Anatomia de uma junta de tubo ranhurada 04.01-PORB - Victaulic

ANATOMIA DE UMA JUNTA DE TUBO RANHURADA
Anatomia de uma junta de tubo ranhurada
O sistema de tubulação ranhurada existe a mais de 80 anos, proporcionando uma tubulação
rápida, fácil e confiável. Enquanto a tecnologia mudou os parâmetros de aplicação – da ranhura
por laminação até a ranhura por corte, do tubo padrão ao tubo com parede fina, e junções
somente para um sistema completo – a natureza básica da construção de junção ranhurada
resistiu ao teste do tempo.
Em 1925, assim como hoje, havia quatro componentes básicos – a ranhura, o anel
de vedação, os segmentos metálicos e os parafusos/porcas.
O desenvolvimento inicial do “sistema ranhurado” começou com a fabricação do tubo
com uma extremidade expandida ou com ressalto. O ressalto, assim como a ranhura,
proporcionava uma área para o acoplamento para conectar o tubo totalmente. A extremidade
do tubo fabricado era satisfatória para longas incursões militares, mas não era utilizada para
fins comerciais.
Com o advento da Victaulic Company of America em 1925, foram estabelecidas especificações
para o corte de ranhura no tubo e o redesenho dos segmentos para o tamanho menor, também
necessário para conversão do tamanho Imperial métrico para o tamanho MPS. Guias definitivos
foram estabelecidos para a dimensão “A” (área da junta de vedação), dimensão “B” (largura
da ranhura) e dimensão fundamental “C” ou diâmetro de ranhura.
Cada dimensão foi calculada com base em considerações práticas de engenharia. A área A
teve que acomodar a largura completa da junta de vedação permitindo um movimento pela
dimensão “B”. A ranhura teve que ser suficientemente voltada da extremidade do tubo para
proporcionar força de carga final total e acomodar tensão longitudinal e lateral da pressão
interna e forças externas.
A dimensão “B” foi dimensionada de forma grande para acomodar facilmente a seção chave
do segmento. Esta é a área de acoplamento que liga a ranhura ao redor da circunferência
completa para prevenir a separação dos tubos sob pressão. Também foi dimensionada de
forma mais ampla que a seção chave para permitir movimento limitado do tubo (expansão/
contração/deflexão) com o acoplamento flexível modelo 77, que foi padrão até os anos 1980.
Como mencionado, a dimensão “C” é fundamental. Esta precisa ser concêntrica ao tubo E.D.,
suficientemente profunda para proporcionar liga apropriada da chave de acoplamento para
a contenção de carga final e rasa o suficiente para não enfraquecer o tubo. Trabalhando-se
a partir de padrões existentes de rosqueamento, cuja profundidade foi estabelecida pelas mesmas
razões, foi estabelecido um padrão com profundidade um pouco menor do que a rosca localizada
imediatamente fora de uma conexão.
Em 2005, a Victaulic Company desenvolveu o Sistema Avançado de Ranhura (AGS),
especificamente desenhado para sistemas de tubulação 14 – 24”/350 – 600 mm. O desenho
de ranhura mais amplo e profundo do AGS e um acoplamento de apenas dois segmentos
metálicos são combinados para proporcionar desempenho consistente e de pressão mais alta.
MATERIAIS DE TUBO
Os padrões para dimensões de ranhura foram estabelecidos nos anos 1940, porém foi em
1978 que um comitê da Associação Americana de Trabalhos com Água (AWWA) aceitou e
publicou padrões tanto para NPS (aço, alumínio, latão e outros) quanto para tubo de fundição
de dimensão AWWA e ferro fundido e dúctil dimensionado pela AWWA. Isso foi revisado
depois para incluir dimensões de ranhura e codificado como Padrão ANSI/AWWA C-606
para Juntas Ranhuradas e com Ressalto.
