MATÉRIA TÉCNICA

FUNÇÃO DE UMA VEDAÇÃO DE BORRACHA

Autor: Luis Tormento

O aumento da velocidade dos sistemas mecânicos, garan� do pelo desejo de maior produ� vidade, leva a temperaturas de operação mais altas e viscosidades de fl uido reduzidas. Isso, associado a pressões mais altas, causa uma tendência crescente de vazamento de fl uidos. Esse vazamento em sistemas de combus� vel que lidam com solventes altamente infl amáveis não pode ser esquecido, já que há uma alta probabilidade de incêndio. Por essa razão, tornou-se prá� ca comum incluir uma rota de vazamento segura no projeto do sistema para um ponto de escape ou coleta, a fi m de minimizar o risco. As vedações evitam o escape de fl uidos de um cilindro oco quando um eixo penetra na parede do cilindro. Mais comumente, o eixo terá um movimento rota� vo ou linear. Se um selo não for feito por requisitos funcionais ou instalado e man� do de forma adequada pode falhar, causando perda de fl uido. As duas funções principais de uma vedação são manter o fl uido dentro, enquanto mantém a sujeira e os detritos do lado de fora. Vazamentos de fl uidos em sistemas hidráulicos e de lubrifi cação são uma ocorrência comum em muitos equipamentos mecânicos, cons� tuindo-se em eventos indesejáveis e embaraçosos que alimentam o aumento de custo de qualquer a� vidade de fabricação e manutenção de equipamentos. Frequentemente, riscos de incêndio e acidentes são consequências diretas de tais vazamentos. Em muitas situações, apesar da antecipação de tais perigos, os vazamentos são negligenciados e o sistema de vazamento não é atendido, uma vez que os engenheiros operacionais não levam a sério a ameaça de acidentes. Por anos, o vazamento recebeu atenção de baixo nível por parte da gestão corpora� va em muitos fabricantes industriais. Um dos mo� vos é que os vazamentos são muitas vezes vistos como inevitáveis e ações corre� vas, como o reparo e a subs� tuição são feitos apenas quando conveniente. Vazamentos não supervisionados podem resultar em tempo de ina� vidade, afetar a qualidade do produto, poluir o ambiente e causar ferimentos. A vibração do sistema, pulsação e ciclagem térmica são causas comuns de vazamento do sistema. Pode-se presumir que qualquer � po de encaixe ou conexão pode vazar, independentemente do � po de tubo que é usado, especialmente quando uma vibração mecânica está presente. Esta ‘fadiga de vibração’ é um fator inevitável que pode ser agravado por má consistência metalúrgica no material de construção, estresse indevido imposto à conexão, outras caracterís� cas de design do sistema ou simplesmente instalação inadequada. Normalmente para evitar tais falhas u� liza-se um anel de borracha com caracterís� cas � sicas e químicas para resistir e impedir o vazamento do fl uido interno.

Selo

Figura 1: Representação de um selo de vedação.

A falha mais comum dessas vedações são bolhas causadas por: • Processo de mistura do composto (ar ocluído). • Dureza do produto (geralmente baixa). • Deformação permanente (geralmente baixa). • Alongamento à ruptura alto (maior que 200%). • Baixa densidade de re� culação (que causa alta deformação).

