Juntas flangeadas e conexões: tipos, classes e aplicações industriais

Introdução

As juntas flangeadas são elementos fundamentais em qualquer sistema de tubulação industrial.
Elas permitem montagem, desmontagem, inspeção e manutenção de linhas pressurizadas sem a necessidade de corte, o que reduz tempo e custo durante a operação da planta.

Segundo o Piping Handbook, “a seleção correta do flange e da junta é determinante para a estanqueidade e a integridade estrutural da conexão.”
Um pequeno erro no tipo, na classe de pressão ou na vedação pode levar a vazamentos críticos, perda de produto e riscos à segurança.

1. O que é uma junta flangeada

Uma junta flangeada é a união desmontável entre dois componentes (tubos, válvulas, equipamentos ou conexões) feita por flanges, juntas de vedação (gaskets) e parafusos (bolts).

O conjunto completo é composto por:

• Dois flanges correspondentes (macho/fêmea ou face plana/raised face);

• Uma junta de vedação (gasket);

• Conjunto de parafusos e porcas de fixação.

O projeto e a montagem devem garantir:

• Alinhamento perfeito das faces;

• Torque controlado dos parafusos;

• Compatibilidade química da junta com o fluido;

• Pressão e temperatura dentro do rating especificado.

📘 Norma principal: ASME B16.5 – Pipe Flanges and Flanged Fittings.

2. Função e importância das juntas flangeadas

As flanges são utilizadas quando:

• É necessário acesso periódico ao interior da tubulação;

• Há transição entre equipamentos e linhas (bombas, trocadores, vasos);

• O sistema requer testes, inspeções ou desmontagens parciais;

• As condições de pressão e temperatura não permitem roscas ou uniões simples.

Elas devem resistir a:

• Pressão interna e esforços externos (peso, vibração, dilatação térmica);

• Tensões de montagem aplicadas pelos parafusos;

• Corrosão e erosão na região da vedação.

3. Tipos de flanges segundo a ASME B16.5

A norma ASME B16.5 classifica as flanges conforme o tipo de conexão com o tubo e o tipo de face.
A seguir estão os principais tipos usados em sistemas industriais.

3.1. Welding Neck (WN) – Flange de pescoço para solda de topo

• Tipo mais robusto e confiável;

• Soldado com chanfro tipo butt-weld (ASME B16.25);

• Indicado para altas pressões e temperaturas;

• Garante excelente alinhamento e mínima turbulência interna.
  📘 Aplicação: vapor, óleo, gás, alta temperatura, sistemas críticos (ASME B31.3 Category M).

3.2. Slip-On (SO) – Flange de encaixe

• Tubo é inserido no flange e soldado externa e internamente;

• Instalação simples e econômica;

• Menor resistência à fadiga do que o tipo WN.
  📘 Aplicação: linhas de utilidades e baixa pressão (água, ar comprimido).

3.3. Socket Weld (SW) – Flange de encaixe para solda de soquete

• O tubo é encaixado até o fundo do flange e soldado apenas externamente;

• Garante boa estanqueidade para pequenos diâmetros (≤ 2”);

• Não indicado para fluidos corrosivos (possibilidade de trinca no “gap”).
  📘 Aplicação: instrumentação e sistemas de pequeno diâmetro.

3.4. Lap Joint (LJ) – Flange de solta

• Usado com stub-end (colar curto);

• Permite rotação livre do flange para alinhamento de furos;

• Ideal para materiais caros (ex.: aço inox com flange de aço carbono).
  📘 Aplicação: plantas químicas e alimentícias.

3.5. Threaded (TH) – Flange roscado

• Conexão por rosca NPT, sem necessidade de solda;

• Ideal para baixas pressões e pequenas linhas;

• Não recomendado para altas temperaturas ou vibração.
  📘 Aplicação: linhas temporárias e instrumentação.

3.6. Blind (BL) – Flange cego

• Fecha o fim de uma linha ou conexão;

• Suporta pressão equivalente à tubulação;

• Pode incluir drain plug, vent ou porta de inspeção.
  📘 Aplicação: sistemas de teste e fechamento temporário.

