Apostila - Selos Mecanicos_Conceituacao

6(/26 0(&Æ1,&26 &21&(,78$d­2 ± ,1752'8d­2 Este trabalho apresenta conceitos que delineiam a concepção de selos mecânicos axiais procurando fornecer subsídios aos usuários deste elemento de máquina quando necessitarem efetuar avaliações de propostas e analisar aplicações. ± *(1(5$/,'$'(6 As vedações são componentes cuja função é impedir o fluxo de um fluido qualquer entre dois meios e podem ser classificados como segue abaixo: 9('$d®(6 (67È7,&$6 ',1Æ0,&$6 6(0 &217$72 )Ë6,&2 &20 &217$72 )Ë6,&2 5$',$,6 $;,$,6 5HWHQWRUHV H JD[HWDV 6HORV 0HFkQLFRV /DELULQWRV -XQWDV ± 6(/26 0(&Æ1,&26 Como exposto anteriormente, este é um tipo de vedação dinâmica com contato que compensa o seu desgaste axialmente e destina-se a isolar dois, ou mais ambientes, quando entre eles passar um eixo rotativo com nenhum ou com pouco deslocamento axial. Doravante, esta vedação será chamada de “selo mecânico” como é comumente conhecida. Suas principais aplicações são em: ª ª ª ª ª ª ª Bombas centrífugas; Bombas rotativas de deslocamento positivo; Ventiladores; Reatores e agitadores para a industria química; Compressores; Eixos propulsores de embarcações navais; Redutores. 1 6(/26 0(&Æ1,&26 &21&(,78$d­2 ± 35,1&Ë3,2 '( )81&,21$0(172 A forma mais simples de selo mecânico seria aquela representada na figura 1, onde uma das faces de contato é formada pela face frontal de um ressalto no eixo e a outra pela face frontal de um ressalto na carcaça. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR UXGLPHQWDU Sendo a pressão P1 > P0 o eixo é forçado axialmente do meio “1” para o meio “0”, fechando a interface de vedação, tanto mais, quanto maior for o diferencial P1/P0. Esta forma construtiva para tornar-se funcional, necessitaria de um fechamento prévio da interface de vedação e um deslocamento axial do eixo à medida que as faces de vedações forem se desgastando. A fim de evitar os problemas construtivos funcionais a solução interessante é construir as partes sujeitas ao movimento relativo, independentes do eixo e da carcaça a fim de facilitar sua confecção e permitir a escolha adequada de materiais. Outra medida necessária é a introdução de um elemento elástico capaz de compensar o desgaste das faces. Tal forma construtiva encontra-se representada na figura 2. Nesta solução ainda são deficientes a transmissão de torque do eixo para a face rotativa e as vedações secundárias, ou seja, a vedação entre os componentes rotativos / eixo e a vedação entre o componente estacionário / carcaça. )LJXUD  2 que a seguir estão sendo expressos em função da figura 3: ª Vedação principal ou dinâmica: composta pela interface de vedação. quando este for estacionário. composto de: ª Contra anel ª Vedação secundaria )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRPHUFLDO Em resumo. quando não houver pressão hidráulica.78$d­2 Nos selos mecânicos comerciais como mostrado na figura 3. de uma forma ou de outra. como por exemplo mola ou foles. ª Mola: possui a função de manter a interface de vedação fechada. todos estes aspectos estão previstos e por isto pode-se afirmar que todos os selos mecânicos são compostos de: • Conjunto de compensação de desgaste. ou seja. estar sendo desempenhado por uma mola ou um fole. porém.  ± )250$6 &2167587. A função deste elemento poderá. pelo contato entre o anel deslizante e contra anel. ª Vedações secundárias: são aquelas que efetuam a vedação entre partes do selo mecânico e componentes do equipamento. 3 .&26 &21&(. composto de: ª Anel deslizante ª Vedação secundaria • Conjunto axialmente fixo. agindo sobre o selo mecânico. ª Com conjunto de compensação estacionário e sede rotativa como representado na figura 5. os selos mecânicos são compostos de: • • • • • Anel deslizante Contra-anel Vedações secundárias Mola Anel de arrasto O sistema de transmissão de torque é composto de anel de arrasto e parafuso. esta função poderá estar sendo desempenhada por outros componentes. em algumas formas construtivas de selos mecânicos. mas basicamente podemos dividilos em dois grupos principais: ª Com conjunto de compensação rotativo e sede estacionária como representado na figura 4.9$6 Muitas são as formas construtivas dos selos mecânicos. Podem ser feitos por anéis elastoméricos ou não. Este papel poderá. Praticamente todos os selos mecânicos apresentam. os seguintes elementos.6(/26 0(&Æ1. ª Arrasto ou ancoragem: possui a função de transmitir o torque do eixo para o conjunto de compensação quando este for rotativo ou de ancorá-lo. estar sendo desempenhado por um fole. em algumas formas construtivas de selos mecânicos. &26 &21&(. Nada impede sua aplicação em velocidades baixas.78$d­2 • SELOS MECÂNICOS COM CONJUNTO DE COMPENSAÇÃO ROTATIVO É a forma construtiva mais usual. 