Quais tipos de vedação são os melhores para prevenir vazamentos

Por Que os Vazamentos Geralmente Provêm da Vedação Incorreta, e Não de uma Vedação Fraca

Quando uma junta começa a vazar, o instinto é procurar uma vedação melhor. Na maioria das investigações, a vedação não era fraca; era do tipo errado para a aplicação. Uma flange estática e um eixo rotativo impõem exigências totalmente diferentes a um elemento de vedação, e uma vedação que funciona bem em uma posição pode falhar em poucos dias na outra. Portanto, os vazamentos são geralmente um problema de seleção, e não de qualidade. A pergunta produtiva não é qual vedação é a mais resistente, mas sim qual princípio de vedação corresponde ao movimento, à pressão, ao fluido e ao equipamento já existente. Responder essa pergunta primeiro elimina grande parte da tentativa e erro, além de explicar por que duas plantas com equipamentos semelhantes podem relatar taxas de vazamento muito distintas.

Os Tipos de Vedação que Resolvem a Maioria dos Problemas de Vazamento

Cinco famílias lidam com a maioria dos casos de vazamento industrial. A junta tórica é um elemento de secção circular comprimido como vedação numa ranhura retangular e funciona tanto em aplicações estáticas como dinâmicas; é compacta, amplamente disponível e o ponto de partida padrão. A junta em X utiliza uma secção com quatro lóbulos, proporcionando uma área de contacto mais ampla e menor fricção, o que a torna mais adequada para posições dinâmicas do que um cordão circular. A junta de vedação é um elemento plano ou moldado comprimido entre duas superfícies e constitui a escolha prática para tampas, carcaças e flanges com áreas de acoplamento grandes ou irregulares. A junta de óleo em poliuretano é um elemento de vedação do tipo lábio para veios rotativos, utilizada onde o óleo ou a graxa devem ser retidos à volta de um veio em movimento. A arruela de borracha é um elemento de vedação para fixadores posicionado sob um parafuso, vedando o furo do parafuso em vez da face de junção. Cada família vedadora opera mediante um mecanismo distinto, e a sua confusão mútua é a causa mais comum de recorrência de vazamentos.

Adequação da Vedação ao Tipo de Movimento

O movimento é o primeiro critério de classificação. Uma junta estática, como uma tampa ou um flange, necessita de uma vedação que mantenha a compressão por anos sem relaxar; portanto, o escoamento por compressão (compression set) é mais importante do que o atrito. Uma junta alternada, como uma haste de cilindro, exige uma vedação que mantenha o contato durante o deslizamento; assim, a resistência ao desgaste e o atrito tornam-se fatores decisivos. Um eixo rotativo requer uma vedação de lábio que mantenha o contato à medida que o eixo gira, razão pela qual a vedação para óleo constitui uma família distinta, e não uma variante do anel O. Uma junta que se move apenas ocasionalmente, como um colar de ajuste, pode frequentemente utilizar uma vedação estática com dureza ligeiramente maior. Classificar incorretamente esse tipo de junta acarreta custos elevados: um cordão redondo empregado como vedação para eixo rotativo normalmente vaza, enquanto uma vedação para óleo aplicada em uma tampa estática acrescenta custo sem benefício.

Pressão, extrusão e o sulco

As alterações de pressão modificam novamente a resposta. À medida que a pressão aumenta, uma vedação macia é empurrada em direção à folga entre as peças acopladas; se essa folga for grande ou o composto demasiado macio, a vedação sofre extrusão e danifica-se. Por isso, posições de alta pressão frequentemente utilizam um composto mais rígido, um anel de apoio ou uma secção transversal diferente, em vez de uma vedação mais espessa. O projeto da ranhura faz parte da vedação, não é um detalhe separado: uma ranhura demasiado rasa comprime excessivamente a vedação, reduzindo sua vida útil, enquanto uma ranhura demasiado profunda permite que a vedação perca contato e vaze. O acabamento superficial também é relevante, pois uma superfície áspera desgasta uma vedação em movimento. Quando o hardware já existe e não pode ser modificado, a vedação deve ser escolhida para adequar-se a essa ranhura, razão pela qual uma medição precisa da ranhura costuma ser mais útil para um fornecedor do que uma fotografia da vedação falhada.

