 6 polegadas (150 mm) usa uma válvula borboleta com uma extremidade ranhurada, um tubo com uma extremidade ranhurada e dois acoplamentos rígidos para conectar esses componentes. O peso é de cerca de 35 libras, o que é 58% mais leve do que o conjunto flangeado. Portanto, o conjunto de válvula ranhurada é uma escolha ideal para a indústria de construção naval. Ao usar produtos ranhurados Victaulic em vez do método de conexão tradicional, a comparação acima da linha de lastro DIN 150 instalada mostra uma redução de peso de 30% (2.164 libras vs. 3.115 libras). 52 flanges deslizantes, conjuntos de parafusos e arruelas, enquanto 60 acoplamentos rígidos são responsáveis por muito peso no sistema de soldagem/flange. Em tubulações de vários tamanhos, o peso pode ser reduzido usando juntas de tubo ranhuradas em vez de flanges. A magnitude da redução depende do diâmetro do tubo e do tipo de juntas usadas. Em um teste usando um acoplamento Victaulic Style 77 (o acoplamento mais pesado da linha) para conectar o tubo, a instalação total do conjunto ranhurado em comparação com dois flanges deslizantes PN10 mais leves O peso é significativamente menor. A perda de peso é registrada da seguinte forma: 4 polegadas (100 mm) - 67%; 12 polegadas (300 mm) - 54%; 20 polegadas (500 mm) - 60,5%. O uso de acoplamentos flexíveis mais leves do tipo 75 ou rígidos do tipo 07 e/ou flanges mais pesados pode facilmente atingir uma redução de peso de 70%. Por exemplo, o kit de flange de 24 polegadas (600 mm) usado no sistema TG2 pesa 507 libras, enquanto componentes semelhantes usando conectores Victaulic pesam apenas 88 libras. No sistema selecionado, o estaleiro, que usa conexões ranhuradas em vez de flanges, reduziu o peso dos navios de apoio offshore em 12 toneladas e dos navios de cruzeiro em 44 toneladas. Os benefícios econômicos da tecnologia de ranhuras para os armadores são óbvios: reduzir o peso significa aumentar o número de carga ou passageiros e reduzir o consumo de combustível. Isso também facilita o manuseio do sistema de tubulação do navio. A tendência em evolução Os sistemas de tubulação ranhurada têm maiores vantagens sobre os sistemas de tubulação flangeada devido à sua velocidade de instalação, facilidade de manutenção e peso reduzido. Essas características, juntamente com outras vantagens, como confiabilidade, fácil alinhamento e menores riscos de segurança, levaram os armadores, engenheiros e estaleiros a escolher sistemas mecânicos ranhurados em vez de flanges. A tendência crescente no uso da tecnologia de ranhuras é apoiada por fornecedores de equipamentos (como trocadores de calor, resfriadores de caixa e resfriadores), bem como fabricantes de válvulas e compressores, muitos dos quais agora oferecem seus produtos Forneça conexão de extremidade ranhurada. A gama de serviços que podem usar juntas de tubos ranhuradas está aumentando constantemente. Com sua aplicação bem-sucedida em sistemas de água, a Victaulic continuará sua longa história de inovação para desenvolver juntas resistentes ao fogo e obter a certificação de tipo para seu uso em serviços de combustível offshore.
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Horário da postagem: 13 de maio de 2021