4 . possui a função de manter a interface fechada quando sobre o selo mecânico não estiver atuando a pressão hidráulica. geralmente uma mola ou um fole. o efeito da força centrífuga pode afetar o desempenho do elemento elástico. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP FRQMXQWR GH FRPSHQVDomR URWDWLYR • SELOS MECÂNICOS COM CONJUNTO DE COMPENSAÇÃO ESTACIONÁRIO É a forma construtiva apropriada para velocidades de deslize mais elevadas. minimizando desta forma eventuais problemas de desbalanceamento dinâmico. A partir deste valor.6(/26 0(&Æ1. Destina-se a velocidade de deslize. Este elemento. na interface de vedação. uma vez que possui apenas a sede e sua vedação rotativas. Na figura 6 está representada uma classificação geral destes componentes. de até aproximadamente 20 m/s. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP FRQMXQWR GH FRPSHQVDomR HVWDFLRQiULR Cada um destes grupos ainda pode ser dividido em função do tipo de elemento elástico que compõe o conjunto de compensação. na prática.78$d­2 § ¢!¢§   ¥ )LJXUD  ± &ODVVLILFDomR JHUDO GH HOHPHQWRV HOiVWLFRV • MOLA ÚNICA HELICOIDAL CÔNICA Montada sempre como elemento elástico único. começam. Sua distribuição de força irregular ao longo do perímetro da interface de vedação é. determina que o selo mecânico seja dependente do sentido de rotação. É recomendável evitar seu emprego em selos mecânicos com tamanhos maiores que 75 mm de eixo. Por outro lado. irrelevante. sendo que nestes casos é necessário especificar a mola de acordo com o sentido de giro do eixo. pois. Por ser também um elemento de transmissão de torque. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP PROD ~QLFD KHOLFRLGDO F{QLFD 5 #¢¢¢!9¢§ ¦86¡5" ¨  £ 2   ¨ ¨ ¥ £ 7 (  £ ¡ " £ ¨ ¥ £ 7 ( ¡ #¤'&#@¢§ ¦865" § ¢¢¢ £ § ¥ ¤ ¥©¢§ ¦¤¢    ¥    ¥  ¨ ¥ £ ¡ 4¢¤¢!3    §   ¨ #¤0 )#¢'" #!!"  £ ¥ (£ $ £ ¨ (/(0(172 (/È67. é capaz de compensar grandes erros de posicionamento do eixo.6(/26 0(&Æ1.&26 &21&(. sua aplicação em tamanhos pequenos é interessante por ser um elemento relativamente grande e pouco suscetível a emperramento por impurezas ou alterações de fase de produto. sem alterar significativamente sua carga.&2   ¥    ¥ § ¢¢¢ £ §  &¤ ©¢§ ¦¤¢  ¥  ¥ ¨ ¥ £ ¡ #¢¢¢!¨    £ 2   ¥  $ £ ¨ ¢§ ¢¢%#!!"  ¡ £ ¦¦!¨1 . a partir daí. ser de manuseio incômodo. irrelevante. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP PROD ~QLFD KHOLFRLGDO FLOtQGULFD • MOLA ÚNICA ONDULADA Caracteriza-se por necessitar de pouco espaço e ser de fácil montagem.6(/26 0(&Æ1. Nestes casos é necessário especificar a mola de acordo com o sentido de giro do eixo. sem alterar significativamente sua carga. na prática. determina que o selo mecânico seja dependente do sentido de rotação. começam a ser de manuseio incômodo. sua aplicação em tamanhos pequenos é interessante por ser um elemento relativamente grande e pouco suscetível a emperramento por impurezas ou alterações de fase do produto. Apresenta curva característica muito acentuada. pois. Por outro lado.78$d­2 • MOLA ÚNICA HELICOIDAL CILÍNDRICA É capaz de compensar grandes erros de posicionamento do eixo. É recomendável evitar seu emprego em selos mecânicos com tamanhos maiores que 75mm. a partir daí. Sem qualquer outro sistema de transmissão de torque. Sua distribuição de força irregular ao longo do perímetro da interface de vedação é. o que implica numa variação grande de carga em função do deslocamento axial se comparado com as molas helicoidais.&26 &21&(. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP PROD ~QLFD RQGXODGD 6 . 78$d­2 • MOLAS MÚLTIPLAS HELICOIDAIS CILÍNDRICAS Com forma construtiva idêntica a figura 8. • FOLE DE BORRACHA Confeccionado a partir de manta de borracha pura (normalmente viton.&26 &21&(. O projeto do fole de borracha incorpora diversas funções tais como arrasto. A transmissão de torque é feita através da mola e de anéis angulares montados externamente sobre o mesmo. As ondulações na chapa são feitas por repuxo mecânico ou hidrostático. É recomendável evitar seu emprego em selos mecânicos com tamanhos menores que 50 mm. 7 . começam a tornar-se muito pequenas e portanto suscetíveis a emperramento por impurezas ou alterações de fase do produto. a partir daí. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP IROH GH ERUUDFKD • FOLE METÁLICO ONDULADO Confeccionado a partir de uma chapa fina lisa calandrada e soldada longitudinalmente. pois.6(/26 0(&Æ1. sendo que a diferença consiste no agrupamento destes elementos quando de sua aplicação. Alteram suas características físicas com a variação da pressão de trabalho e apresentam pequena suscetibilidade a impurezas. Estes problemas podem ser minimizados pela adoção de modelos de selos mecânico que as mantenham fora do produto. elemento de vedação secundário e alojamento para o anel deslizante. Apresentam uma boa distribuição de carga ao longo do perímetro da interface de vedação se distribuídas uniformemente. etileno ou perbunam) e vulcanizado em temperaturas entre 150 a 180 ºC em moldes de acordo a geometria e diâmetro desejado. Possuem pequeno curso para compensação de erros no posicionamento do eixo. facilidade de limpeza e boa resistência a variações de temperaturas. O fole de borracha em um selo mecânico não é sujeito a nenhuma torção. e que tornam seu uso ainda mais crítico para tamanhos menores de selos mecânicos. 