3.7. Orifice e Spectacle Flanges

• Incorporam placas de orifício para medição de vazão;

• Ou possuem duas metades (aberta/fechada) para isolamento rápido.
  📘 Aplicação: linhas de processo e instrumentação.

4. Tipos de face (face type)

O acabamento da face do flange determina como a vedação será feita com a junta.

Tipo de Face Características Aplicação Flat Face (FF) Superfície plana, usada com Baixa pressão, bombas juntas não metálicas de ferro fundido Raised Face (RF) Pequeno ressalto (1,6 a 6,4 mm) Padrão industrial geral que melhora a vedação Ring Type Joint (RTJ) Ranhura circular para anel Alta pressão e temperatura metálico (oval ou octogonal)temperatura Tongue & Groove (T&G) Junta guiada por encaixe Vedação precisa em macho-fêmea sistemas limpos Male & Female (M&F) Similar ao T&G, mas com Equipamentos e conexões maior área de contato especiais

📗 Normas aplicáveis: ASME B16.5 §6 e ASME B16.20 (juntas metálicas).

5. Classes de pressão (Pressure Rating)

A classe de pressão (pressure class ou rating) define a capacidade máxima de operação do flange em função da temperatura e do material.

As principais classes segundo a ASME B16.5 são:

150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500#, 2500#.

Cada classe tem espessura, número e diâmetro de furos de parafusos diferentes.

Exemplo:

Um flange classe 300# suporta:

• 50 bar a 38 °C;

• 34 bar a 400 °C (aço carbono ASTM A105).

📘 Referência: ASME B16.5, Tabelas 2-1.1 a 2-3.25.

6. Materiais dos flanges e conexões

A escolha do material deve seguir a especificação da linha e o fluido transportado.

Material Norma ASTM Aplicação típica Aço carbono forjado A105 Óleo, vapor, água Aço inoxidável austenítico A182 F304 / F316 Químicos e alimentos Aço liga Cr-Mo A182 F11 / F22 Alta temperatura Duplex / Superduplex A182 F51 / F53 Água do mar, offshore Inconel / Monel / Hastelloy B564 Ácidos fortes e gases corrosivos

Os flanges devem ser forjados, nunca fundidos, para evitar porosidades e garantir resistência mecânica uniforme.

7. Juntas de vedação (gaskets)

A vedação entre as faces é realizada pela junta (gasket), que deve deformar-se ligeiramente sob o torque dos parafusos para preencher micro irregularidades.

7.1. Tipos de juntas

Tipo Material Pressão típica Norma Não metálica Fibra, PTFE, borracha Até 20 bar ASME B16.21 Semimetálica (espiralada) Aço inox + grafite/PTFE Até 250 bar ASME B16.20 Metálica (RTJ) Aço inox, Inconel, cobre Até 700 bar ASME B16.20

7.2. Seleção da junta

• Temperatura e pressão de operação;

• Compatibilidade química com o fluido;

• Tipo de face do flange;

• Requisitos de desmontagem.

📗 Dica: em plantas petroquímicas e termelétricas, as juntas espiraladas (spiral wound) são padrão devido à sua alta confiabilidade e capacidade de reutilização.

8. Parafusos e torque

A estanqueidade da junta depende diretamente do torque aplicado aos parafusos, que gera a força de compressão necessária na junta.

8.1. Tipos de parafusos

• Stud bolts + porcas hexagonais: padrão ASME B16.5;

• Materiais: ASTM A193 Gr. B7 (aço-liga) e A194 Gr. 2H (porca).
  Para serviços severos, podem ser usados A320 L7 / A194 4 (baixa temperatura).

8.2. Torque de aperto

O torque ideal depende do diâmetro, classe e tipo de junta.
Deve ser aplicado em cruzamento simétrico (star pattern), em no mínimo três etapas:

1. 30% do torque nominal;

2. 60%;

3. 100% (verificação final com torquímetro calibrado).

📘 Referência: ASME PCC-1 – “Guidelines for Bolted Flange Joint Assembly”.

