Introdução às Vedações Industriais

Introdução

Antes de falar sobre "Vedação Industrial" propriamente dita, vamos entender o que é vedação.

"Vedação" pode ser entendido tanto como o "ato ou a ação de vedar", como também o "elemento, o componente ou o material " que será utilizado para vedar.

Mas o que é vedar?

O verbo "vedar" tem várias aplicações e significados, desde "impedir" o acesso de alguém a um determinado local, como "estancar" um vazamento, por exemplo. No entanto, todos os usos da palavra "vedar" tem algo em comum que é a conotação de "impedir"  a passagem.

Nesse sentido, podemos entender que vedação é qualquer elemento usado para impedir a passagem de alguma coisa, seja saindo ou entrando no sistema a ser vedado, podendo ser um sistema com líquidos, gases ou sólidos, como particulados ou pós.

Isso é válido tanto em aplicações residenciais ou industriais.

Por exemplo, na mangueira de água da pia do banheiro ou de alimentação de uma máquina de lavar é comum ser aplicado uma "junta" de borracha para evitar vazamento de água. No botijão de gás, usa-se um "anel O" para evitar vazamento de gás.

Do ponto de vista industrial, o princípio é o mesmo, no entanto, precisamos escolher a vedação em função da temperatura e da pressão do sistema, compatibilidade química, vazamento residual permissível, entre outros parâmetros específicos.

O assunto é muito vasto e certamente não é possível abordar todos os tipos existentes em uma única publicação, por isso nossa intenção agora  é trazer uma visão geral sobre os tipos mais comuns de vedação.

Tipos de Vedações Industriais

No mundo industrial, as vedações são usadas em equipamentos estáticos e equipamentos dinâmicos.

Equipamentos estáticos são aqueles que são estacionários, tais como, os reservatórios, as tubulações, até mesmo, os painéis elétricos de uma máquina.

Já os equipamentos dinâmicos são aqueles que, para cumprir sua função, possuem partes móveis, com movimento alternativo ou rotativo. Entre os equipamentos alternativos, temos, por exemplo, as bombas ou compressores de pistão ou diafragmas. Entre os equipamentos rotativos, temos as bombas centrífugas, bombas de palhetas, etc.

Existe uma variedade muito grande de vedações mas podemos reuni-las em dois grandes grupos. As chamadas "Vedações Estáticas" e as "Vedações Dinâmicas".  

A principal diferença entre elas está na existência ou não de movimento relativo entre as partes a serem vedadas. Se existir movimento relativo entre as peças a serem vedadas, temos uma vedação dinâmica, do contrário, uma vedação estática.

Num equipamento estático temos apenas vedações estáticas. Já os equipamentos dinâmicos possuem tanto vedações estáticas como dinâmicas.

Entre as principais vedações estáticas, temos:

• Anéis O ou O Rings
• Juntas
• Alguns tipos de gaxetas

Já as vedações dinâmicas mais comuns, são:

• Retentores
• Gaxetas entrelaçadas
• Alguns tipos de anéis O
• Selos mecânicos

Embora não seja um elemento de vedação propriamente dito, o acoplamento magnético tem sido usado em diversos equipamentos rotativos substituindo, por exemplo, o selo mecânico. Consequentemente é um dispositivo importante que podemos considerar como uma opção de vedação.

Na sequência, falaremos um pouco mais de cada uma desses elementos.

 Anéis O ou O Rings

O anel O por definição é um elemento de vedação que tem formato "toroidal". Formato "toroidal", por sua vez, é definido como o lugar geométrico tridimensional formado pela rotação de uma superfície circular plana de raio r, em torno de uma circunferência de raio R.  Em outras palavras, é uma peça que tem formato circular, com seção circular, que parece uma pulseira, como pode ser visto na figura 1, a seguir.

