SENAI Centro de Formao Profissional Alvimar Carneiro de Rezende

Trabalho Fundamentos de BombasAssunto: vedaes

Contagem, 24 de Maio de 2012

Vedaes

Trabalho apresentado ao Professor Adriano Antnio da disciplina Fundamentos de Bombas da turma TMEC 54 (noite), do Senai CFP Alvimar Carneiro de Rezende.

Contagem, Minas Gerais Maio/2012

SumrioTtulos Pginas

Introduo ----------------------------------------------------------------- 4 1.0 Vedaes ------------------------------------------------------------------ 5 1.1 Vedao principal ------------------------------------------------------ 5 1.2 Caixa de vedao ------------------------------------------------------- 5 1.3 Gaxetas -------------------------------------------------------------------- 6 1.3.1 Tipos de gaxetas ----------------------------------------------------- 7 1.3.2 Critrios seletivos ---------------------------------------------------- 8 1.4 Sobreposta --------------------------------------------------------------- 9 1.5 Anel de lanterna ------------------------------------------------------ 10 1.6 Vedao hidrodinmica --------------------------------------------- 12 1.7 Junta ----------------------------------------------------------------------- 12 1.8 Selo mecnico --------------------------------------------------------- 13 1.8.1 Selo rudimentar ----------------------------------------------------- 14 1.8.2 Selo aprimorado ---------------------------------------------------- 15 1.8.3 Anlise de funcionamento ---------------------------------------- 15 1.8.4 Pressurizao ------------------------------------------------------- 16 1.8.5 Foras axiais --------------------------------------------------------- 16 1.8.6 Quadro comparativo selo x gaxetas --------------------------- 17 1.8.7 Arranjos posicionais ------------------------------------------------ 19 1.8.8 Materiais --------------------------------------------------------------- 20 1.8.9 Materiais deslizantes ----------------------------------------------- 20 1.9 Vedaes Secundrias ---------------------------------------------- 23 1.9.1 Partes metlicas ---------------------------------------------------- 26 1.9.2 Cuidados com o manuseio -------------------------------------- 27 1.9.3 Procedimentos e cuidados na instalao ------------------- 27 2.0 Sistemas auxiliares de vedao ---------------------------------- 28 2.01 plano 53B x 53A ------------------------------------------------- 31 2.0.2 Plano de selagem --------------------------------------------------- 31 2.1 Anexos -------------------------------------------------------------------- 38 2.2Bibliografia---------------------------------------------------------------------41

Introduo

Trabalho produzido com o objetivo de ensinar a todos os participantes os tipos e classificao dos elementos vedadores de uma bomba hidrulica. No decorrer do trabalho, vamos conhecer os tipos de vedaes e suas aplicaes tcnicas. As vedaes fazem parte do nosso dia-a-dia, podemos observar muitos exemplos ao nosso redor: garrafas fechadas com rolhas de cortias, tampas de coroa das garrafas de bebidas gaseificadas tampas de fecho das garrafas trmicas. Nem sempre a vedao to simples como nos exemplos vistos. Existem situaes em que a vedao exige procedimentos especficos e certos cuidados. Muitas vezes, a vedao requer ateno aos seguintes aspectos: temperatura - no caso de se trabalhar em ambiente com temperatura muito elevada, a vedao torna-se mais difcil; acabamento das peas - uma boa vedao requer bom acabamento das superfcies a serem vedadas; presso - quanto mais elevada for a presso do fluido, tanto maior ser a possibilidade de escapamento, ou seja, a vedao torna-se mais difcil; estado fsico - os fluidos lquidos so mais fceis de serem vedados do que os fluidos em estado gasoso. Portanto, os elementos de vedao de mquinas devem ser adequados a esses aspectos para que se evitem riscos de escapamento e at de acidentes.

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1.0

Vedaes

Vedao o processo usado para impedir a passagem de maneira esttica ou dinmica de lquidos, gases e partculas slidas de um meio para outro. Podemos citar alguns exemplos de vedaes e aplicaes, como: 1. Juntas em partes estticas (ex.: flanges e carcaas); 2. Anis elastomricos em partes estticas e dinmicas de equipamentos (ex.: flanges e anis em selos mecnicos); 3. Retentores em partes dinmicas de mquinas e equipamentos (ex.: labiais para vedar lubrificante em mancais de bombas); 4. Gaxetas: elementos mecnicos utilizados para frear o fluxo total ou parcial.

1.1

Vedao principal

um conjunto de elementos mecnicos cuja funo bsica impedir o vazamento de produto ou no permitir a infiltrao de ar para dentro das bombas. O projeto de vedao deve ser feito com bastante ateno, pois pequenos defeitos podem impedir o bom funcionamento da bomba. So essas as peas fundamentais pertinentes vedao principal: Caixa de vedao; Elemento vedador (gaxetas e selos mecnicos); Sobreposta.

