A tubulação de gases de combustão de alta temperatura cria um dos ambientes operacionais mais exigentes para uma junta de expansão de tecido. A junta pode precisar lidar com vários problemas ao mesmo tempo: temperatura elevada do gás, expansão térmica, pressão negativa, cinzas volantes ou poeira de processo, componentes gasosos corrosivos, vibração e grande movimento multidirecional do duto.
Por esta razão, uma junta de expansão de tecido para alta temperatura não deve ser selecionada simplesmente escolhendo um tecido com a maior classificação de temperatura publicada. O desempenho confiável depende da arquitetura completa da junta, incluindo a correia flexível, camada de vedação de gás, isolamento térmico, proteção da face quente, revestimento interno e a geometria disponível para movimento.
A BSTFLEX fabrica juntas de expansão de tecido não metálicas personalizadas para sistemas industriais de dutos de ar quente, exaustão e gases de combustão.
Princípio de design chave: Em um sistema de gases de combustão quentes, a membrana de vedação flexível não precisa necessariamente operar na temperatura total do gás. Um sistema de isolamento e face quente projetado adequadamente pode criar um gradiente de temperatura controlado através da junta de expansão.
Dutos industriais de combustão podem mudar de dimensão significativamente entre o desligamento a frio e a temperatura operacional total.
Um duto de aço longo se expande à medida que sua temperatura aumenta. Se esse crescimento for restringido, cargas adicionais podem ser transferidas para as paredes do duto, estruturas de suporte, ventiladores, caldeiras, fornos e equipamentos de controle de poluição.
Uma junta de expansão para gases de combustão fornece uma seção flexível onde esse movimento térmico pode ocorrer de maneira controlada.
Fontes típicas de movimento incluem:
As juntas de tecido são particularmente úteis nesses sistemas porque podem acomodar movimentos axiais, laterais e angulares com forças de mola comparativamente baixas. Os fabricantes do setor as utilizam comumente em serviços de dutos de gases quentes de baixa pressão.
Uma aplicação de gases de combustão de alta temperatura é geralmente uma combinação de vários estresses operacionais.
| Condição Operacional | Efeito Potencial na Junta de Expansão |
|---|---|
| Alta Temperatura do Gás | Degradação térmica dos materiais de vedação e reforço |
| Cinzas Volantes ou Poeira | Abrasão e acúmulo dentro da cavidade da junta |
| Pressão Negativa | O material flexível pode ser puxado em direção ao fluxo de gás |
| Alta Velocidade do Gás | Tremulação, turbulência e desgaste mecânico local |
| Componentes Gasosos Ácidos | Ataque químico a materiais incompatíveis |
| Condensação | Corrosão potencialmente severa ou exposição química |
| Ciclo térmico | Flexão repetida e mudança dimensional |
| Grande movimento do duto | Tensão na correia flexível e no sistema de fixação |
É por isso que dois dutos de exaustão operando na mesma temperatura podem exigir construções de juntas de expansão completamente diferentes.
Muitas juntas de expansão para serviços severos são conjuntos de múltiplas camadas.
Cada camada desempenha uma função separada.
O sistema de proteção mais interno está localizado mais próximo ao fluxo de gás.
Dependendo da aplicação, seu papel pode incluir:
Materiais têxteis de alta temperatura, como sílica ou outros tecidos resistentes ao calor, podem ser avaliados para esta parte do sistema, dependendo das condições reais de serviço.
A camada de isolamento reduz a transferência de calor do gás de processo em direção às camadas de vedação e flexíveis externas.
Isso cria um gradiente de temperatura através da junta de expansão.
A espessura de isolamento necessária depende de:
A vedação de gás deve conter o meio de processo enquanto permanece flexível durante movimentos repetidos.
Sua seleção deve considerar:
Tecidos compostos à base de PTFE são usados em algumas aplicações de gás de exaustão quimicamente exigentes devido à sua resistência química, enquanto a temperatura real permitida depende do sistema de material específico e do projeto térmico.
Tecidos técnicos trançados podem fornecer resistência mecânica e estabilidade dimensional à correia flexível.
A fibra de vidro é comumente usada porque combina resistência ao calor com propriedades de tração úteis.
A camada externa pode precisar resistir a:
Em serviços de gases de combustão sujos ou de alta velocidade, proteger a correia de tecido do fluxo direto de gás é frequentemente essencial.
Um revestimento de fluxo cria um caminho interno mais suave e ajuda a proteger o elemento flexível.