Imagem 01: Formato Toroidal (Fonte: Wikipédia)

Imagem 02: Exemplos de Anéis O (Fonte: Arquivos do Engenharia e Cia)

O uso do anel o ou O ring é muito amplo, desde de filtros de água residenciais a máquinas industriais que operam produtos agressivos em alta temperatura, podendo ser encontrado em diversos tamanhos e seções.

Por conta disso, são fabricados em uma gama muito grande de materiais, sendo os mais comuns, a borracha nitrílica ou Buna-N, o fluorelastômero ou Viton, o etileno propileno ou EPDM, o neoprene, o silicone, o perfluorelastômero ou Kalrez, entre tantos outros.

A utilização dos anéis O é mais comum como vedação estática, no entanto, podemos encontrá-los como vedação dinâmica em equipamentos alternativos, como bombas de êmbolo.

Para uma correta seleção do anel O, precisamos saber:

• Aplicação: onde será usado.
• Temperatura que é um fator limitante importante
• Pressão que irá determinar a necessidade ou não de anel ante extrusão 
• Produto a ser vedado que permite verificar a compatibilidade química
• Diâmetro interno que é a base para seleção do tamanho do anel ó
• Diâmetro da seção. 

A vedação do anel O ou O ring é promovida através da sua deformação, de tal forma, que é necessária uma interferência na sua montagem. De um modo geral, o diâmetro interno é menor do que o eixo ou alojamento e o diâmetro externo é maior do que o alojamento.

A grande vantagem de se usar os anéis O ou O rings está na elasticidade que eles possuem, permitindo sua reutilização em caso emergenciais de manutenção.

Vamos abordar os anéis O ou O ring em mais detalhes em um momento oportuno.

Juntas de Vedação 

As juntas de vedação são elementos de vedação estáticos usados também numa grande variedade de aplicações. Desde de instalações hidráulicas residenciais de esgoto, em tubulações industriais, a motores e equipamentos em geral.

O formato das juntas de vedação são de acordo com o local de instalação, podendo ser circulares, retangulares ou formatos mais complexos.

Devido as diversas possibilidades de aplicação das juntas, elas podem ser fabricadas em várias espessuras e em vários materiais, tais como, papelão hidráulico, cobre, politetrafluoretileno ou PTFE, mais conhecido como Teflon, diversos tipos de borrachas, outra ligas metálicas, entre vários outras possibilidades.

 Ilustramos alguns formatos e materiais, na figura 2.

 Imagem 3: Exemplos de juntas de vedação (Fonte: Arquivos do Engenharia e Cia)

A seleção de juntas segue os mesmos critérios dos anéis O, se diferenciando apenas no quesito dimensional, pois pode ter formatos variados, como já mencionado.

As juntas de vedação promovem a estanqueidade das peças vedadas por esmagamento e normalmente não podem ser reutilizadas.

Falaremos em mais detalhes das juntas de vedação em momento oportuno.

Retentores 

Os retentores são elementos de vedação dinâmicos de contato. Dependendo do modelo, pode ser chamado de “lipseal”.

A forma construtiva mais comum do retentor é um anel metálico para dar rigidez ao perfil, revestido com uma vedação de borracha (mais comum) com uma protuberância na forma de lábio que toca o eixo. Também tem uma mola helicoidal que tem a função de manter a pressão do lábio no eixo.

Existem várias aplicações para os retentores, sendo na área industrial, a vedação de caixas de mancais de equipamentos rotativos a mais comum.

Na figura 3, ilustramos o tipo mais tradicional de retentor.

Imagem 4: Retentor (Fonte: Arquivos do Engenharia e Cia)

A especificação de retentores, além dos critérios mencionados para anéis O, observa-se a "velocidade periférica" que está ligada a rotação e ao diâmetro do eixo do equipamento.

Semelhantemente, os materiais utilizados na sua fabricação, dependerá da sua aplicação.

Vamos abordar esse tema em maior profundidade, em momento oportuno.