78$d­2 )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP IROH PHWiOLFR RQGXODGR • FOLE METÁLICO LAMELAR Confeccionado a partir de anéis pré-ondulados e ligeiramente cônicos com soldagem interna e externa destes.&26 &21&(. Caracterizam-se por ocuparem pouco espaço apresentando melhor estabilidade física e menor histerese se comparados aos foles ondulados.6(/26 0(&Æ1. )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR FRP IROH PHWiOLFR ODPHODU 8 . chamados de selos mecânicos QmR EDODQFHDGRV. sendo por isto. • FORÇA DE MOLA De maneira similar à pressão hidráulica. sobre a qual é gerada a “força hidráulica” (Fh). porque a força total de fechamento é menor. Os valores desta pressão ficam numa faixa de 10 a 50 N/cm². Sua função é manter a interface de vedação fechada enquanto não houver pressão hidráulica atuando sobre o selo. sendo por isto. As aplicações de selos mecânicos devem ser feitas de tal forma que a força resultante da pressão hidráulica some-se à força das molas.78$d­2  ± )25d$6 ( 35(66®(6 • PRESSÃO HIDRÁULICA As forças hidráulicas atuantes sobre o selo mecânico são. Nos selos onde $+ / $   a pressão de contato na interface é menor que a pressão hidráulica. nada impedindo. em sua maior parte. neutralizadas por forças da mesma intensidade. sua utilização em pressões baixas. porém. 9 . Dentro deste raciocínio pode-se conceber duas categorias de selos mecânicos.&26 &21&(. aqueles que possuem uma área de interface de vedação A menor que a área de atuação hidráulica AH.6(/26 0(&Æ1. Devido ao alivio de pressão na interface dos selos balanceados é que estes são mais adequados para aplicações em pressões hidráulicas mais elevadas. )LJXUD  ± 5HODomR GDV iUHDV KLGUiXOLFDV H GH LQWHUIDFH Nos selos onde $+ / $ !  a pressão de contato na interface é maior ou igual a pressão hidráulica. pois do contrario poderá ocorrer abertura da interface de vedação. Apenas uma ação resultante é formada pela área AH indicada na figura 13. quando sujeitos as mesmas condições operacionais. a força de mola gera também uma pressão de contato na interface de vedação chamada de ³3)´. Do ponto de vista teórico deve-se esperar um vazamento ligeiramente maior nos selos balanceados em relação aos não balanceados.99 na maioria dos selos balanceados. porém. Na figura 13 pode-se ver as duas relações. chamados de selos mecânicos EDODQFHDGRV. Os fatores de balanceamento variam de 1 a 2 nos selos não balanceados e de 0. e aqueles cuja área de interface de vedação A é maior que a área de atuação hidráulica AH. em sentidos opostos. e de 5 a 25 N/cm². ou seja.6 a 0. ª Viscosidade.78$d­2  ± '. ¾ 'LVSRVLomR 2SRVWD Esta combinação consiste em montar os dois conjuntos de compensação entre os contra anéis. 10 . É necessário que este circule. como mostrado na figura 15.6(/26 0(&Æ1. ª Pressão de vapor. Combinações com mais de dois selos são raras. que deverá ser preenchida por um liquido de obturação.6326. formando-se entre o produto e a atmosfera uma câmara intermediaria. )LJXUD  ± 6HOR VLPSOHV • SELO MECÂNICO MÚLTIPLO Pode-se dispor de dois ou mais selos numa mesma vedação. bem como seja pressurizado a uma pressão superior à pressão do produto junto ao selo interno. como a combinação de dois selos na disposição oposta (back-to-back). objetivando determinadas soluções. ª Agressividade química. mostrado na figura 15.&26 &21&(. como mostram as figuras anteriores. como mostrado na figura 16.&26 • SELO MECÂNICO SIMPLES São aqueles que possuem uma única interface de vedação. Sua refrigeração e lubrificação é feita na maioria dos casos pelo próprio produto que se pretende vedar e por isto apresentam limitações quanto: ª A quantidade de sólidos em suspensão. podendo citar-se três ou mais selos em série e dois selos em disposição oposta mais um em série com o selo externo. ª Teor de gases em suspensão. Sua utilização deve ser preferencial pela maior simplicidade de operação.d­2 '( 6(/26 0(&Æ1. por convecção natural ou de forma forçada. ou a disposição em série (tandem ou dual para selos API 682). 78$d­2 )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR HP GLVSRVLomR RSRVWD EDFNWREDFN.6(/26 0(&Æ1.