1. PROPRIEDADES DE BORRACHA PARA SELO FUNCIONAL

Os vedantes de borracha são usados em uma variedade de aplicações, nas quais as forças que atuam sobre eles são muito diferentes. Para o� mizar o desempenho de uma vedação, as forças que atuam em uma determinada aplicação, juntamente com as propriedades funcionais que são necessárias para respondê-las, precisam ser entendidas. Quando uma vedação de borracha é usada em uma aplicação externa, como um anel ‘O’, geralmente é es� cada sobre o pistão em uma ranhura onde, em geral, estará inicialmente em um es� ramento máximo de 8%. O diâmetro seccional do anel fi cará reduzido devido a este es� ramento e, quando o pistão é montado no furo do cilindro, esta seção será comprimida dando um efeito de vedação devido à força de recuperação da borracha. O relaxamento do estresse ocorrerá quando a vedação es� ver sob tensão constante por um período prolongado e a deformação permanente será observada. Se este ocorrer em uma aplicação recíproca em uma cabeça de pistão, o anel ‘O’ será empurrado para trás em seu alojamento e pode extrudar para fora em ambos os lados ou ser torcido em espiral. Alterna� vamente, as vedações do � po compressão operam distorcendo sob carga de compressão e a dureza especifi cada para tal aplicação deve ser sufi ciente para garan� r a retenção adequada da pressão de vedação. A resistência à compressão pode ser aumentada incorporando uma ou mais camadas de tecidos na seção de borracha em vez de aumentar a dureza do composto, pois isso pode afetar adversamente outras propriedades. Variações dimensionais devido ao contato com fl uidos podem ser ajustadas para alcançar uma pequena expansão posi� va que pode manter a efi ciência da vedação, compensando o desgaste e a compressão defi nida. A escolha do composto vai depender do efeito do fl uido com o qual a vedação está em contato, a temperatura de operação e condições mecânicas como pressão, velocidade rela� va e abrasão. No projeto de vedações para aplicações específi cas, o engenheiro deve primeiro entender as limitações das propriedades � sicas do material de borracha a ser usado, evitando a aplicação de tensões (cargas aplicadas) e deformações que excedem esses limites. Os pontos fortes das borrachas são consideravelmente mais baixas do que as de metais, plás� cos ou madeira, mas sua elas� cidade é muito maior. A capacidade da borracha de retornar à sua forma e dimensões originais após uma deformação é frequentemente chamada de resiliência ou memória. Resiliência implica retorno rápido, enquanto a memória implica um retorno lento. Em vedações, a resiliência é importante porque permite uma vedação dinâmica para se adaptar às variações na super� cie de vedação. A memória, que implica um retorno lento, é a mesma chamada de “creep” (rastejo). A reversibilidade da deformação elás� ca da borracha é conhecida como histerese. Se, por um dado alongamento antes da quebra, o estresse é relaxado e a amostra pode retrair, a energia de retração é menor do que a u� lizada para o alongamento. Este fenômeno é a histerese. Assim, a histerese indica que a energia recuperada pela borracha durante a retração é dis� ntamente menor do que a energia usada no alongamento. Se uma amostra de borracha for subme� da a vários alongamentos seguidos de retrações, será verifi cado que a amostra de borracha fi nalmente a� nge um limite, isso é chamado de deformação permanente. Na prá� ca, o endurecimento permanente também ocorre durante tensões compressivas. Para uma aplicação de vedação, a borracha deve decair ou relaxar menos, e a deformação permanente deve ser a mais baixa possível. No caso dos metais, o fenômeno de fl uência se manifesta de forma diferente. Por exemplo, quando uma barra metálica ver� cal é subme� da a uma carga “p’ para um determinado período de tempo “t0”, ele produz um alongamento igual a “d0”. Após o tempo “t0”, se a carga é mantida constante e o tempo aumenta, a barra aumenta gradativa e lentamente. Este efeito de alongamento, ou seja, o aumento da tensão na barra metálica, enquanto a carga (tensão) não muda, é chamado de comportamento de fl uência do metal. A resistência ao desgaste e à abrasão de uma vedação de borracha quando em contato com uma super� cie móvel está relacionada a outras propriedades � sicas, como dureza e resistência ao rasgo, e deformação térmica. A resiliência da borracha fornece uma vedação fi rme e durável. Geralmente, em aplicação de alta pressão facilita melhorias de vedação. As vedações de borracha usadas sob alta pressão devem ter uma alta resistência ao rasgo, dureza e módulo para evitar a extrusão da junta de borracha. É prá� ca usual neste � po de sistema de pressão a vedação de borracha ser apoiada por uma borracha de alta dureza a fi m de evitar a extrusão. Os fabricantes de selos desenvolvem seus próprios compostos de borracha adequados, que possuem as propriedades químicas, � sicas e de dilatação para atender aos requisitos funcionais e condições de trabalho da aplicação. Os compostos usados na fabricação de vedações são deri-