O Meio e a Temperatura Determinam o Composto

Dentro de qualquer tipo de vedação, o composto determina se a vedação sobrevive. A nitrila, ou NBR, resiste ao óleo e ao combustível numa faixa aproximada de -30 a 100 graus Celsius e é o padrão para aplicações hidráulicas e na transmissão. O EPDM resiste à água, ao vapor e às intempéries, mas não aos óleos petroquímicos, sendo portanto adequado para limpeza intensa, aplicações externas e serviços com vapor. A fluor borracha, FKM, opera numa faixa aproximada de -20 a 200 graus Celsius, com forte resistência química a óleos quentes e meios agressivos. A silicone, ou VMQ, mantém-se flexível numa faixa aproximada de -60 a 200 graus Celsius e é utilizada em situações com grandes variações de temperatura ou onde há contacto com alimentos e equipamentos médicos. O poliuretano oferece elevada resistência ao desgaste e é amplamente utilizado em vedadores para óleo, com uma faixa operacional aproximada de -40 a 120 graus Celsius. A dureza é indicada na escala Shore A, e a produção padrão abrange aproximadamente 30 a 90 Shore A, permitindo assim ajustar a mesma família de materiais desde uma junta estática macia até um anel de vedação rígido para altas pressões.

Uma Investigação Prática de Vazamentos

Considere uma caixa de câmbio que vazava na tampa de inspeção após cada manutenção. A tampa havia sido vedada com uma junta em O, substituída a cada vez por uma nova junta do mesmo tamanho, e cada substituição apresentava vazamento dentro de poucas semanas. Medições revelaram que o sulco da tampa era raso e que a própria tampa estava levemente deformada, de modo que a junta em O não conseguia manter uma compressão uniforme. Uma junta plana de dureza adequada, cortada conforme o contorno da tampa, distribuiu uniformemente a carga dos parafusos sobre a superfície deformada e eliminou o vazamento. Em um segundo caso, um cilindro hidráulico vazava na haste porque fora utilizada uma corda redonda onde deveria haver uma junta tipo lábio; a corda não conseguia acompanhar o movimento do eixo e desgastou-se até romper. Nenhum desses falhas de vedação foi causada por problema de qualidade do material. Ambas resultaram de um princípio de vedação inadequado para a junta.

Lista de Verificação para Seleção Antes de Você Efetuar o Pedido

Registre primeiro o tipo de junta: face estática, alternada ou rotativa. Em seguida, registre o meio, a pressão de trabalho e a pressão máxima, a temperatura de trabalho e a temperatura máxima, as dimensões disponíveis da ranhura ou do alojamento e o acabamento superficial das peças acopladas. Decida se a vedação também deve resistir a produtos químicos de limpeza ou às condições climáticas externas. Indique a dureza exigida e confirme qual composto o fornecedor propõe e por quê. Pergunte se é necessário um anel de apoio ou uma alteração na seção transversal à pressão de trabalho, pois essa decisão afeta a ranhura. Para juntas críticas, solicite uma amostra e verifique o encaixe antes da produção, e confirme que o mesmo composto será utilizado em lotes subsequentes. Um fornecedor certificado conforme ISO 9001, com conformidade CE e RoHS, oferece uma base documentada; contudo, os documentos devem ser verificados contra sua própria especificação, em vez de serem aceitos como suficientes.

Perguntas que os compradores fazem sobre a seleção de vedação

Um anel em O é sempre a melhor escolha para impedir uma fuga? Não. Um anel em O é uma excelente opção padrão para juntas estáticas compactas e dinâmicas moderadas, mas é uma má substituição para um selo de lábio em um eixo rotativo e pode ser a escolha errada em uma face de flange distorcida ou grande, onde uma junta plana distribui melhor a carga. Devo usar um selo mais duro para impedir uma fuga sob pressão? Apenas após verificar a folga. Um composto mais duro resiste à extrusão, mas, se a ranhura estiver desgastada ou a folga for grande, a dureza isoladamente não resolverá o problema. Um anel de apoio ou uma ranhura revisada é frequentemente a correção adequada. Como escolher entre EPDM e NBR? Escolha NBR onde houver óleo, combustível ou graxa, e EPDM onde prevalecerem água, vapor, ozônio ou condições climáticas externas. O EPDM incha em óleos petroquímicos, portanto não deve ser usado em serviços hidráulicos ou com combustíveis.