&26 &21&(. ª Não apresente segmento de tubulação horizontal ou descendente na saída da câmara. conseguindo-se assim otimizar a resistência química pela eliminação ou redução de componentes metálicos com o produto. pois impede o deslocamento do líquido de obturação no seu movimento ascendente. ª O produto sofrerá pequena contaminação pelo líquido de obturação. pois o líquido que está na interface de vedação é um líquido limpo (líquido de obstrução). ™ &LUFXODomR SRU &RQYHFomR 1DWXUDO Funciona a contento somente em velocidades baixas (< 2m/s) e preferencialmente com eixos na posição vertical. ª Poucas peças do selo entram em contato com o produto. ª A tubulação não tenha mais que três curvas e que estas sejam de raio longo para minimizar as perdas de carga. Em velocidades maiores a turbulência criada pela parte rotativa dentro da câmara compromete ou inviabiliza a convecção natural. Neste caso os seguintes aspectos devem ser observados: auto escorva da câmara. As principais características desta disposição são: ª Conseguir-se 100% vedação do produto em relação a atmosfera. quando aquecido pelas faces de vedação. ª A tubulação tenha um diâmetro interno mínimo de 13 mm para minimizar as perdas de carga. pela sua menor densidade. ª Permite a vedação de gases ou líquidos com alto percentual de sólidos em suspensão. Possíveis vazamentos ocorrem do líquido de obturação para o produto e do líquido de obturação para a atmosfera. ª Saída do liquido de obturação deve estar localizado no ponto mais alto da câmara para permitir a 11 . ª A tubulação tenha um diâmetro interno mínimo de 13 mm para minimizar as perdas de carga. a pressão poderá ser insuficiente para forçar o líquido de obstrução para dentro da interface. ™ &LUFXODomR )RUoDGD O líquido de obturação provem de uma fonte com pressão adequada. pois como o diferencial de pressão a ser vedado é pequeno. Neste caso os seguintes aspectos devem ser observados: ª Evitar que existam segmentos descendentes na saída da câmara. ª Uma das conexões do líquido de obturação esteja no ponto mais alto da câmara para permitir a escorva da câmara. como por exemplo. é importante otimizar-se as propriedades deslizantes da combinação de materiais que compõe a interface de vedação. uma unidade hidráulica ou tubulação pressurizada e retorna para o outro local com pressão inferior. As funções do líquido são: ª Lubrificar as interfaces de vedação. junto ao selo interno até o patamar de 20 bar.78$d­2 ™ &LUFXODomR SRU $QHO GH %RPEHLR Funciona em velocidades > 2m/s e pode ser utilizado onde não houver diferencial de pressão capaz de gerar a vazão necessária do liquido de obturação. que deverá ser preenchida por um líquido de obturação. Acima deste diferencial deverá ser de no mínimo 10% da pressão do produto junto ao selo. Em caso de se utilizar líquido de obturação sem pressão. ª Refrigerar os selos mecânicos.&26 &21&(. provocando falta de lubrificação. Com relação ao líquido de obturação deverá ser observado que este seja: ª Pressurizado em 2 bar acima da pressão do produto. ou até que seja completamente despressurizado.6(/26 0(&Æ1. 12 . Somente nos selos duais o líquido de obturação poderá ser pressurizado. ª A tubulação não possua mais que três curvas e que estas sejam de raio longo para minimizar as perdas de carga. bem como seja pressurizado a uma pressão inferior a pressão do produto junto ao selo interno. ª Compatível com o produto a ser vedado. por convecção natural ou de forma forçada. ª Limpo. ª Não agressivo e não tóxico. É necessário que este circule. Esta disposição é usualmente denominada de selo mecânico duplo ou dual. ¾ 'LVSRVLomR HP VpULH Esta forma consiste em montar dois selos mecânicos em série como mostrado na figura 16. Neste caso devera ser observado que a regulagem de pressão seja feita a jusante do selo mecânico. formando-se entre o produto e a atmosfera uma câmara intermediaria. pois estes poderiam impedir o fluxo do liquido de obturação. uma vez que o anel de bombeio é um elemento de deslocação de baixa eficiência. ª O produto não sofrerá contaminação pelo liquido de obturação.&26 &21&(.=$17(6 Os materiais deslizantes podem ser classificados como indicado na figura 17.$. quando se tratar de selo dual pressurizado.6 '(6/.78$d­2 )LJXUD  ± 6HOR 0HFkQLFR HP GLVSRVLomR HP VpULH As principais características desta disposição são: ª Conseguir-se boa vedação do produto em relação à atmosfera. ª Mesmas características citadas no selo de disposição oposta são válidas. por esta ser mais detalhada no tocante a especificação de materiais.6(/26 0(&Æ1. 13 . pois os possíveis vazamentos do produto ocorrem dentro de um ambiente confinado.6 A forma de abordagem deste capítulo segue as especificações da norma EN 12756.  ± 0$7(5. ficando divididos em: ª Materiais deslizantes ª Vedações secundárias ª Partes metálicas 0$7(5.$. '26 &$5%(726 &$5%(72 '( 781*67Ç1. processo a coqueficação do aglutinante provoca porosidade na ordem de 10 a 30%.7(75$)/825(7.