1.2

Caixa de vedao

A caixa de vedao (caixa de gaxetas) uma pea com orifcio cilndrico central onde fica instalado o elemento vedador. A sua face dotada de parafusos a fim de receber a sobreposta (que vamos ver mais adiante). Essas caixas de vedao podem ser: 5

a) Integrais carcaa fundidas em conjunto com a carcaa; So muito usadas em bombas pequenas e bombas de simples estgio com carcaas partida axialmente. b) Independentes aparafusadas s carcaas. So empregadas principalmente em bombas para servios pesados. As caixas de vedao mais aprimoradas devem ter uma bucha de restrio localizada no fundo da caixa e cmaras independentes para circulao de gua de resfriamento. A bucha de restrio chamada de bucha de garganta ou bucha de fundo ou ainda bucha da caixa de gaxetas. Outro sistema aprimorado consiste em instalar uma luva no eixo com a finalidade de proteg-lo contra os desgastes provocados pelos elementos vedadores.

1.3

Gaxetas

So elementos pr-formados, de estrutura flexvel, usadas para impedir a passagem de um fluido ao longo de uma regio. So fabricadas em tiras e a maioria delas tem seo quadrada. As tiras so cortadas e instaladas em volta do eixo. A ajustagem feita por compresso resultante do aperto de uma pea chamada sobreposta ou preme-gaxeta. A funo da gaxeta em uma bomba centrfuga no impedir totalmente a sada do lquido em operao. Permite-se, na prtica, um pequeno vazamento da ordem de 30 a 60 gotas por minuto, com a finalidade de resfriar e lubrificar os anis de gaxeta. Se os anis de gaxeta so comprimidos demasiadamente, provocam maior atrito no eixo (ou na luva), implicando em grande gerao de calor podendo at trancar a bomba. No caso de gaxetas aplicadas em eixos rotativos, os anis mais prximos sobreposta so os que suportam a maior parte da compresso mecnica transmitida pela sobreposta. Mas cada anel restringe parte da presso total, apenas em escala decrescente, medida que se afasta da sobreposta. A fim de atender satisfatoriamente s condies operacionais, as gaxetas devem ser: I. II. III. IV. V. Bastante flexveis para adaptar-se aos ajustes operacionais; Bem elsticas para absorver os movimentos radiais normais do eixo girando; No ter componente solvel atacvel pelo produto bombeado; No causar abraso ou corroso ao eixo ou luva; Desgastar-se vagarosamente.

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1.3.1 Tipos de gaxetasAs gaxetas so classificadas em trs tipos bsicos: Tranadas; Plsticas; Metlicas.

a) Tranadas: tm a vantagem do preo baixo e fcil manuseabilidade. As principais fibras usadas na confeco da trana so: Linho Rami Algodo Asbesto (branco e azul).

As tranas so impregnadas de lubrificante especial, grafite ou resina de teflon. Este tranado pode ser total ou parcial. O tipo construtivo de tranado torna a gaxeta bastante flexvel e de fcil ajustamento. b) Plsticas: so constitudas de uma mistura homognea de fibra de asbesto, grafite, leo e aglutinante especial. s vezes, acrescentam-se partculas de metal patente.

Gaxeta Teflon Desvantagens: pouca resistncia a presses elevadas e relativa dificuldade manuseio no campo devido rigidez plstica. Nesta categoria destacam-se as gaxetas de teflon, com larga faixa de 7

aplicao, por causa da grande inrcia qumica desse plastmero e de sua resistncia ao calor. Destacam-se tambm, as gaxetas de grafite, com acentuada aplicao para condies operacionais de alta temperatura, geralmente acima de 250C. Boa inrcia qumica, baixo coeficiente de atrito, alta resistncia a temperaturas e excelente condutividade trmica. So fabricados sob a forma de fios tranados, folheados ou escamas laminadas de grafite puro. c) Metlicas: so feitas de folhas contnuas de metal, espiraladas ou dobradas em forma de sanfona e retorcidas entre si a fim de ficarem com a sua seo transversal quadrada. Os metais mais usados so o chumbo, o alumnio, o cobre, o nquel, e o bronze fosforoso. Cada folha metlica lubrificada individualmente com leo ou grafite. Em algumas modalidades, apenas a capa externa feita com folheado metlico, o ncleo pode ser de linho ou asbesto, preferencialmente retorcido. As gaxetas metlicas so flexveis, durveis, boas dissipadoras de calor, porm so resilientes.