vados de borrachas de base, como borracha natural, NBR, Neoprene, IIR, SBR, XNBR, Viton, silicones e politetrafl uoroe� leno. Das propriedades exibidas pelos vários � pos de compostos de borracha, os mais crí� cos referem-se a como eles mudam quando são instalados como vedações e durante o serviço. Todas as propriedades � sicas mudam com a idade e a exposição a variações de temperatura, � po de fl uido, pressão e outros fatores que podem incluir produtos químicos corrosivos e fumos e gases. Compostos com a menor tendência de alterar suas propriedades, sejam químicas ou � sicas, são mais fáceis de trabalhar. Selos mais adaptáveis e versáteis podem ser produzidos com esses compostos.

1.1. Comportamento a Baixa Temperatura TRANSIÇÃO VITREA (Tg) Uma propriedade fundamental de um elastômero é a temperatura de transição vítrea (Tg) que difere de um para o outro. Por exemplo, para NBR a Tg é -25ºC. Em termos gerais, iste signifi ca que acima de -25ºC, o material se comporta como uma borracha, mas abaixo de -25º C, o material se comporta mais como um vidro. Quando vítrea, a NBR é cerca de mil vezes mais rígida do que quando emborrachada. Quando vítrea, um golpe de martelo na borracha natural fará com que se es� lhace como vidro, enquanto quando emborrachado, o martelo provavelmente irá ricochetear. Em temperaturas normais, as moléculas da cadeia de borracha estão em um estado constante de movimento térmico; eles estão constantemente mudando sua confi guração e este movimento os torna razoavelmente fácil de es� car. É de notar que, à medida que a temperatura diminui, as correntes tornam-se menos fl exíveis e a quan� dade de movimento térmico diminui. Eventualmente, na transição da temperatura vítrea, todo o movimento principal das cadeias cessa. O material não tem mais as propriedades que o tornam borracha e se comporta como vidro. Para todos os usos prá� cos de engenharia de elastômeros, exigimos boa fl exibilidade e, portanto, é essencial que os u� lizemos apenas em temperaturas que estejam confortavelmente acima da transição vítrea. Isso geralmente não é problema para a NBR com uma Tg de -25ºC, ou borracha de cis-butadieno com uma T g de -108ºC. Mas muitos elastômeros, especialmente aqueles que foram projetados para serem altamente resistentes ao calor ou ao óleo, têm T g muito mais elevada e esta deve ser levada em consideração ao selecioná-los. Por exemplo, alguns fl uoroelastômeros que têm excelente resistência ao óleo e ao calor, têm uma T g não muito abaixo da temperatura ambiente. Isso pode resultar em problemas se um componente precisar trabalhar em alta temperatura e também precisar funcionar em condições mais frias.

1.2. Comportamento em Alta Temperatura O limite da temperatura superior na qual uma borracha pode ser usada é geralmente determinado por sua estabilidade química e, portanto, variará para diferentes borrachas. Borrachas podem ser atacadas por oxigênio ou outros agentes químicos e, porque o ataque resulta em uma reação química, a degradação aumentará com a temperatura.

1.3. Reações Químicas Degradáveis As reações químicas degradáveis são geralmente de dois tipos. As primeiras são aquelas que causam quebra das cadeias moleculares ou ligações cruzadas, amolecendo a borracha porque enfraquecem a rede. Os segundos são aqueles que resultam em re� culação adicional, endurecendo a borracha e frequentemente caracterizado por uma formação de película dura e degradada no componente de borracha. A seleção de uma borracha adequada e o uso de an� degradantes químicos podem reduzir a taxa de ataque.