$'2 Ï.&.&26 &21&(.1$ %./(12 )LJXUD  ± &ODVVLILFDomR GH PDWHULDLV GHVOL]DQWHV FRQIRUPH QRUPD (1  9 &DUY}HV 6LQWpWLFRV São obtidos a partir de coque.7( 6..=$17(6 &$59®(6 6.78$d­2 0$7(5.&26 &$59­2 *5$). que por reimpregnação é reduzida para 1 a 2%.'2 '( $/80Ë1.035(*1$d­2 '( 5(6. 0% de grafite) o Carvão grafite (40 a 60% de carbono.2 3/È67.7( (/(752*5$).7( 0(7$.d26 5(9(67. Corpos compactados desta mistura são sinterizados a uma temperatura de 1.$.6 '(6/. grafite. 60 a 40% de grafite) ƒ &$59­2 *5$).&26 32/.6(/26 0(&Æ1. antracite e aglutinantes como piche ou resina sintética./Ë&./.7( &20 . Pela proporção dos componentes básicos são diferenciados os seguintes tipos: o Carvão duro (100% de carbono.2 (/(752*5$).300° Neste C.2 &$5%(72 '( 6.17e7.6 0$&. ocorrem pequenos lascamentos do material. porém. efeito da dilatação desta. conhecidos como “blistering”. Possui boa resistência química. fica em aproximadamente 150° A partir desta temperatura poderá ocorrer a deterioração da resina e por C. O limite. quando aplicado como material deslizante. 14 F E D F IE F P A Q P I B G F E B ¦66!TS¤G B)R)&#H C6¦6D CA Q X W IF G G Q U A Q P I B G F E B )#CR48V)&#H C6¦6D CA . com relação a temperatura. resistência mecânica mais baixa se comparada aos carvões sintéticos com impregnação metálica. 78$d­2 ƒ &$59­2 *5$).7( &20 .&26 &21&(.035(*1$d­2 0(7È/.&$ $.6(/26 0(&Æ1. deposições lamelares. ª Falhas no revestimento. sendo esta metálica (antimônio) (C1). ƒ 0$&. Como o carvão grafite sua utilização dá-se na forma impregnada. Para compensar a menor condutividade destes materiais torna-se imperativo direcionar o fluxo de refrigeração para as faces a fim de remover o calor gerado. porém. ª Dificuldade de garantia da qualidade do processo de revestimento. Ambos encontram-se em processo de desuso por não apresentarem mais vantagens técnicas ou econômicas sobre os carbetos. 9 0HWDLV São utilizados na forma de peças maciças ou revestidas. podendo provocar lascamento do revestimento.7( É obtido a partir da requeima de componentes em carvão duro ou carvão grafite a uma temperatura de 2. sobre esta. praticamente amorfo. aparecerão C. o eletrografite apresenta uma menor resistência mecânica. permitindo o ataque ao metal base. ƒ 5(9(67. O metal utilizado. Em comparação ao carvão grafite. C. Aplicações altamente solicitadas tendem para a utilização de carvões de granulometria fina que apresentam maior resistência mecânica. surgindo daí pequenos cristais de eletrografite. na interface de vedação.d26 6. O limite de temperatura para sua aplicação é de aproximadamente 400° Ultrapassando-se esta temperatura. Na forma de revestimentos pode-se citar o Stellit e o oxido de cromo. é o antimônio. via de regra. podendo provocar a corrosão do material base ou o lascamento do revestimento. ƒ (/(752*5$). A resistência química será função do metal impregnante. Possui maior resistência mecânica que os carvões sintéticos impregnados com resina e menor resistência química. uma maior condutibilidade térmica. ou resinóide (C2). ª Propriedades físicas: dilatação diferente do metal base. não permitindo recuperação .500° Neste processo ocorre o crescimento dos cristais do material. Sua utilização dá-se nas aplicações de media e alta pressão.'26 A utilização de metais revestidos esteve sempre limitada por: ª Espessura fina do revestimento. em função do metal utilizado como impregnante. apresentam dureza na faixa de 300 HB. 15 . 9 &DUEHWRV São ligas binárias de elementos com o carbono. Por razões técnicas e econômicas estes carbetos são utilizados. Os melhores resultados são conseguidos com ligas especiais fundidas. o carbeto metálico de tungstênio (W) e o covalente de silício (SiC). As ligas a base de níquel apresentam dureza na faixa de 120 a 170 HB. a base de níquel ou cromo que apresentam boas propriedades deslizantes e boa resistência química. enquanto as ligas a base de cromo. alem da forma maciça. também na forma emanchada para tungstênio e silício e na forma soldada para carbetos de tungstênio e aglutinante com cobalto. sendo divididos em carbetos: ª Salinos ª Covalentes ª Metálicos Como matéria prima para selos mecânicos são utilizados basicamente. 78$d­2 ƒ &$5%(726 '( 781*67Ç1.2 8  8 .6(/26 0(&Æ1.