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Mar 20, 2023

Vedações Estáticas para Condições de Frio Extremo

A popularidade do gás natural está crescendo exponencialmente devido ao seu baixo custo, baixa

A popularidade do gás natural está crescendo exponencialmente por causa de seu baixo custo, baixo risco de transporte e armazenamento e seu status como um dos combustíveis fósseis de queima mais limpa. Com o aumento da pressão global para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, a necessidade de atender às crescentes demandas de energia e reduzir essas emissões é mais importante do que nunca.

Os hidrocarbonetos são compostos de hidrogênio e carbono que liberam energia quando se combinam com o oxigênio para formar H2O e CO2. A madeira seca oferece uma proporção combustível de carbono para hidrogênio de cerca de 10 para 1. O carvão substituiu a madeira e impulsionou a revolução industrial com uma proporção de 2 para 1. Petróleo como o querosene tem uma proporção de cerca de 1 para 2. O gás natural é composto principalmente de metano (CH4), que tem uma relação de 1 para 4. Ou seja, um ganho de eficiência de 40 vezes da lenha para o gás natural e de oito vezes do carvão para o CH4. Essa melhoria na eficiência energética também torna a energia mais limpa porque menos cinzas e resíduos são gerados. O gás natural também pode ser um dos principais contribuintes para o efeito estufa devido à sua intensidade de hidrocarbonetos e leva à importância de vedar adequadamente o produto em juntas com gaxetas.

Há uma revolução global em torno do gás natural – com tecnologia moderna de extração, ele está sendo canalizado e enviado globalmente (Imagem 1). O transporte de gás natural líquido é único porque deve ser liquefeito e, para isso, deve ser resfriado a aproximadamente -260 F (-162 C). Neste ponto, o gás se condensa em sua forma líquida. Isso é importante porque o gás natural liquefeito pode ser comprimido a aproximadamente 1/600 de seu volume original, o que aumenta substancialmente a quantidade que pode ser transportada e armazenada.

Do ponto de vista da vedação, as aplicações criogênicas são problemáticas devido às temperaturas extremamente frias que causam expansão e contração da conexão aparafusada. Os materiais à base de elastômero tornam-se duros e quebradiços quando expostos a baixas temperaturas e não são recomendados para exceder -100 F (-73 C). Em baixas temperaturas, o material à base de elastômero não se adapta bem à superfície de vedação e às serrilhas do flange, o que pode causar um caminho de vazamento. A fragilidade de um material de vedação pode fazer com que ele perca suas propriedades de recuperação, principalmente se a aplicação passar por grandes flutuações de temperatura. Além disso, a fragilidade pode fazer com que o material da junta rache, o que pode ser catastrófico e causar problemas de segurança.

Quando se fala em materiais de vedação criogênicos, geralmente existem dois tipos principais usados: grafite flexível e politetrafluoretileno (PTFE).

O grafite flexível é frequentemente usado na indústria de vedação por sua capacidade de vedar bem em aplicações de alta e baixa temperatura, ao mesmo tempo em que possui uma boa resistência química. Mais fatos sobre grafite flexível incluem:

O PTFE é usado em todos os tipos de aplicações por sua inércia química e capacidade de formar uma vedação eficaz com tensões mais baixas na junta. (Veja a imagem 4.)

Os benefícios do PTFE como material de vedação incluem:

Com material de PTFE virgem, a fluência é uma preocupação. Mas com os avanços em vários materiais de preenchimento, isso pode ser negado ou drasticamente reduzido.

As certificações de teste para gás natural liquefeito (GNL) e outras aplicações de serviço criogênico que podem indicar que o material foi testado para uso em baixa temperatura incluem:

Outro problema – a perda de carga do parafuso na junta quando ela tem um ciclo térmico – pode comprometer a junta e causar um vazamento. Certificar-se de que a junta tenha energia armazenada suficiente a partir da análise de carga do parafuso é essencial e, em alguns casos, é necessário o uso da tecnologia de mola de disco de flange para complementar o deslocamento da junta.

Por fim, embora a seleção do material da junta em aplicações de GNL e vedação criogênica seja importante, nunca é demais enfatizar que a instalação adequada continua sendo uma parte crítica no conjunto de flange de junta aparafusada (BJFA). Usar o valor de torque recomendado do fabricante enquanto usa um método de instalação comprovado, como os listados no ASME PCC-1, Apêndice F, deve ser sempre o primeiro passo.