1.4. Alongamento – Um Fenômeno Reversível É um fato conhecido que os elastômeros podem esticar, mas isso não explica por que, quando a força de alongamento é removida, o material retorna à sua forma original. Isso pode ser explicado por termodinâmica.

1.5. Resistência de Fluidos A estrutura de um elastômero compreende uma rede de cadeias, o que signifi ca que existem lacunas entre as cadeias adjacentes. Na verdade, a elas� cidade da borracha depende de um substancial movimento térmico das correntes, o que não seria possível se as correntes es� vessem muito próximas. O volume livre disponível na borracha signifi ca que alguns líquidos podem entrar na borracha e causar inchaço - às vezes em grandes quan� dades. Por exemplo, a capacidade do óleo para aumentar o volume da borracha natural é bem conhecida. Um determinado líquido terá uma solubilidade específi ca em qualquer borracha e o conhecimento disso irá permi� r que os proje� stas evitem o inchaço excessivo, quando uma borracha entrar em contato com fl uidos enquanto em serviço. Os parâmetros de solubilidade foram desenvolvidos por Charles Hansen como uma forma de prever se um material vai se dissolver em outro e formar uma solução. Eles

são baseados na ideia de que “semelhante se dissolve como semelhante“, onde uma molécula é defi nida como sendo “como” outra se sua ligação química for semelhante. O parâmetro de solubilidade de Hildebrand fornece uma es� ma� va numérica do grau de interação entre materiais e pode ser uma boa indicação de solubilidade, par� cularmente para materiais não polares, como muitos polímeros. Materiais com valores e parâmetros semelhantes de solubilidade são provavelmente miscíveis.

1.6. Incompressibilidade Outra propriedade das borrachas que as dis� ngue de outros materiais sólidos é a sua incompressibilidade. Para a maioria dos fi ns prá� cos, exceto o uso sob pressões muito altas, os elastômeros não mudam seu volume signifi ca� vamente quando deformados. Um elás� co pode es� car em 600%, mas se seu volume fosse medido no estado es� cado, seria encontrado quase idên� co ao seu volume não ampliado. Isso tem implicações importantes para o projeto com borrachas, pois a rigidez dos componentes pode ser controlada, não apenas alterando a rigidez da borracha em si, mas por vários designs. Este fenômeno, conhecido como efeito do fator de forma, é descrito com mais detalhes em vários livros-texto e leva a uma grande versa� lidade no design. Em par� cular, permite a engenharia de componentes de borracha, bem como a de vedações de metal com ligação de borracha, ser projetada com diferentes formas e rigidez controlada.

2. “O” RINGS

2.1. “O” rings Em todos os sistemas industriais hidráulicos e de fl uidos, bombas, pistões e conexões de tubos existe a exigência de vedação contra vazamento de fl uidos operacionais ou combus� veis. Anéis toroidais (sólidos espessos com seção transversal circular) conhecidos como anéis “O” de borracha (anéis “O’ring”), feitos principalmente de borracha nitrílica, policloropreno ou fl uoro-elastômeros, possuem várias vantagens nessas aplicações. Estes selos toroidais universalmente aceitos são leves, fl exíveis e, sob compressão, irão deformar para seguir os contornos das partes componentes a serem vedadas. Os anéis O’ring são normalmente usados em eixos rota� vos, aplicações recíprocas e oscilantes. A operação principal do anel O’ring pode ser descrita como deformação controlada. Esta deformação ocorre porque todos os anéis O’ring são fabricados para permitir um aperto inicial ou deformação de aproximadamente 8% a 10% do seu diâmetro transversal. Isso basicamente signifi ca que o anel O’ring é fabricado para ser maior do que o necessário, fazendo com que role e distorça quando pressão é aplicada. Este aperto de deformação achata o anel O’ring em contato ín� mo com o super� cies de vedação e fornece a ação de vedação. Nenhuma ferramenta especial é necessária para encaixar os anéis “O”. Em geral, eles são encaixados em uma ranhura de formato retangular usinada em um dos dois componentes a serem vedados e o efeito de vedação é ob� do apertando o anel ‘O’ entre a parte inferior da ranhura e a face oposta. O tamanho da ranhura é projetada para fornecer a quan� dade correta de interferência (ou seja, encaixe por pressão ou encaixe apertado). Os anéis ‘O’ fornecem vedação efi caz em ambas as direções com pressão constante ou variável, alto vácuo e temperaturas extremas.