&26 &21&(. coque.17(5. onde ocorre a corrosão seletiva do Si livre. ª Em aplicações altamente solicitadas os carbetos de tungstênio perderam importância pelo desenvolvimento de novos materiais cerâmicos.100° Na forma de pó o carbeto de silício é C. ª Grafites superficialmente siliciados tem suas aplicações limitadas ao campo de baixas e medias pressões em função de sua estrutura.500° O grão do carbeto possui uma dureza próxima a do diamante. níquel (U2) ou cromo-níquel-molibdênio. Características do produto a ser vedado e variações de temperatura podem conduzir a corrosão seletiva do aglutinante.900° a 2. alterações da superfície polida e conseqüente vazamento. em especial.2 É obtido pela ligação de silício (Si) com o carbono (C). Por este motivo fazse necessário configurações./Ë&. bem como sistemas de transmissão de toque específicos. a partir de quartzo. É obtido pela sinterização de corpos pré-compactados de carbono e tungstênio a uma temperatura de 1. O teor de aglutinante varia entre 6 e 9%. A utilização destes materiais apresenta as seguintes características: ª Carbeto de silício que apresenta Si livre possui resistência química mais baixa. ƒ &$5%(726 '( 6. matéria prima para carbeto de silício diretamente sinterizado (S-SiC) e carbeto de silício sinterizado por reação (Si-SiC). Forma-se. o cobalto (U1). a fase hexagonal chamada de -SiC. devido a sua baixa resistência química. Como aglutinante são utilizados em ordem crescente de resistência química.=$'26 4 . ƒ &$5%(726 '( 6. ª As peças maciças apresentam a fragilidade típica dos materiais cerâmicos. eletricidade e possui dureza próxima a do diamante. ª Inserções de grafite melhoram significativamente as prioridades tribológicas./Ë&. tungstênio em sua forma pura apresenta insuficiente resistência. A utilização destes materiais é determinada por: ª Todos os tipos de carbeto de tungstênio apresentam seu ponto fraco no aglutinante.2 '. faz-se necessário a interligação de um aglutinante metálico. em uma temperatura mais alta. A temperatura de mudança entre as fases é 2.200° O carbeto de silício é condutor de C C. As perdas de resistência mecânica daí resultante podem ser toleradas. em uma temperatura mais baixa. a fase cúbica chamada GH -SiC e. argila e sal em fornos elétricos a temperaturas de 1. no campo alcalino. Como o carbeto de C.5(7$0(17( 6. ƒ &$5%(726 '( 6. sob forma de pó.200 ºC. quando então os produtos auxiliares promoverão a fusão superficial dos grãos de carbeto e o adensamento do material. Este material é mais quebradiço que o carbeto de silício obtido por reação. A mistura.=$'26 325 5($d­2 4 . Sua estrutura é mais fina e homogênea.17(5.900 a 2. Por não haver Si livre no carbeto diretamente sinterizado.2 6. é pré-compactada e nesta forma sinterizada a uma temperatura de 1. É obtido pela sinterização dLUHWD GR 6L& HRX 6L& XWLOL]DQGR SURGXWRV DX[LOLDUHV FRPR ERUR berílio ou alumínio. este pode ser utilizado em toda a faixa de pH./Ë&. 000 ºC para a coqueficação do aglutinante. O Si-SiC é obtido pela mistura de -SiC.&. pode conter até 10% de silício livre.200 ºC. Por este motivo sua aplicação é restrita a produtos com pH máximo de 10.$'2 4 . O carbeto de silício.7( 6. assim o silício penetra nos poros da peça reagindo com o carbono livre desta e formando SiC secundário. sob a forma de pó. ƒ (/(752*5$). Os corpos pré-compactados são aquecidos a uma temperatura de 1./. assim obtido. com a grafite e aglutinantes orgânicos. Para que ocorra a siliciação. os corpos são em seguida mergulhados em um banho de silício fundido a uma temperatura de 1. Em função da matéria prima a granulometria do produto final poderá ser fina ou grossa.500 a 2. 16 Y ` ` Y a . sob vácuo. 45% de carbeto de silício e 0.5 a 1% de silício livre. Como fatores limitantes apresenta: alto custo e prazo de entrega longo. em banho de silício fundido a uma temperatura de 2. A penetração do silício pode chegar a 10 mm.200 ºC. formando SiC. Uma parte do carbono reage com o silício. É obtido pelo mergulho de peças de eletrografite. É composto de 55% eletrografite livre. Poros e granulometria do material base influenciam as propriedades do produto final. 6(/26 0(&Æ1.&26 &21&(.78$d­2 9 Ï[LGR GH $OXPtQLR 9. 7(75$)/825(7.600 a 1. frágil e resistente a abrasão. onde os carvões não mais resistem. pode ser misturado a outros óxidos metálicos. 9 3OiVWLFRV São materiais que apresentam em sua combinação uma grande quantidade de ligação de macromoléculas orgânicas obtidas sinteticamente ou pela transformação de produtos naturais. ƒ 32/. Nas aplicações sob pressões elevadas. de granulometria fina. por este ser forçado sobre as arestas afiadas dos grãos do óxido de alumínio. ocorre um alto desgaste do material mole. Esta limitação ocorre em função dos grãos que compõem a interface de vedação apresentarem arestas vivas e de sua relativamente baixa condutibilidade térmica. Podem ser adicionados aglutinantes e dependendo do grau de pureza desejado. como por exemplo o H2O2. compacto./(12 <. Em conjunto com alguns tipos de carvões. É um material sinterizado. Como material deslizante destaca-se o politetrafluoretileno (PTFE). pré-compactado e nesta forma sinterizado a uma temperatura de 1. forma uma das combinações com maior resistência química. cuja aplicação se faz necessária para produtos