9. Conexões flangeadas e componentes

Além das flanges puras, existem componentes flangeados:

Componente Função Válvulas flangeadas Permitem bloqueio ou controle de fluxo sem solda direta Filtros tipo Y e cestos Retêm partículas sólidas antes de equipamentos Spools flangeados Trechos desmontáveis para manutenção Expansores/reduções flangeadas Adaptação entre diâmetros distintos Dampers e blinds Isolamento temporário de linhas

10. Ensaios e inspeções

Os flanges e juntas devem ser verificados antes e após montagem.

Ensaio Objetivo Norma VT (Visual Test) Verificar irregularidades, rebarbas e arranhões ASME V, Art. 9 PT (Líquido penetrante) Detectar trincas na face ASME V, Art. 6 Dimensional Conferir diâmetro, furação e espessura ASME B16.5 / MSS SP-44 Teste de estanqueidade Verificar vazamentos após torque ASME B31.3 §345

O Piping Handbook recomenda o uso de torquímetros calibrados e registro de torque aplicado em sistemas críticos.

11. Instalação e alinhamento em campo

Durante a montagem:

1. Limpar as faces e juntas antes da instalação;

2. Confirmar que as faces estão paralelas (desvio máximo 1,5 mm/m);

3. Utilizar lubrificante apropriado (graxa molibdênio) nos parafusos;

4. Apertar uniformemente em sequência cruzada;

5. Reapertar após 24 horas de operação (em sistemas de alta pressão).

💡 Boas práticas:
Nunca reutilizar juntas deformadas e sempre substituir parafusos oxidados.

12. Principais falhas em juntas flangeadas

12.1. Vazamento por torque inadequado

• Causa: torque insuficiente ou desigual;

• Solução: reaperto controlado conforme ASME PCC-1.

12.2. Deformação da face do flange

• Causa: excesso de torque ou montagem desalinhada;

• Solução: retífica da face e reaplicação de junta nova.

12.3. Corrosão entre flanges

• Causa: penetração de umidade;

• Solução: aplicação de selante anticorrosivo e pintura epóxi.

12.4. Danos por vibração

• Causa: ausência de suportes adequados;

• Solução: instalar ancoragens e amortecedores.

📗 Estudo do Piping Handbook: até 80% dos vazamentos em plantas químicas ocorrem em juntas flangeadas mal montadas.

13. Critérios de seleção técnica

Para especificar corretamente uma junta flangeada, o engenheiro deve considerar:

1. Fluido: químico, tóxico, corrosivo, inflamável;

2. Pressão e temperatura: conforme Tabelas ASME B16.5;

3. Material: compatível com fluido e demais componentes;

4. Classe de pressão: 150# a 2500#;

5. Tipo de face: FF, RF, RTJ, etc.;

6. Tipo de junta: não metálica, espiralada ou RTJ;

7. Condições de manutenção: frequência e facilidade de acesso.

📘 Ferramenta útil: tabelas de equivalência entre PN e Classe ASME:

PN (ISO) Classe ASME aproximada PN 20 150# PN 50 300# PN 100 600# PN 150 900# PN 250 1500#

14. Aplicações industriais

Setor Tipo de flange Tipo de junta Observações Petroquímica WN / RTJ Espiralada / RTJ Alta temperatura e pressão Energia / Vapor WN / SW Espiralada PW HT e ensaios RT obrigatórios Água / Utilidades SO / FF Fibra ou borracha Baixa pressão Offshore / Marinha WN / Duplex RTJ / Metal Resistência à corrosão marinha Alimentícia / Lap Joint / Inox PTFE / T&G Limpeza e desmontagem fácil Farmacêutica

15. Conclusão

As juntas flangeadas são componentes críticos de segurança.
Quando corretamente selecionadas e montadas, garantem vedação confiável e manutenção facilitada.
Quando mal especificadas, tornam-se pontos de falha e de emissão.

O engenheiro projetista deve dominar:

• As classes de pressão ASME;

• Os materiais e faces adequados ao fluido;

• E o procedimento de montagem conforme ASME PCC-1.

A confiabilidade de uma planta não depende apenas da qualidade dos tubos e válvulas, mas também da integridade das conexões — o elo entre todos os componentes.

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