2.2. Aplicação Estática Para aplicações está� cas, a ranhura deve ser projetada para permi� r que o anel O’ring entre em contato com todos os seus quatro lados quando em posição (Figura 2).

Figura 2: Aplicação estática de O’ring.

2.3. Aplicações alternativas Em uma aplicação recíproca, o anel O’ring deve fazer contato com a parte inferior da ranhura e a super� cie oposta. A folga deve ser deixada em cada lado para permi� r que o anel de vedação mova para qualquer um dos lados da ranhura de acordo com a direção da pressão (Figura 3).

Figura 3 e 4: Aplicação Recíproca de O’ring.

Ao fornecer espaço para um anel ‘O’, a ranhura anular deve ser grande o sufi ciente para conter seu volume total quando subme� do a pressões diamétricas. Se a cavidade da ranhura for muito pequena, o anel ‘O’ será distorcido, tenderá a extrudar ao longo das folgas e ser mu� lado. A pressões superiores a 2.000 psi, o anel ‘O’ pode extrudar ao longo das folgas, a menos que um anel an� -extrusão feito de uma borracha rígida seja colocado ao lado dele.

2.4. Seção transversal de anéis O’ring Exemplifi cando se um anel O’ring é necessário para a vedação entre um pistão e um cilindro de diâmetros, respec� vamente, de 3,5 polegadas (9 cm) e 4,00 (10 cm) polegadas, e a seção transversal nominal do anel tem 0,25 polegada (0,635 cm). Neste caso a seção transversal real do anel deve ser de 0,275 polegada (0,698 cm), onde a diferença de 0,025 polegada (0,063 cm) é permi� da para compressão como representado na Figura 5.

1. A ven� lação deve ser fornecida no espaço entre os anéis ‘O’ para evitar que o fl uido ou o lubrifi cante fi que preso entre eles.

Figura 5 – Tolerância de compressão de um anel ‘O’.

Aplicação Dinâmica, (O’ring estático) Aplicação Estática

Aplicação Dinâmica (Recíproca), O’ring em movimento

Figura 6: O’ rings estáticos e dinâmicos.

2. Deve-se tomar providências para lubrifi car os anéis

“O” que não estão em contato com o fl uido que está sendo selado, usando anéis de feltro embebidos em óleo em cada lado do anel não lubrifi cado. 3. Cada anel O’ring deve estar em uma ranhura separada. Os anéis an� -extrusão são recomendados para serem usados quando:

1. A folga é maior do que o normal. 2. Um anel ‘O’ de um composto de borracha par� cularmente macio é usado. 3. É usada lubrificação extra. 4. Em todas as aplicações dinâmicas onde a pressão excede 1500 psi.

Onde a pressão no anel ‘O’ está sendo aplicada em apenas um lado, então apenas um anel de extrusão é necessário. Se a pressão for aplicada de ambos os lados, então dois anéis an� -extrusão são ajustados, um de cada lado do anel.