altamente oxidantes. É o mais conhecido dos materiais óxido-cerâmicos para aplicação como material deslizante. São via de regra conformáveis quando sujeitos a temperatura e pressão. Em geral sua combinação dá-se com carvões sintéticos ou carbeto de tungstênio em aplicações de baixa ou media pressão (p < 25 bar).750ºC. exceção feita a metais alcalinos fundidos ou diluídos. alguns compostos de cloro-flúor-carbono (CFC). O PTFE possui uma boa resistência a altas temperaturas mas também apresenta uma grande variação do seu coeficiente de dilatação em função da variação de temperatura. quando sujeitado a cargas. flúor e fluoretos de cloro. poliésteres que contenham aminas em temperaturas superiores a 160 ºC e estireno em temperaturas maiores que 80 ºC. bem como a variação do coeficiente de dilatação e sua baixa resistência a abrasão podem ser melhoradas pela adição de fibra de vidro (Y1) ou carbono (Y2). sinterizado Carbeto de silício sinterizado por reação Eletrografite sinterizado Óxido de alumínio B A Y S a a a c f d f d d d c f g f g a a c e e e e a a a a a a a g a a a a a a b f h b f h b f h b f h f h a c f d f h f h b g h e f h g h U2 Q1 Q2 Q3 V d f h g h Combinação não usual Propriedade deslizante – regular Propriedade deslizante – boa Propriedade deslizante – ótima )LJXUD  ± 3URSULHGDGHV GDV FRPELQDo}HV GH PDWHULDLV GHVOL]DQWHV a b c d Propriedade deslizante – excepcional Resistência química – boa Resistência química – ótima Resistência a abrasão – ótima e f g h 9('$d®(6 6(&81'È5. O PTFE é resistente a praticamente todas as substâncias.$6 17 — a – •“ ’•“ ”©“ ‘ ’  ‰ ˆ ‡ SSSƒy¤x †…„‚€ f v rt r wig uSs)¢q p h8c i8f ec hg d b . Flui na temperatura ambiente. temperaturas e pressões elevadas. Propriedades das combinações dos materiais de face : Carvão com impregnação de resina Carvão com impregnação de antimônio PTFE Fundido de cromo Carbeto de tungstênio com impregnação de níquel Carbeto de silício dir. Esta fluidez. sem fluir. sendo os principais: o o o o Borracha de nitril-butadieno (NBR) Borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) Borracha fluorada (FKM) Borracha perfluorada (FFKM) ƒ %255$&+$ '( 1. não perdendo as características elásticas com a variação de temperatura.'26 1­2 (/$67Ð0(526 )LJXUD  &ODVVLILFDomR GRV PDWHULDLV SDUD YHGDo}HV VHFXQGiULDV FRQIRUPH QRUPD (1  Æ (ODVW{PHURV Elastômeros são materiais poliméricos com grandes cadeias moleculares. Podem ser obtidos a partir de meios orgânicos (plantas vegetais) ou de hidrocarbonetos (borracha sintética).&26 &21&(. Em baixas temperaturas aumentam sua rigidez e em altas temperaturas mantém a elasticidade. Atualmente. até atingir sua temperatura de deterioração.78$d­2 As vedações secundárias podem ser classificadas como indicado na figura 19.6(/26 0(&Æ1.(12 1%5.$6 (/$67Ð0(526 (/$67Ð0(526 5(9(67. são produzidos em torno de 30 tipos de elastômeros./%87$'. 9('$d®(6 6(&81'È5.75. ...... ª Óleos e graxas de origem vegetal e animal. Altos teores de acrilonitrila melhoram a resistência a óleos e combustíveis. ª Combustíveis com alto teor de aromáticos (gasolina aditivada)...... Resiste bem quimicamente a: ª Hidrocarbonetos alifáticos (propano. butano.. É uma denominação generalizada para a mistura dos polímeros citados.. NBR possui boas propriedades mecânicas e comparado a outros elastômeros. gasolina.6 Perbunan ./(12 (3'0.. diesel.. ª Hidrocarbonetos clorados (tricloroetileno). bases e soluções salinas diluídas. ª Hidrocarbonetos aromáticos (benzeno).. ª Solventes polares (acetona). ª Ácidos. ª Fluidos de freio a base de glicol. ª Ozônio.. a flexibilidade a frio. : Bayer ƒ %255$&+$ '( (7. 120(6 &20(5&. uma boa resistência e abrasão./(123523.. Possui resistência a temperatura na faixa de -40 a +100 ºC por um período de 1000 horas. O teor de acrilo-nitrila varia de 18 a 50% e influencia de forma acentuada as propriedades do elastômero. óleos e graxas minerais. em baixas temperaturas.$. a elasticidade e o coeficiente de deformação residual. óleo combustível).. reduzindo entretanto. 18 . ª Muitos tipos de ácidos orgânicos e inorgânicos. Resiste bem quimicamente a: ª Água quente e vapor (até 150ºC).. 120(6 &20(5&...0. ª Óleos e graxas a base de silicone. hidróxido de sódio e hidróxido de potássio... ª Fluidos de freio a base de glicol (até 150 ºC).$. intempéries e ao ozônio.. Sua resistência a temperaturas vai de -50 a +150 ºC. graxas e combustíveis. Uma característica deste material é a sua excepcional resistência ao envelhecimento.. ª Fluidos hidráulicos a base de Ester de Ácido Fosfórico... propileno e de um dieno......6 Nordel .. : Du Pont ƒ %255$&+$ )/825$'$ ). Não resiste quimicamente a: ª Óleos.... ª Detergentes.