O sistema Victaulic é aplicável a uma grande variedade de materiais de tubo, incluindo: aço
(Schedule 5, 10, 20, 40, 80) ambos em preto e galvanizados, também revestidos de borracha,
vidro ou com cobertura; aço inox (Schedule 5S, 10S, 40S); diversas ligas de aço; ligas de
alumínio de graus 6061 T4/6064 T4 (Schedule 80 de ranhura por corte e Schedule 40 por
laminação ou corte); plástico PVC – ASTM D-1785, Tipo 1, Grau I (PVC 1120) em +100°F
no máximo; plástico FRP com colar adaptador; polietileno de alta densidade HDP – ASTM
D-2447, D-3000, D-3035 ou F-714, SDR 35 a 7.3 em +70°F; cobre (CTS) tipo K, L, M ou
DWV; AWWA dúctil – Classe 53 e mais pesado, conforme ANSI/AWWA C-606. Para outros,
entre em contato com a Victaulic
OBRA/PROPRIETÁRIO EMPREITEIRA ENGENHEIRO
OD
DE
B
E
B
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Carga
Máxima
A B
A B
Exagerado para proporcionar
maior clareza
Ranhura do Sistema Avançado
de Ranhura AGS
C
C
D
Carga
Máxima
Ranhurados por Laminação Padrão
Ranhurados por Corte
Ranhurados por Laminação AGS
Nº. sistema ______________________________ Enviado por _____________________________ Seção Espec. ____________ Parágr. _________
Local ___________________________________ Data ___________________________________ Aprovado _______________________________
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Data ___________________________________
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O ANEL DE VEDAÇÃO O desenho exclusivo do anel de vedação em formato de C, que responde à pressão, tem sido
o coração do sistema ranhurado desde a sua concepção. Contando com elasticidade de componente
e desenho inicialmente inovador, o anel veda na dimensão “A” do tubo O.D. Esse desenho acomoda
o movimento de tubo, enquanto veda sob pressão e a vácuo.
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O anel de vedação com
design exclusivo em
forma de C assegura
tripla vedação.
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Durante a montagem, o anel de vedação é esticado um pouco sobre as extremidades do tubo,
aplicando compressão natural dos lábios angulares, assim como elasticidade de todo o corpo
do anel de vedação. (É importante notar que os aneis de vedação de acoplamento com ranhura
sempre devem ser lubrificados nos lábios e nas partes posteriores exteriores, antes da montagem.
Veja pedidos específicos de produto e instruções de instalação para maiores detalhes.) Isso coloca
os lábios em imediata compressão de vedação sobre o tubo O.D.
A montagem do segmento de acoplamento sobre os anéis encaixa-se exatamente à parte posterior
do anel de vedação, envolvendo totalmente o anel com uma estrutura de ferro dúctil. Os suportes
de parafuso totalmente presos proporcionam força compressiva adicional, fazendo da elasticidade
uma força de vedação natural. O envolvimento completo do anel de vedação previne qualquer
extrusão de borracha sob alta pressão.
O fator de vedação definitivo é a pressão (ou vácuo) na linha. A pressão tende a pressionar os lábios
mais firmemente no tubo O.D. Da mesma forma, o vácuo atrai o centro do anel de vedação, também
forçando os lábios a uma vedação mais firme. (Em trabalhos a vácuo de mais de 10” de mercúrio,
uma inserção revestida de metal ou anel de vedação FlushSeal ® são recomendáveis para controlar
a ação de atração.)
Os aneis de vedação são moldados cuidadosamente em moldes que se ajustam exatamente à área
interna de contenção do segmento. Isso permite que os componentes separados se encaixem para
formar uma unidade integral de acoplamento com a combinação de vedação eficiente e resistência
de carga final eficaz para lidar com pressões tão altas quanto 4000 psi/27576 kPa
Originalmente moldado com borracha natural, o anel de vedação era excelente para sistemas
de água e abrasivo, e frequentemente encontrado em aplicações antigas de mineração, militares
e de água. O advento gradual de outros componentes de borracha sintéticos durante e após
a II Guerra Mundial expandiu o potencial para o sistema ranhurado.
Os componentes de borracha existentes hoje incluem o anel de vedação padrão EPDM (etileno
propileno dieno monômero) para água (até +230°F/+110°C) e um anel de vedação de um composto
nitrílico para trabalhos com óleo (até +180°F/+82°C). Aneis especiais incluem fluoroelastômero,
neoprene, silicone, nitrilo branco e epiclorohidrina.
Vedação total entre as
extremidades dos tubos
e as ranhuras.
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Os segmentos envolvem
e comprimem o anel,
reforçando a vedação.
A vedação é intensificada
pela pressão ou vácuo
na linha
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OS SEGMENTOS METÁLICOS Segmentos metálicos de acoplamento padrão são feitos de ferro fundido dúctil de acordo com
normas ASTM A- 536, Grade 65-45-12. O ferro dúctil de acordo com as normas ASTM A395,
grau 65-45-15, está disponível mediante solicitação especial. O ferro dúctil foi escolhido devido
à combinação especial de características físicas melhoradas com a relativa facilidade de fabricação
de acordo com padrões exigidos. O 65-45-12 refere-se a 65.000 psi/448110 kPa de força mínima
de tensão, 45.000 psi/310230 kPa de força mínima de resistência e 12% de prolongamento mínimo.