Suas funções podem incluir:
Projetos industriais para gases de combustão sujos de alta temperatura usam comumente revestimentos especificamente para proteger a correia flexível contra abrasão e para gerenciar o fluxo carregado de partículas.
O gás de combustão pode transportar cinzas volantes, poeira de clínquer, poeira de cimento ou outra matéria particulada.
Se esse material se acumular na cavidade da junta de expansão, ele pode interferir no movimento e aumentar o desgaste local.
Uma barreira de acúmulo é usada para reduzir a quantidade de partículas que entram e preenchem essa cavidade.
Ela pode trabalhar em conjunto com o revestimento de fluxo para:
Barreiras de acúmulo são um recurso de projeto comum em sistemas de juntas de expansão para gases de combustão sujos.
Não existe um único “melhor tecido” para todas as juntas de expansão de alta temperatura.
O material correto depende de onde esse material se situa dentro da junta e qual função ele desempenha.
| Família de Material | Possível Função | Principal Consideração de Engenharia |
|---|---|---|
| Tecido de Fibra de Vidro | Reforço e camada têxtil térmica | Temperatura e resistência mecânica |
| Tecido de Sílica | Proteção de face quente de alta temperatura | Exposição térmica direta |
| Fibra de Vidro Revestida com Silicone | Camada externa flexível ou de vedação | Temperatura, clima e flexibilidade |
| Tecido revestido com PTFE | Vedação de gás resistente a produtos químicos | Química e temperatura da membrana |
| Materiais de isolamento | Redução de temperatura através da junta | Gradiente térmico |
| Malha ou revestimento metálico | Proteção contra fluxo e abrasão | Velocidade e carga de partículas |
A BSTFLEX fabrica vários tecidos de alta temperatura, permitindo que diferentes sistemas têxteis sejam considerados de acordo com sua função dentro da junta de expansão.
Fornecer apenas uma temperatura raramente é suficiente.
Uma especificação útil deve distinguir entre:
A temperatura experimentada durante a operação normal e estável.
A temperatura de processo mais alta esperada durante condições anormais ou temporárias.
Se a temperatura máxima dura segundos, minutos ou horas pode influenciar significativamente a seleção do material.
Ciclos de temperatura repetidos podem criar fadiga térmica e mecânica.
Instalações externas também podem sofrer temperaturas ambientes muito baixas durante a parada.
Em alguns sistemas de combustão e gás de combustão, o risco de corrosão não é maior na temperatura operacional máxima.
Pode tornar-se mais grave quando o gás arrefece o suficiente para a formação de condensados ácidos.
Isso significa que os projetistas devem considerar:
Uma membrana de gás quimicamente resistente pode ser necessária mesmo quando a temperatura máxima do processo não parece ser incomumente severa.
Muitos sistemas de caldeiras e exaustão operam sob pressão negativa.
Isso cria uma condição mecânica diferente daquela de dutos de pressão positiva.
A pressão pode puxar o elemento flexível para dentro, em direção ao fluxo de gás.
As consequências potenciais incluem:
Portanto, a junta deve ser projetada com a pressão negativa incluída como um parâmetro operacional definido, não simplesmente descrita como “baixa pressão”.
Ar quente limpo e gás de combustão sujo são aplicações fundamentalmente diferentes.
Uma junta que transporta ar aquecido limpo pode exigir flexibilidade e resistência à temperatura, mas pouca proteção contra abrasão.
Uma junta de gás de combustão sujo pode precisar adicionalmente de:
Por esse motivo, o tipo e a concentração de sólidos suspensos no gás devem ser incluídos na RFQ. A orientação de projeto do setor identifica especificamente a temperatura do gás, a taxa de fluxo e a quantidade e abrasividade dos sólidos suspensos como os principais parâmetros de projeto de juntas de tecido.
O movimento térmico deve ser calculado a partir do sistema de dutos, em vez de estimado a partir das dimensões da junta de expansão.
Os quatro valores principais são:
| Compressão axial | As seções do duto movem-se uma em direção à outra |
| Extensão axial | As seções do duto afastam-se |
| Movimento lateral | Uma conexão move-se lateralmente em relação à outra |
| Movimento angular | As faces de conexão giram em relação uma à outra |
As juntas de tecido de alta temperatura podem acomodar movimentos substanciais, mas o movimento disponível depende do vão da correia, da geometria, da posição instalada e da construção do material.
O vão flexível entre os pontos de fixação determina quanto material está disponível para deformar.
