Petroquímica e refinação
Flanges em linhas de processo a alta pressão e temperatura. Combinação habitual: junta espirometálica + Belleville Inconel 718 em pernos críticos.
Prevenção de fugas em uniões de flange sujeitas a ciclos térmicos, vibração ou relaxamento da junta.

Uma anilha Belleville para flange —também designada mola de prato de pressão, disc spring ou coned-disc washer— é um componente elástico cónico instalado sob a porca ou cabeça do perno numa união de flange para manter uma carga axial constante na junta.
Ao contrário das anilhas planas, a sua geometria troncocónica armazena energia elástica que compensa a perda de pré-carga produzida por:
Estas anilhas não se ajustam a um diâmetro standard DIN 2093 fixo: são dimensionadas especificamente para o diâmetro do perno e a carga de fecho requerida em flanges segundo as normas ASME B16.5, DIN EN 1092-1 ou outros sistemas. A função técnica é conhecida como live loading do conjunto de flange.

A instalação de anilhas Belleville em flanges justifica-se quando a união está exposta a algum dos seguintes cenários. A anilha atua como reserva de carga: quando a junta ou o perno perdem comprimento efetivo, a anilha expande-se e restitui a força de aperto.
Flange, perno e junta têm coeficientes de dilatação diferentes. Num ciclo térmico, alguma peça perde contacto efetivo e a união descola momentaneamente: surge a fuga. A anilha Belleville, pré-comprimida, expande-se e restitui a força de aperto em cada instante do ciclo.
O contacto 100 % rígido provoca dois modos opostos: perda de carga por assentamento da junta, ou valores excessivos que partem pernos ou juntas. A elasticidade da Belleville absorve estas tensões e mantém a força dentro da gama operacional.
À temperatura de serviço, o perno perde comprimento efetivo por relaxamento de tensões. A anilha —que estava pré-comprimida— recupera a sua altura livre e compensa essa perda sem necessidade de reaperto manual.
Em ligações de flange elétricas, o aquecimento por efeito Joule gera dilatação cíclica entre peças de material diferente. A Belleville mantém a pré-carga contínua e evita os pontos quentes que surgem quando a ligação não consegue dissipar o calor gerado.
↘ Configuração habitual: par de anilhas Belleville sob cada porca do terminal elétrico, normalmente em 17-7 PH ou Inconel 718 consoante a temperatura de serviço.