Esse é comparado favoravelmente com o tubo de aço A53ERW com tensão mínima de 60.000 psi/
413640 kPa, 35.000 psi/241290 kPa de resistência 25% de prolongamento (típico).
MODELO 07 RÍGIDO
STYLE 07 FLEXÍVEL
ACOPLAMENTO AGS
Os segmentos metálicos consistem normalmente de duas fundições idênticas para acoplamentos
com tamanhos 24”/600 mm. Os segmentos metálicos de acoplamento com tamanhos de 26”/
650 mm a 102”/2600 mm) são fundições em múltiplos segmentos idênticos para assegurar
concentricidade e facilidade de manuseio.
Independentemente do modelo e dos índices de pressão, alguns critérios básicos permanecem
para todos os acoplamentos de tubo ranhurados. O segmento metálicos são desenhado para
proporcionar a máxima combinação de pressão e condições de carga final enquanto mantém peso
e características de fabricação razoáveis. Cada “acoplamento” de tubo ranhurado, seja adaptador
de flange, acoplamento de redução, saída, acoplamento rígido ou flexível possui uma seção chave
similar. Este encaixa totalmente na ranhura, amarrando a junta integralmente ao tubo.
TESTE O teste de produto é completo e contínuo durante e depois do processo de fabricação para
assegurar o desempenho final do produto. O controle de qualidade começa com o teste
de matéria-prima com análise espectroquímica e física, análise espectrográfica computadorizada
e carbono sulfúrico. Testes diários de tensão, metalográficos e de impacto são realizados.
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A integridade final da fundição é verificada pelos testes hidrostáticos, curva do ar e de Brinell,
assim como teste de radiografia e partícula magnética. Os produtos são calibrados e, onde
necessário, as dimensões de precisão são verificadas em nosso comparador ótico.
Checagens de produto acabado incluem teste 100% hidrostático de todas as válvulas. Testes
de fluxo são executados em produtos apropriados em nosso teste em looping que é calibrado
de acordo com padrões NBS. Os loopings operam desde 1970 para simular 24 horas de condições
de operação para várias temperaturas e fluídos.
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Anatomia de uma junta de tubo ranhurada
MATERIAIS DE PRODUTO PADRÃO Produtos de tubulação Victaulic estão disponíveis em uma variedade de materiais para tubo
de conexão de tipos variados. Enquanto acoplamentos, encaixes, válvulas e acessórios básicos
são de fundição de ferro fundido, muitas opções estão disponíveis como explicado abaixo. Verifique
sempre os dados de pedido produto para especificações completas de material. Para materiais
de vedação, consulte a Seleção de Anéis de Vedação, seção 05.01.
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Ferro Dúctil
O ferro dúctil padrão conforme normas ASTM A-536 (grau 65-45-12) é o metal primário usado
para acoplamentos de fundição, segmentos metálicos, conexões, válvulas, discos de válvula
e corpos acessórios. O ferro dúctil em conformidade com as normas ASTM A395, grau 65-45-15,
está disponível mediante solicitação especial.
• Revestimento padrão – pintura enamel alquídico
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• Revestimento opcional – galvanizado a quente a ASTM A-153 ou zinco eletroplatinado a ASTM
B-633 (dependendo do produto)
NOTA: Certas fundições especializadas podem ser opcionalmente fornecidas em ferro maleável de
acordo com as normas ASTM A-47 (Grau 32510); conexões especializadas podem ser de aço forjado
em conformidade com as normas ASTM A-234 Grau WPB ou tubo de aço-carbono soldado de forma
segmentada em conformidade com: parede de 3 / 4 - 3 1 / 2” (20 - 90 mm) ASTM, A-53, Tipo F; 4- 10”
(100 - 250 mm) ASTM A-53, Tipo E ou S, Grau B; 12 – 24” (300 - 600 mm) 0,375” de acordo com
as normas ASTM A-53, Tipo E ou S, Grau B.
Parafusos e porcas são de aço-carbono revestido e termotratado, cabeça para trilho de acordo com
os requisitos físicos e químicos da norma ASTM A-449 e requisitos físicos da norma ASTM A-183
Aço Inox
Os acoplamentos de aço inox e corpos de válvula são fundição tipo 316 de aço inox em
conformidade com ASTM A351, A-743, A-744, grau CF-8M.
