terça-feira, 10 de dezembro de 2013

Caso 051: Inspeção e Montagem de Conexões Flangeadas.

Dentre vários itens de verificação que se pode citar durante a inspeção de conexões flangeadas, focaremos superficialmente dois aspectos:
  1. Subdimensionamento de estojos;
  2. Integridade física dos flanges.


SUBDIMENSIONAMENTO DE ESTOJOS

As fotos a seguir mostram conexões flangeadas incorretamente montadas, fotografadas durante inspeções de equipamentos de uma planta industrial. Nas 3 fotos inferiores, alguns ou todos os estojos são  curtos demais e as porcas não estão roscadas até o fim.








As situações mostradas acima, significam que estas conexões flangeadas podem não estar tão resistente quanto deveriam. Flanges são projetados de forma que a combinação de todos os parafusos e porcas suportem os esforços sobre eles. Se a porca estiver parcialmente roscada no estojo, a conexão poderá não ter a resistência desejada  pelo projeto.
Na foto inferior, estão faltando dois dos quatro estojos requeridos. Essa conexão flangeada estará somente com metade da resistência que o projetista intencionava!

Conexão flageada com 50% de sua resistência. Vazamento iminente?


INTEGRIDADE FÍSICA DOS FLANGES

A conexão flangeadas a esquerda está acentuadamente corroído e os parafusos estão em mal estado. Um vazamento prestes a ocorrer. Felizmente, esta condição foi observada durante uma inspeção e os flanges foram substituídos (mostrado a direita).

ANTES                                                             DEPOIS

A foto abaixo, a esquerda, mostra uma válvula de controle corroída. Você pode contar com esta válvula durante o processo? A foto abaixo, a direita, mostra a válvula substituída, que adequadamente mantida e testada, muito provavelmente funcionará quando demandada.

ANTES                                                         DEPOIS

RECOMENDAÇÕES PARA A INSPEÇÃO
  • Planeje inspeções regulares para identificar problemas de integridade mecânica – tais como equipamentos, tubulações e válvulas corroídas, suportes inadequados de tubulação, pequenos vazamentos em volta de flanges;
  • Verifique se os flanges estão corretamente montados em tubulações e equipamentos durante suas inspeções de segurança da planta. Uma regra simples a ser seguida é que todo parafuso que não ultrapasse pelo menos um fio de rosca para além da porca deverá ter sua instalação revista por uma pessoa qualificada em tubulação;
  • Caso você observe flanges conectados de forma incorreta em sua planta, informe essa situação para que ela possa ser reparada e certifique-se que os reparos tenham sido realizados;
  • Inspecione os equipamentos, mesmo que sejam novos ou que acabaram de passar por manutenção ou remontagem, para certificar-se de que estejam corretamente montados e aparafusados antes de colocá-los em operação;
  • Não espere pelas inspeções “oficiais”. Esteja constantemente alerta para sinais visuais de problemas de integridade mecânica de equipamentos;
  • Se você ver ou ouvir algo que o preocupe, avise imediatamente e acompanhe as medidas tomadas para corrigir a situação.

RECOMENDAÇÕES PARA A MONTAGEM
  • Se faz parte de seu trabalho conectar equipamentos, montagem de tubulações flangeadas, fechar flanges de acesso a equipamentos (“bocas de visita”) ou outras conexões aparafusadas de equipamentos, ou outros tipos de montagens, lembre-se que o serviço não estará completo até que todos os parafusos/estojos estejam instalados e apertados corretamente;
  • Alguns equipamentos requerem procedimentos especiais para o aperto de parafusos. Por exemplo, você poderá necessitar de um torquímetro para apertar corretamente os estojos, de acordo com a especificação, ou apertá-los em uma determinada sequência. Certifique-se de seguir o procedimento correto, usar as ferramentas apropriadas e ter recebido o treinamento adequado para estar capacitado nos procedimentos de montagem do equipamento.

MATERIAL COMPLEMENTAR INSERIDO EM 24/01/2014.

SEGURANÇA CONTRA VAZAMENTO


Situação não recomendável.
Parafuso curto.
Os parafusos em conexões flangeadas devem apresentar no mínimo 1 fio de rosca após o engajamento com a porca e não mais do que a metade do comprimento da porca.

Esta recomendação é uma “boa prática” de montagem, comum em unidades industriais, com vistas a permitir uma rápida inspeção visual do engajamento total da porca no parafuso. Evita-se assim, “subcomprimentos” que podem limitar a resistência mecânica do parafusamento da conexão flangeada. 