Gaxetas de Compressão

A FSA (Fluid Sealing Association) e ESA (European Sealing Association) através do seu manual técnico "Gaxetas de Compressão" traduzido pela ABIMAQ define gaxeta como: "Elementos pré-formados, de estrutura flexível, empregadas para impedir ou reduzir a passagem de um fluido por uma determinada região chamada caixa de gaxetas"

As gaxetas podem ser usadas tanto como vedação estática, como vedação dinâmica. 

Elas podem ser fabricadas a partir de fios que podem ser trançados ou entrelaçados. Também temos gaxetas que são moldadas, conformadas ou usinadas. Seu formato ou método de fabricação estão relacionados com a sua aplicação.

As gaxetas trançadas ou entrelaçadas são, mais comumente, aplicadas na vedação de equipamentos dinâmicos, tanto rotativos como bombas centrífugas, como alternativos como bombas de êmbolo, e também em válvulas industriais.

Os demais tipos são mais encontrados em equipamentos diversos, como vedação estática. Na figura 3, nós ilustramos os principais tipos:

Imagem 5: Gaxetas e seus tipos (Fonte: Manual técnico de gaxeta ESA / FSA / ABIMAQ)

A especificação de gaxetas para equipamentos rotativos também requer a verificação da "velocidade periférica" .

Vamos abordar as gaxetas em maior detalhes, em um artigo futuro.

Selo Mecânico

Selo mecânico é um elemento de vedação dinâmico de contato usado apenas em equipamento rotativos. Um dos selos mecânicos mais comum está ilustrado na figura 5.

Ele é constituído de duas faces planas extremamente lisas (polidas e lapidadas). Um face é fixa (peça vermelha) enquanto a outro é rotativa (peça amarela) que gira solidaria ao eixo. Elas são chamadas de "faces de vedação" ou "vedação primária" do selo mecânico. A folga entre elas é da ordem de 2 a 20 micrometro, muito menor que um fio de cabelo que é da ordem de 60 micrometro.

Como existe folgas entre as faces de vedação e os locais onde elas são montadas, uma segunda vedação se faz necessária. No exemplo, são os anéis O, indicados pelos círculos escuros que estão nas faces (peças amarela e vermelha). Como é um segundo ponto de vedação, elas são chamadas de "vedações secundárias" dos selos mecânicos.

O fluido que quer sair do equipamento, tem que vencer a folga extremamente pequena, entre as faces de vedação, como existe uma geração de calor nas faces, o líquido tende a evaporar, dando a impressão de que não há vazamento. Mas não se iluda, selo mecânico vaza, e portanto, você deve ter muito cuidado, caso você esteja perto de um equipamento que esteja manipulando um produto perigoso.

Figura 6: Ilustração de um selo mecânico (Fonte: Arquivos do Engenharia e Cia)

 

O tema é muito vasto e portanto iremos abordá-lo com mais detalhes, em um momento oportuno.

Considerações Finais

Como dito inicialmente, o tema "Vedações Industriais" é muito amplo e buscamos nesse artigo trazer uma visão geral sobre o assunto, falando daqueles elementos mais comuns.

Muitos componentes não foram citados e os que foram citados, foram abordados de maneira muito superficial.

Cada um deles merece uma atenção especial e aprofundada, assim como, outros elementos, igualmente importantes, devem ser discutidos.

É o que pretendemos em abordagens futuras. Trazer a luz e a discussão esse tema que é tão escasso de material didático.

É aqui que a sua participação é fundamental, nos ajudando a traçar um norte sobre o que devemos falar.

Coloque nos comentários sua opinião sobre esse artigo, o que não ficou muito claro para você e o que você gostaria que tivesse sido abordado.

Dessa forma, poderemos ajustar nossos planos para artigos futuros.

Agradecemos pela sua atenção e ficamos a disposição.

um abraço.

Escrito por: Micelli Camargo - Especialista em treinamentos na Engenharia e Cia. Whats (11) 95696/ 7808.