2.5. O’ rings para aplicação de vedação rotativa Quando um elás� co é es� cado em cerca de 200% a 300% de alongamento (Figura 7), ele se contrai e se es� ver aquecido, levanta o peso em cerca de 0,25 polegada (0,063 cm). O módulo de elas� cidade ou a capacidade de carregar uma carga aumenta com a temperatura. Borracha sob tensão constante exerce maior estresse. Ao usar um anel O’ring para vedar um eixo rota� vo, um anel O’ring de menor diâmetro do que o do eixo é escolhido para que ele se encaixe e faça uma vedação perfeita. O selo está, portanto, em uma condição es� cada, resultando no atrito da borracha contra o eixo giratório, gerando calor. Este calor, por sua vez, faz com que um anel O’ring es� cado se contraia, onde o efeito Joule atua para isso A contração ou retração de um anel O’ring de borracha encaixado em um eixo causa uma unidade de carregamento superior contra o eixo devido ao efeito Joule citado acima. Assim, o ciclo de atrito, aquecimento e contração (diminuição da tensão ou relaxamento) do anel de borracha são repe� dos até que ocorra a falha. Isso pode ocorrer dentro de alguns minutos em velocidades de eixo acima de 200 pés/min. A presença de pressão dentro do sistema de vedação causará falha mesmo em velocidades mais lentas, uma vez que este aumenta a pressão do anel O’ring no eixo. Uma vez que a borracha é um mau condutor de calor, a super� cie em contato com o eixo giratório carbonizará antes que o resto do anel seja afetado a qualquer extensão. Se a montagem puder ser executada por mais de alguns minutos nesta condição, o eixo fi cará chamuscado e de cor azul com o calor excessivo desenvolvido. Posteriormente, aparecerão rachaduras no anel à medida que ele se deteriora e o fl uido sendo vedado vazar. A

solução u� lizada por muitos proje� stas de vedação é especifi car o diâmetro interno da vedação, que deverá ser um pouco maior que o diâmetro do eixo em pelo menos 3% a 5%. O selo superdimensionado não tem a mesma tendência para aquecer. Durante a operação, os níveis de temperatura diminuem após um aumento moderado.

Elástico Alongado (200-300%)

Peso

Figura 7: Borracha sob tensão.

3. Retentores de óleo (Selos de óleo)

Um selo de óleo padrão consiste em um disco de metal circular externo com uma borracha fl exível interna que é afi xado ao metal durante a vulcanização. O selo colado não tem peças soltas para permi� r vazamento de óleo ou entrada de qualquer contaminante. Este � po de selo é mais preciso e pode facilmente ser instalado em um espaço menor. Um exemplo é mostrado na Figura 8.

Borracha Figura 8: Selo ligado a metal. Lábio de vedação Chanfro Mola Metal

A mola mostrada na fi gura é conhecida como mola circular e mantém a tensão no lábio de vedação do selo. Molas-liga são molas helicoidais fechadas usadas na forma de um anel, onde as extremidades estão conectadas juntas. A profundidade da vedação ligada poderá ser menor entre o espaço do furo e o exterior. O diâmetro poderá ser alterado para facilitar o ajuste. A ligação da borracha ao metal é um importante fator a ser considerado na fabricação de tais vedações e deverá ser considerado com cuidado, uma vez que a falha da ligação causará a falha do selo. A caixa de metal do selo de óleo é geralmente feita de aço macio de qualidade de repuxo profundo, que permite cunhar, puncionar e estampar o aço para as dimensões exigidas. A borda do metal é fi namente lixada após a fabricação da vedação em uma re� fi cadora centerless para permi� r um ajuste de interferência na caixa de vedação de óleo. Um ligeiro chanfro no diâmetro externo (OD) do selo é desejável para fácil montagem. O lábio de vedação é preparado por polimento, lixamento ou corte para afastar a rebarba de borracha que ocorre na borda de vedação. Uma borda de vedação fi na cria sufi ciente pressão no eixo para minimizar a carga da mola, levando a um menor atrito, mantendo o desempenho efe� vo do selo. A mola helicoidal exerce um papel importante na efi ciência do selo do óleo. Caso sua tensão seja muito alta, o calor será gerado entre o lábio de vedação e o eixo, resultando em um desgaste rápido do lábio. Se muito baixo, a mola será inefi caz e o lábio de vedação poderá ser desgastado levando ao vazamento do fl uido. Outro � po de projeto de vedação tem o metal envolto em borracha (Figura 9).