O ASME B31.3 em seu parágrafo 335.2.3 “Bolt Length” (comprimento do parafuso) recomenda que os parafusos se estendam completamente através das porcas. E que o “engajamento” aceitável para o caso de uma falha é de não mais do que uma rosca não engajada.

A BOA PRÁTICA

No aperto, as porcas devem ficar, no mínimo, completamente roscadas no corpo do parafuso (engajada) ou estojo. Quando se tratar de estojo, as porcas devem ficar preferencialmente a igual distância das extremidades, deixando passar, para cada lado, pelo menos no mínimo um fio de rosca e máximo de 3 fios (sendo este o valor padrão). Os parafusos já apertados devem ser identificados durante a montagem final (pintar a face exposta).

Deixar fios roscas em excesso além da porca (> 3 fios) pode provocar acidentes em locais em que haja passagens de equipes de operação e manutenção (fardamento pode ficar preso em uma situação de escape), além do maior custo envolvido. Deixar apenas um fio exposto, além da porca, dificulta a inspeção visual do engajamento total na porca. Por isto, procurasse recomendar 3 fios de rosca além da porca como uma “boa prática universal”.  


 Fonte:

Center for Chemical Process Safety – CCPS.

10 comentários:

  1. Em todo tipo de Aparafusamento, a necessidade do comprimento esta associado ao esforço mecânico "tracional" exercito no aperto, que devera nunca ultrapassar o limite de de alongamento, indo forçar para a deformação "plastica. Tal possibilidade estado paralelo ou menor no estojo provoca essa deformação plastica num "escoamento e redução de ´´área na ponta do "estojo", daí resultando no defeito "vulgarmente" conhecido como "espanou a rosca" e soltou a porca.

    ResponderExcluir
  2. Se faz parte de seu trabalho conectar equipamentos, montagem de tubulações flangeadas, fechar flanges de acesso a equipamentos (“bocas de visita”) ou outras conexões aparafusadas de equipamentos, ou outros tipos de montagens, lembre-se que o serviço não estará completo até que todos os parafusos/estojos estejam instalados e apertados corretamente;
    Alguns equipamentos requerem procedimentos especiais para o aperto de parafusos. Por exemplo, você poderá necessitar de um torquímetro para apertar corretamente os estojos, de acordo com a especificação, ou apertá-los em uma determinada sequência. Certifique-se de seguir o procedimento correto, usar as ferramentas apropriadas e ter recebido o treinamento adequado para estar capacitado nos procedimentos de montagem do equipamento.
    NENHUMA RECOMENDAÇÃO ACIMA ESTA COMPLETA SEM UM SEQUENCIAMENTO DOS ESTOJOS OU PARAFUSOS.
    O IDEAL É "DOSAR" O Índice DE FORÇA APLICADA, NUMA SEQUENCIA QUE LEMBRE UMA DISTRIBUIÇÃO UNIFORME DO TIPO: APERTAR ESTOJO DE 12horas / 6 horas depois 3 horas / 9 horas / e assim sucecivamente ate APERTO FINAL.

    ResponderExcluir
    Respostas
    1. Caro Camargo, obrigado por compartilhar um pouco da sua experiência. Enriqueceu bastante o post. Tenho certeza que muitos que leram suas observações terão mais atenção quando estiverem conectando um equipamento ou tubulação flangeada. Assim esperamos transformar conhecimento em procedimento.

      Excluir
    2. Afim de ajudar os colegas que se iniciam e demais, estou citando como exemplo um fechamento de Flange de uma "hipotética" B.V. No sequenciamento "cruzados" como já expliquei anteriormente; Após encostar as porcas, e com a mão, força-la ate sentir encosto total. Mesmo havendo "torquímetro; não o forcem mais que uns 20% da carga recomentada. Sempre marcar com um giz cada porca já efetuada essa ação. Ato continuo, quando estiver realizado esse "aperto" parcial; promover agora nova sequencia, aplicando a carga ate aproximadamente 40% da carga recomentada. Assim sucessivamente com incrementos de 20 em 20%, ate carga total. A tampa encostara e estará segura sem sofrer efeito rotacional. descerá paralelo aos estojos por igual e vedará corretamente. Ainda que não aja torquímetro, o serviço estará corretamente feito com segurança. Dessa forma se apertava as tampas das caixas espirais das Turbinas Hidrelétricas de Grande porte nos anos 60.