&26 &21&(....78$d­2 EPDM é obtido pela co-polimerização de etileno.6(/26 0(&Æ1... . ª Fluidos de freio a base de glicóis... Apresenta uma larga faixa de aplicação quanto a temperatura.. ª Óleos e graxas a base de silicone.. butano... a intempéries e a radiação é muito boa..... A resistência ao ozônio. pouco permeável a gases e apresenta pouca perda de massa quando submetido ao vácuo... ª Aminas. que vai de -25 a +200 ºC. : Du Pont Fluorel ..... É quimicamente estável.. dietil-eter). amônia e álcalis. propano. tetracloroetileno). ª Hidrocarbonetos clorados (tricloroetileno.. Novos desenvolvimentos que apresentam cadeias de peróxido em sua estrutura indicam boa resistência em aplicações em que fluorcarbonos convencionais não mais resistem... Não é resistente quimicamente a: ª Solventes polares (acetona.. ª Combustíveis. ª Hidrocarbonetos alifáticos (gasolina.. tolueno). ª Óleos e graxas de origem animal e vegetal.. É um polímero formado por fluoreto de vinildienoe hexafluorpropileno.. NOMES COMERCIAIS Viton . : 3M ƒ %255$&+$ 3(5)/825$'$ )). Resiste bem quimicamente a: ª Óleos e graxas minerais (apresentam leve inchamento a óleos segundo ASTM nº 1 a 3). tais como álcoois.. ª Hidrocarbonetos aromáticos (benzeno.. etil-acetato. gás natural)... água quente e vapor.. metil-etil-cetona. ª Ácidos fórmico e acético....0...... ª Vapor de água super aquecido.. inclusive os aditivados com metanol... 19 . ........... intempéries e envelhecimento... que vai de -30 a +316 ºC.6 &20 5(9(67.. Apresenta pouca perda de massa quando submetido ao vácuo. Alia a resistência química do PTFE com a elasticidade dos fluorelastômeros....... NOMES COMERCIAIS Kalrez ... Estes revestimentos apresentam uma abertura como indicado nas figuras 20 e 21. ª Álcalis (sódio e potássio)...78$d­2 Ligação do tetrafluoretilino com fluorelastômero. : Du Pont Chemraz .. ƒ $1e. ª Oxigênio.6 &20 5(9(67...6(/26 0(&Æ1.. )LJXUD  ± $QHO ³2´ FRP UHYHVWLPHQWR GH XPD FDPDGD GH 37)( ƒ $1e. uma vez que não permitem sua deformação.... ozônio.. em flúor elastômero. Em caso de aplicações em água quente absorve a mesma. mesmo em altas temperaturas. Apresenta uma larga faixa de aplicação quanto a temperatura.. Não resiste quimicamente a: ª Substâncias a base de flúor. borracha de etileno propileno ou borracha de silicone é envolto por uma ou duas camadas de PTFE..&26 &21&(...0(1726 $%(5726 Nestes o núcleo elastomérico.. Podem ser divididos em revestimentos abertos ou fechados... sob pena de desencaparem. Resiste bem quimicamente a: ª Praticamente quase todos os produtos químicos.... Estes anéis somente podem ser montados em ranhuras axialmente abertas. : Greene.. Tweed Æ (ODVW{PHURV 5HYHVWLGRV Aplicam-se apenas a anéis do tipo “O” aliando a elasticidade do núcleo (elastômero) com a resistência química do revestimento (PTFE e FEP)...0(172 )(&+$'2 )LJXUD  ± $QHO ³2´ FRP UHYHVWLPHQWR GH GXDV FDPDGDV GH 37)( 20 .. A relação abaixo apresenta uma relação dos metais fornecendo sua descrição básica ou marca. bem como o respectivo código da norma EN 12756.&26 &21&(. revestido com borracha de etileno-propileno-dieno fluorada (FEP).78$d­2 Trata-se de um anel “O” com núcleo em fluorelastômero ou silicone. O revestimento de FEP recobre o núcleo sem aberturas. como indicado na tabela da figura 23.3$1'. polímeros ou fibras.9% de carbono sob forma lamelar.=$17(6. ª A radioatividade. ª Termicamente (-200 a +550 ºC). que são escolhidas em função de sua resistência química e mecânica a ser buscada em bibliografia específica. Dentre estes se destacam: ª Grafite expandido ª PTFE ƒ *5$). podendo ser conformado sem o auxílio de aglutinantes sob a forma de placas. Estes anéis apresentam limitações em aplicações dinâmicas severas. que apresenta propriedades similares ao PTFE. apresentam baixa elasticidade ou fluem quando sujeitos a pequenas cargas. As tolerâncias elevadas de fabricação afetam a compressão dos anéis. ƒ 37)( Ver descrição feita para o politetrafluoretileno (PTFE) em 0$7(5.7( (.6(/26 0(&Æ1. Este material é resistente: ª Quimicamente (0 <= pH <= 14). fitas e anéis. D E F G M N T Aço carbono Aço cromo Aço cromo-níquel Aço cromo-níquel-molibdênio Ligas com alto teor de níquel Bronze Demais ligas )LJXUD  ± 0DWHULDLV 0HWiOLFRV #ex wes¤h g y ev u t 21 rqpon k SSSƒ¤lmk j¢i¦f )d¦¢˜ h g e ™ .&$6 Pela norma EN 12756 os componentes metálicos são divididos em: ª Materiais para molas. que em comparação aos elastômeros. 3$57(6 0(7È/.6 '(6/.'2 Apresenta em sua composição 99. como mostra a figura 22. ª Demais partes metálicas. podendo ocorrer vazamento nas vedações secundárias dos anéis deslizantes. como por exemplo. Neste campo são utilizadas as mais diversas ligas ferrosas ou não. )LJXUD  ± $QHO ³2´ FRP UHYHVWLPHQWR IHFKDGR HP )(3 Æ 1mR (ODVW{PHURV É a denominação genérica dada a substâncias sintéticas e naturais. onde a compressão destes anéis é baixa.$. 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