Mola Borracha

Figura 9: Vedação de metal fechada em borracha. Borracha Concha Metálica

Neste � po de vedação, tolerâncias mais amplas são possíveis entre o diâmetro externo da vedação e a vedação. Irregularidades da super� cie do invólucro podem ser eliminadas pela camada de borracha resiliente na parte externa do selo. No entanto, a vedação coberta de borracha pode ser soprada sob alta pressão em uma aplicação recíproca, ao passo que com uma caixa de metal não existe tal perigo. Nenhuma propriedade � sica isolada das borrachas é responsável pelo desempenho bem-sucedido de um selo de óleo ou anel O’ring. A resistência à tração fi nal, alongamento de ruptura, módulo, dureza Shore, relaxamento de fl uência, estresse em cargas de tensão e compressão são todas importantes propriedades � sicas que caracterizam uma vedação ou anel O’ring. Força de compressão em conjunto com o relaxamento ou a deterioração do estresse são importantes para uma vedação efi caz. A diferença nessas propriedades em um selo inchado é altamente crí� ca. Um valor ideal de intumescimento em um meio fl uido é uma caracterís� ca desejável. O inchaço diminui a pressão de vedação contra a parede do

alojamento onde a vedação é fi xada, levando a vazamentos. O inchaço minimiza as propriedades � sicas da borracha. As vedações feitas de borrachas de polissulfeto têm extrema resistência ao combus� vel, mas deformação indesejável à compressão alta. O efeito da temperatura na vedação é um fator importante. Inchaço sob estresse pode aumentar em temperaturas mais altas e uma técnica de composição adequada deve ser adotada para reduzir esse efeito.

3.1. Projeto de Vedação de Lábios Esse � po de vedação tem um lábio de vedação que está em contato com o eixo. Portanto, é importante que a super� cie do eixo seja lisa e livre de detritos antes da instalação. A maioria das vedações labiais tem um encaixe por pressão. A Figura 10 dá exemplos de designs de lábios de vedação.

Selos Rotativos

Figura 10

3.2. Selos Mecânicos Essas vedações operam de maneira diferente das vedações de óleo padrão. Elas são usadas axialmente. Nariz de foca de bronze, carbono ou Tefl on são acoplados a um material muito mais duro (ou seja, uma dureza de 500 brinell) e man� do em posição por uma mola. O material mais duro pode ser um colar bem ajustado inserido no eixo ou pode ser uma parte dele. As super� cies de contato devem ser verdadeiras em altas velocidades ou as super� cies podem quebrar o contato e pode ocorrer vazamento. Um selo mecânico e sua aplicação são apresentados nas Figuras 11 e 12.

Figura 11: Selo mecânico. Nariz de Vedação (carbono etc) Concha Metálica (aço macio) Arruela Metálica Mola Helicoidal Metálica Borracha Arruela Metálica

Material Duro

Nariz de Vedação Concha Metálica Borracha

Figura 12: A operação de um selo mecânico.

Essas vedações são adequadas para uso em altas velocidades, temperaturas e pressões, como por exemplo, 5.000 pés por minuto e 4.000 psi de pressão a 250OC. Desgaste no nariz de vedação é insignifi cante e levado pela borracha, movendo-se axialmente sob a pressão da mola helicoidal. Um selo mecânico elimina o excesso de vazamento, mas uma pequena quan� dade é aceitável, pois lubrifi ca a vedação. Isso é realizado por usinagem das faces que são u� lizadas na ação de vedação. Essas vedações são usadas principalmente para aplicações de vedação rota� va.

4. Refer ências Bibliográfi cas

https://en.wikipedia.org/wiki/Hansen_solubility_parameter Ericks Techinical Rubber – Sealing Elements Elastomers for Steam Service Presented at the High Performance Elastomers & Polymers for Oil & Gas 2010 - 5th International Conference, Aberdeen, Scotland, 277th – 28th April, 2010 Rubber Seals for fl uid and Hydrau.ic Systems, Chellappa Chandrasekaran, 2010, Elsivier Inc