As juntas metálicas enroladas são a solução de vedação mais utilizada e confiável para tubulações industriais e flanges de equipamentos. Sua estrutura única e consolidada proporciona desempenho de vedação excepcional sob condições de alta temperatura, alta pressão e ciclos de trabalho, tornando-as indispensáveis nas indústrias de geração de energia, petroquímica e química.
1. Análise Estrutural: Compósito Híbrido Rígido-Flexível
A estrutura central consiste em camadas espirais alternadas detira de metalematerial de enchimento não metálico, geralmente reforçado com anéis internos/externos (Figura 1):
Figura 1: Estrutura de junta metálica enrolada
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(Ilustração: Tira metálica em forma de V + espiral de material de enchimento com anéis internos/externos)
Componentes principais:
- Núcleo de Vedação:
- Tira metálica em forma de V/W(0,15–0,25 mm de espessura): Aço inoxidável (304/316) ou ligas especiais (Inconel®). Proporciona recuperação elástica e resistência mecânica.
- Carga não metálicaFibras de grafite, PTFE, mica ou cerâmica incorporadas em ranhuras de tiras metálicas. Garante a vedação inicial e compensa microimperfeições.
- Processo de enrolamentoTiras de metal/material de enchimento enroladas a ≈30° para formar camadas de vedação concêntricas.
- Anéis de reforço:
- Anel internoMetal sólido (aço carbono/aço inoxidável). Impede o afrouxamento da junta para dentro, resiste a vazamentos e auxilia no alinhamento.
- Anel externoMaterial idêntico. Protege as bordas, limita a flexão externa e distribui a carga do parafuso.
2. Vantagens estruturais: Desempenho de vedação superior
- Compensação ElásticaTiras finas multicamadas + enchimento macio acomodam deformações da flange, vibrações e variações na carga dos parafusos.
- Resistência extrema T/PAs tiras metálicas suportam a carga dos parafusos/pressão interna; o grafite/mica mantém a estabilidade a temperaturas ≤1.000°C.
- Distribuição do estresse e antirrelaxamentoO enrolamento em espiral dispersa a tensão compressiva; a geometria em V/W proporciona um retorno semelhante ao de uma mola durante os ciclos térmicos.
- Resistência a estourosAnéis internos/externos + estrutura rígida impedem a ejeção em alta pressão.
- Ampla adaptabilidadeMateriais/designs personalizáveis adequados a temperaturas (de -200°C a +1.000°C), pressões (de vácuo a mais de 500 bar) e meios (ácidos, H₂, vapor).
3. Comparação com outras juntas de flange
Tabela 1: Junta metálica enrolada vs. alternativas
| Propriedade | Enrolamento de metal | Borracha/Compósito | Junta de PTFE | Revestimento metálico | Metal serrilhado |
|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura máxima. | -200°C a 1.000°C+ | -40°C a 150°C | -200°C a 260°C* | -200°C a 800°C+ | -200°C a 1.000°C+ |
| Pressão máxima | | 40–80 bar | 60–100 bar | Mais de 300 bar | Mais de 500 bar |
| Ciclo térmico | Excelente | Pobre (envelhecimento) | Fluxo de água frio insuficiente | Moderado | Ruim (irrecuperável) |
| Resistência química | Ampla (dependente do material) | Limitado (tipo borracha) | Excelente (PTFE inerte) | Largo | Largo |
| Acabamento da face do flange | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Baixa tolerância à rugosidade | Liso (anti-extrusão) | É necessário um acabamento espelhado. | Ranhura RTJ necessária |
| Custo/Reutilização | Alto custo;de uso único | Baixo custo; reutilizável | Moderado; reutilização limitada | Alto; uso único | Alto; uso único |
| *Evite choque térmico severo. |
4. Materiais e Aplicações Principais
Seleção de tiras metálicas:
- SS 304/304LUso industrial geral (-200°C a 550°C; vapor, óleo, ácidos fracos).
- SS 316/316LResistência superior a cloretos (ex.: água do mar, ácido acético).
- Inconel® 625/X750Condições extremas (+1.000°C, H₂, gás sulfídrico, nuclear).
- Monel® 400Ácido fluorídrico (HF), álcalis quentes, ambiente marinho.
- TitânioAeroespacial, cloro-álcali.
Materiais de enchimento:
- Grafite flexível:
- Prós: -200°C a 1.600°C (atmosfera inerte); resistência química; autolubrificante.
- Contras: Inadequado para oxidantes fortes (HNO₃).
- Usar: Opção principal para vapor, H₂, amônia, óleo térmico (≥90% das aplicações de alta temperatura/alta pressão).
- PTFE:
- PrósResistência química universal; baixo atrito.
- Contras: Fluxo de frio intenso (>100°C/20 bar); expansão térmica.
- Usar: Indústria farmacêutica/alimentar; ácidos/álcalis <200°C.
- MicaIsolamento para altas temperaturas; resistência à corrosão eletroquímica.
- Fibra cerâmicaEcológico; temperatura moderada (≤1.000°C).
Conclusão
As juntas metálicas enroladas dominam a vedação crítica de flanges, combinando a resistência do metal com a compressibilidade do material de enchimento. Apesar do custo mais elevado, da não reutilização e dos rigorosos requisitos de acabamento do flange (preferencialmente RF), sua confiabilidade sob ciclos térmicos/picos de pressão é incomparável. A flexibilidade do material permite soluções personalizadas de acordo com as normas ASME B16.20/EN 1514. A seleção requer uma validação rigorosa da temperatura, pressão, fluido e cargas cíclicas.
Data da publicação: 05/08/2025