• Opcional – Tipo 304 de aço inox, em conformidade com as normas ASTM A-351, grau CF-8
Parafusos e porcas são do tipo 316 para trilho de pescoço oval, de aço inox e porcas sextavadas
resistentes com propriedades físico-químicas de acordo com as normas ASTM F-593, Grupo 2,
Condição CW.
Os encaixes são Schedule 10 316 (Schedule 5 ou 40 e tipo 304 opções disponíveis), feitos
de material em conformidade com as normas ASTM A-403. Certas configurações que exigem
fabricação são feitas a partir de tubo de acordo com ASTM A312.
Alumínio
Acoplamentos de alumínio são de liga de alumínio fundido 356-T6 de acordo com ASTM B-26.
Os encaixes são de liga de alumínio fundido 356-T6 a ASTM B-26 ou fabricados de forma
segmentada a partir de tubo de alumínio em conformidade com ASTM B-241, liga 6061-T6,
Schedule 40; niples de acordo com ASTM B-210 liga 6061-T6 ou 6063-T6, Schedule 40.
Cobre (CTS)
Os segmentos de tubulação de cobre (CTS) são de ferro fundido dúctil em conformidade com
as normas ASTM A-536 (Grau 65-45-12) e ASTM A-395 (Grau 65-45-15) com um revestimento
de enamel alquídico de coloração cobre.
As conexões são feitas de tubo de cobre estirado sem costura em conformidade com as normas
ASTM B-75 C 12200 ou fabricados de ASTM B-152 C 11000 ou fundições em molde de areia
de bronze em conformidade com liga de cobre ASTM B-584 C83600 (85-5-5-5).
Os corpos de válvula são de fundição de bronze por liga C83600 (85-5-5-5).
AWWA
Os acoplamentos e conexões AWWA são de ferro fundido dúctil com parafusos e porcas revestidos
como descrito acima.
Conexões em conformidade com exigências específicas, conforme definido na Seção de Produtos
AWWA 23.05.
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PARAFUSOS E PORCAS Os parafusos/porcas asseguram a total junção. Diferentemente de sistemas de flange, os parafusos
não levam a carga primária, nem são funcionais no processo de vedação. Os parafusos seguram
os segmentos de acoplamento nas ranhuras e contêm os anéis de vedação. Uma vez rosqueados
(metal a metal, com um deslocamento em acoplamentos rígidos), os parafusos não exigem mais
apertos. Não há especificações de torque para a maioria dos acoplamentos de ranhura, assim como
parafusos de flange.
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A cabeça padrão do parafuso é uma configuração oval em conformidade com as aberturas
no suporte de parafuso de segmento. Isso permite apertar as porcas de um lado sem retorcer.
Parafusos e porcas de cabeça oval estão em conformidade com a tração mínima ASTM A-183
de 110.000 psi/758340 kPa. Os parafusos e porcas revestidos (conforme ASTM B-633) são padrão
na maioria dos acoplamentos.
Os parafusos/porcas métricos estão disponíveis para a maioria dos modelos de acoplamento.
Os parafusos métricos são codificados com revestimento dourado para serem distinguidos dos
parafusos padrão americano
Especifique “Parafusos & Porcas Métricos Revestidos” quando desejado. Os parafusos/porcas
no padrão americano são identificados como: “Parafusos & Porcas Com Revestimento UNC”
ou “Parafusos e Porcas em Preto UNC”.
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INSTALAÇÃO
GARANTIA Consulte a seção Garantia da Lista de Preços atual ou contate a Victaulic para obter detalhes.
NOTA
Para informações de contato completas, visite www.victaulic.com
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Consulte sempre o Manual de Instalação de Campo Victaulic I-100 para o produto que está sendo
instalado. Os manuais contêm dados completos de instalação e montagem e acompanham todas
as remessas de produtos Victaulic, além de estarem disponíveis em formato PDF no nosso site
www.victaulic.com.
Este produto deve ser fabricado pela Victaulic ou segundo especificações da Victaulic. Todos
os produtos devem ser instalados de acordo com as instruções de instalação/montagem atuais
da Victaulic. A Victaulic se reserva o direito de alterar especificações, projetos e equipamentos
padrão do produto sem aviso prévio e sem incorrer em obrigações.
04.01-PORB 1925 REV C ATUALIZADO EM 07/2005
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