Se o vão for muito curto para o movimento lateral ou axial necessário, o tecido pode sofrer sobrecarga.
Se for introduzido excesso de material solto, no entanto, isso pode criar:
Portanto, a dimensão face a face e o movimento necessário devem ser avaliados em conjunto.
Grandes sistemas de caldeiras podem criar uma expansão térmica substancial entre a fornalha, o aquecedor de ar, o precipitador, o lavador e a tubulação relacionada à chaminé.
A produção de cimento combina gases quentes com uma carga pesada de poeira, tornando o controle de abrasão e acúmulo especialmente importante.
Sistemas de exaustão de fornalhas e processos podem expor juntas de expansão ao calor radiante, gases de alta temperatura e material particulado.
A incineração de resíduos pode criar altas cargas térmicas e gases de exaustão quimicamente complexos, exigindo uma seleção cuidadosa de materiais.
Juntas de expansão podem ser instaladas entre as saídas das fornalhas e os equipamentos de manuseio de gás a jusante para acomodar a expansão térmica.
Grandes sistemas de exaustão podem combinar alta temperatura, vibração e movimento estrutural significativo.
Considere um grande duto retangular transportando gases de combustão quentes com uma carga pesada de partículas.
O sistema também opera sob pressão negativa e sofre movimento térmico tanto axial quanto lateral.
Uma avaliação de projeto adequada focaria em:
Simplesmente especificar "tecido de fibra de vidro de alta temperatura" não abordaria a maioria dos riscos reais nesta aplicação.
Agora considere um duto de ar quente limpo sem poeira significativa ou gases corrosivos.
Embora a temperatura possa ser semelhante, a construção necessária pode ser substancialmente mais simples, pois a proteção contra abrasão e a resistência química são menos críticas.
As prioridades de projeto podem mudar para:
Isso ilustra por que o meio de processo deve ser especificado juntamente com a temperatura.
Materiais flexíveis à base de PTFE podem ser considerados onde a resistência química e a estanqueidade ao gás são importantes.
Eles são particularmente relevantes para algumas aplicações de processos químicos e limpeza de gases de combustão. A Frenzelit, por exemplo, posiciona especificamente materiais compostos de PTFE multilaminado para plantas químicas e de limpeza de gases de combustão.
No entanto, o PTFE não deve ser simplesmente colocado diretamente em um fluxo de gás extremamente quente sem avaliar a temperatura real da sua membrana.
Em temperaturas de processo mais elevadas, pode ser necessário isolamento e proteção da face quente para manter a membrana de vedação dentro da sua faixa operacional pretendida.
O tecido de alta sílica pode ser considerado quando uma camada têxtil requer uma resistência ao calor direto substancialmente maior do que os tecidos convencionais à base de fibra de vidro.
As possíveis funções incluem:
A construção final ainda depende dos requisitos de vedação de gás, pressão, movimento e químicos; a sílica não deve ser tratada como um material de junta de expansão completo por si só.
As juntas de tecido de alta temperatura frequentemente falham porque uma condição operacional foi subestimada, em vez de o tecido flexível ser simplesmente “fraco demais”.
As causas comuns incluem:
O pessoal de manutenção deve investigar condições como:
Quando uma junta falha prematuramente, a causa operacional deve ser identificada antes que uma substituição idêntica seja solicitada.
Forneça as seguintes informações antes da seleção final do material:
Para uma instalação existente, não forneça apenas as dimensões externas.
Um pacote de substituição útil deve incluir:
Se a junta existente apresentou vida útil curta, esta informação pode ajudar a determinar se a construção da substituição deve ser alterada.
A BSTFLEX desenvolve juntas de expansão de tecido de alta temperatura para dutos industriais de gás de combustão, exaustão e ar quente.
Dependendo da aplicação, a construção flexível pode combinar tecidos técnicos, fibra de vidro revestida, materiais de vedação à base de PTFE, tecido de alta sílica, isolamento térmico e componentes de proteção internos.
Configurações redondas, retangulares, quadradas e específicas para a aplicação podem ser fabricadas de acordo com os desenhos e dados operacionais do cliente.
Para opções de fabricação personalizada disponíveis, visite a página do produto BSTFLEX Non Metallic Fabric Expansion Joint.
Envie à BSTFLEX as dimensões do seu duto, temperatura normal e máxima, pressão, gás de processo, velocidade do gás, condições de particulados, movimento axial, movimento lateral, comprimento face a face e desenhos disponíveis.
Solicite um orçamento de junta de expansão de tecido personalizada
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