As Belleville absorvem elasticamente as tensões que produziriam fuga (descolamento) ou rotura (sobrecarga), mantendo a pré-carga dentro da gama operacional durante todo o ciclo de serviço.
A Surisa fabrica as anilhas Belleville para flange em três materiais que cobrem a quase totalidade das aplicações industriais. A seleção depende da temperatura de serviço, da atmosfera de trabalho (corrosão) e da frequência do ciclo térmico.
As gamas são orientativas para projeto preliminar. A temperatura de serviço admissível depende também da carga, da frequência do ciclo térmico e da atmosfera.
Conte-nos o seu caso de utilização e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.
O Inconel 718 é o único material apto para serviço contínuo acima dos 550 °C graças à sua precipitação γ″. O 17-7 PH é a escolha por defeito quando há corrosão moderada ou trabalho criogénico. O H-13 cobre o intermédio em aplicações não corrosivas onde o ciclo térmico é intenso.
Para o limite superior da gama por material, recomendamos validação com cálculo específico de relaxamento à temperatura de serviço real.
As Belleville para flange são o standard quando a fuga da junta tem consequências críticas (segurança, paragem de fábrica, ineficiência elétrica) e o ambiente torna inevitável a perda da pré-carga inicial.
Flanges em linhas de processo a alta pressão e temperatura. Combinação habitual: junta espirometálica + Belleville Inconel 718 em pernos críticos.
Permutadores de calor, turbinas e condutas de vapor sobreaquecido onde o ciclo térmico é contínuo e a falha da junta tem impacto crítico.
Fábricas com fluidos agressivos onde é obrigatoriamente exigido material inoxidável ou liga de níquel. 17-7 PH para corrosão moderada, Inconel 718 para ambientes severos.
Ligações de flange em quadros industriais, transformadores e subestações. A Belleville absorve a dilatação cíclica por efeito Joule e evita pontos quentes.
Equipamentos até −240 °C onde o inox 17-7 PH e o Inconel 718 mantêm comportamento elástico estável. Crítico em fábricas de GNL e hidrogénio líquido.
Fechos de flange de válvulas com haste, onde a fuga é função direta da manutenção da pré-carga sobre o conjunto da junta.
Os fatores principais são: diâmetro e classe do perno, coeficiente de atrito rosca-porca (função do lubrificante e revestimento), carga de fecho requerida pela junta e curva carga-deflexão da anilha selecionada. A configuração do empilhamento modifica esta última de forma significativa.
As DIN 6796 são anilhas elásticas de bloqueio normalizadas para parafusaria estrutural, concebidas para evitar o desaperto de uniões aparafusadas e trabalhar quase a plano. As Belleville para flange são molas de prato de pressão concebidas para manter uma pré-carga elástica significativa durante toda a vida da união, com curva carga-deflexão calculada para compensar o relaxamento térmico e mecânico. As primeiras são um elemento de segurança antidesaperto; as segundas são um elemento ativo de manutenção de carga (live loading).
Depende do material. O aço inoxidável 17-7 PH mantém propriedades elásticas estáveis até cerca de 315 °C. O Inconel 718 é a opção para serviço contínuo até cerca de 650 °C graças à sua resistência à fluência. O H-13 tool steel cobre a gama intermédia em aplicações não corrosivas até ~540 °C. Abaixo de zero, o 17-7 PH e o Inconel 718 mantêm comportamento estável até −240 °C. Para serviço no limite da gama térmica recomendamos validação com cálculo específico.
Não: são elementos complementares, não alternativos. A junta continua a ser o elemento de vedação primário. As anilhas Belleville montam-se sob a porca do perno para manter a pré-carga sobre essa junta quando o sistema sofre ciclos térmicos, vibração ou relaxamento. A instalação combinada (junta espirometálica + anilhas Belleville nos pernos) é habitual em flanges críticos de petroquímica e geração de energia.
Determinam-se a partir de três dados: carga de fecho requerida sobre a junta, deflexão máxima esperada por dilatações e relaxamento, e curva carga-deflexão do modelo selecionado. Empilhando em paralelo somam-se cargas; em série alternada somam-se deflexões. A Surisa dispõe de programa de cálculo e de engenheiros que dimensionam o empilhamento consoante o flange e as condições de serviço específicas; envie os dados da união (norma do flange, perno, temperatura, junta) e devolvemos-lhe a configuração recomendada.
Nenhuma das duas coisas por si mesmas: mantêm a carga axial constante. Quando o perno relaxa por temperatura ou o conjunto assenta, a anilha —que estava pré-comprimida— expande-se recuperando comprimento e restaurando a carga. Não atuam como freio antirrotação (ao contrário das anilhas dentadas), mas, ao manter a carga de aperto, evitam que o perno entre na zona de perda de atrito onde poderia desapertar-se.
Trabalhamos com catálogo standard para serviço rápido (24 h em península, 48 h na Europa) e fabricamos medidas especiais à medida para flanges não standard, materiais específicos ou requisitos de certificação. A Surisa fabrica desde 1974 e dispõe de stock nos três materiais principais para responder a urgências industriais.
A DIN 2093 normaliza diâmetros e cargas para molas de prato de uso geral. As Belleville para flange são dimensionadas especificamente para o diâmetro do perno e a carga de fecho requerida pela junta segundo ANSI B16.5, DIN EN 1092-1 ou outros sistemas — por isso não caem automaticamente num Ø DIN 2093 fixo, embora partilhem o princípio geométrico da norma DIN 2092.
Conte-nos o seu caso de utilização e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.