      Excluir
  3. Prezado Cesar e amigos projetistas e montadores.
    Este tipo de erros normalmente é oriundo de listas de materiais de tubulação mal elaboradas.
    Projetistas de tubulação tem por obrigação de conhecer principalmente as normas de flanges ANSI e DIN e especificar corretamente flanges e parafusos estojos e as respectivas juntas adequadas para cada fluido e de acordo com a classe de pressão requerida pelo processo.
    Eu como Consultor e projetista na área de utilidades e prestando serviço para grandes grupos uma das minhas atribuições é conferir projetos de tubulação e as respectivas listas de materiais elaborados por outras empresas de Engenharia antes das compras pelos clientes e das entregas de materiais as montadoras.
    Na maioria dos projetos, deparo com listas de materiais com erros primários, principalmente nos diâmetros e nos comprimentos dos estojos de flanges onde requer minha atenção especial.
    A boa prática recomenda ao projetista de tubulação indicar nas listas de materiais nos itens parafusos ou estojos o tipo e o diâmetro de flange.
    A montadora por sua vez recebe as listas e os materiais e na obra há mistura de parafusos onde os montadores os utilizam erroneamente e as vezes até por falta de conhecimentos técnicos em identificar os parafusos ou estojos para cada diâmetro de flange.
    Quando não há uma fiscalização de obra eficiente acaba passando flanges mal instalados com riscos de acidentes conforme exemplos das fotos postadas.
    Amigos, considerem este texto como uma critica construtiva de um profissional com 43 anos de experiência em projetos, fiscalização, obras, operação e treinamentos na área de utilidades industriais.

    ResponderExcluir
  4. Se observarmos cuidadosamente o que estamos detectando é o seguinte: Foi comprado barras roscadas em qualquer casa de material de construção e feito uma verdadeira gambiarra. Isto é comum em muitas empresas que querem ter lucratividade maior e no final acabam pagando o pato. Ps conjuntos são de tamanhos iguais inclusive existe tabela; por outro lado quem praticou este tipo de serviço não passa de uma empresa que poderemos denominar "LÁBIOS DE SUÍNO" para não ser chamada de boca de proco.

    ResponderExcluir
    Respostas
    1. Caro Sidernito, você tem muita razão no que afirma. Acontece que tem também firma que se Intitulam de Grandes e Especialistas que entregam trabalho na mão de "tecnicos" de aráque para realizarem o trabalho numa lista enorme de sub de sub de sub contratados que não acaba mais. Numa Planta Petroquimica famosa (não posso dizer o nome) na Grande ABC; que em 2008 colocou como troca de estojos de trocadores de calor, somente 50% dos estojos. Usando outros 50%. os mesmos ja usados anteriormente. Tendo inclusive os montadores que escolher no "olhômetro" os que pareciam serem ainda "aproveitaves".

      Excluir
  5. Pessoal, tenho uma dúvida. Vejam só!.
    Um fornecedor de fixadores informou que devido a falta de matéria prima no mercado está propondo a substituição das porcas com especificação ASTM A 194 4L por uma porca fabricada a partir do SAE 4140, porque segundo ele o material proposto tem qualidade superior. Minha dúvida é se poderia existir alguma implicação com relação as propriedades mecânicas, tratamento térmico ou composição química. O que vcs acham? Desde já agradeço.

    ResponderExcluir
    Respostas
    1. Caro Magno,

      Os dois materiais quanto a composição química são bastante similares, exceto pelo teor de carbono indicado pelo L onde o A 194 4L creio que o teor de carbono é menor que o SAE 4140 (0,38 - 0,43%). Eu diria que isso pode ser um ponto desfavorável ao SAE 4140 se o uso desse material trabalhar com alta pressão e / ou serviço de alta temperatura. Quanto a forma de fabricação desses materiais (conformação mecânica e tratamentos térmicos), demanda mais um pouco de pesquisa. Espero que algum dos nossos colegas consiga te ajudar por aqui.
      Fiquei curioso também...
      Boa sorte!

      Excluir
  6. Qualquer projeto com especificação Mecânica e Química, bem como o estado do tratamento térmico para se adequar a um determinado resultado esperado, pode ser alterado desde que: SEJAM COMPATÍVEIS, E OS RESULTADOS NÃO COMPROMETAM A SEGURANÇA,E USABILIDADE. Normalmente uma variável importante são os "custos" envolvidos que também tem importância implícita. Daí a razão porque não se usa estojo de "inóxidável" em TKs de 'INOX". Motivo: Preço + Elasticidade "alongamento".

    ResponderExcluir