1.3.2 Critrios seletivosA seleo de uma gaxeta abrange a determinao de sua bitola dimensional e a escolha do estilo. O estilo a referncia comercial com que cada fabricante batiza as diversas modalidades de gaxetas de sua linha de fabricao, variando de fabricante para fabricante. Ao selecionar gaxetas para um conjunto de bombas, deve-se reduzir ao 8

mximo a variedade de estilo, diminuindo assim a probabilidade de uso incorreto da gaxeta, alm da minimizao do estoque. A seleo do estilo da gaxeta para um determinado servio exige o conhecimento das condies hidrulicas e mecnicas do equipamento. Os dados principais so: I. II. Hidrulicos: lquido bombeado; pH; contaminantes; peso especfico; presso e temperatura; Mecnicos: dimetro da caixa; profundidade da caixa; dimetro da luva; rotao mxima; material da luva e dureza do material.

De posse de todos esses dados o usurio consulta o catlogo tcnico e seleciona a gaxeta adequada. Em caso de dvidas, deve-se procurar o servio de assistncia tcnica do fabricante. O fator PH (potencial hidrogeninico) fundamental para seleo do material da gaxeta. O valor do pH de um lquido representa a medida numrica de sua relativa acidez ou alcalinidade. A gua destilada considerada neutra, com pH = 7. A tabela de valores de pH a seguinte: 14 ----------------------- alcalinidade mxima. 13; 12; 11 --------------- alcalinidade severa. 10; 9; 8 ------------------ alcalinidade moderada. 7 ------------------------- neutra 6; 5; 4 -------------------- acidez moderada. 3; 2; 1 -------------------- acidez severa. 0 ------------------------- acidez mxima. O produto da presso de vedao com a velocidade perifrico do eixo (ou da luva) constitui o fator pv, que tambm de fundamental importncia na seleo da gaxeta. A presso medida em bar ou psi, e a velocidade perifrica em m/s ou p/min.

1.4 SobrepostaTambm chamada de preme-gaxeta, tem a funo de regular o aperto dos anis de gaxeta. Seu formato geralmente losangular com os cantos arredondados ou elpticos.

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As sobrepostas pequenas so fabricadas numa pea nica. As sobrepostas maiores so bipartidas a fim de facilitar a montagem da bomba. Normalmente necessrio o reaperto peridico da sobreposta para compensar o desgaste da gaxeta e restringir o vazamento ao mnimo. Esse reaperto pode ser feito com a bomba em funcionamento.

1.5

Anel de lanterna

Certos tipos de lquidos em determinadas condies operacionais exigem dispositivos auxiliares a fim de que o engaxetamento opere com bom desempenho. Injeta-se, ento, um lquido de selagem no interior da caixa de vedao. A funo desse lquido resfriar e lubrificar a gaxeta, alm de auxiliar a vedao. O lquido de selagem injetado atravs de uma pea chamada anel de lanterna, que tem a funo de facilitar a entrada desse lquido e distribu-lo circunferencialmente ao longo dos anis da gaxeta. O lquido de selagem pode ser de fonte externa ou retirado da prpria bomba. Deve ser injetado a uma presso de 1 bar acima da presso operante na caixa de vedao.

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O anel de lanterna tambm chamado de castanha bipartida ou cadeado dgua, cadeado hidrulico ou lanternim. Normalmente o anel de lanterna bipartido. recomendvel o uso de lquido de selagem quando a bomba operar com: Vcuo na suco; Lquidos abrasivos; Lquidos nas presses superiores aos valores constantes da tabela abaixo.Densidade do lquido a 15C Presso Mxima (bar)

0,70 0,65 0,60 0,55

10,0 7,0 3,5 Qualquer presso

O anel de lanterna colocado aproximadamente no meio da caixa de gaxeta, entretanto, para determinadas condies operacionais ele pode ser colocado junto bucha de garganta ou vizinho sobreposta. Quando lquido for abrasivo ou contiver slidos em suspenso, usa-se anel de lanterna vizinho bucha de garganta com lquido de selagem de fonte externa. Evita-se, por conseguinte, contaminar a caixa de gaxeta com o produto bombeado. Em caso de incompatibilidade do uso dos outros lquidos para selagem, usa-se graxa em basto. Quando se deseja reduzir ao mnimo a diluio do lquido de selagem com 11

o lquido bombeado, emprega-se anel de lanterna vizinho sobreposta com lquido de selagem de fonte externa.

1.6

Vedao hidrodinmica

Sistema hidrulico capaz de manter afastado do eixo todo o lquido contido numa caixa atravessada pelo prprio eixo. Essa caixa fica situada atrs do rotor (no caso das bombas centrfugas).

A caixa confinada, girando em seu interior um disco de palhetas retas, denominado expelidor, montado no eixo da bomba e de costa para o rotor principal. Ao girar, as palhetas do expelidor imprimem ao lquido existente nessa regio um movimento circulatrio semelhante a um vrtice forado. Essa ao arremessa o lquido para a periferia deixando a regio central isenta de lquido. O expelidor um dispositivo de vedao primria; enquanto a bomba estiver operando ele mantm o eixo dinamicamente selado. O engaxetamento convencional que vem depois evita o vazamento no perodo em que a bomba estiver parada. A vedao hidrodinmica usada com sucesso para bombeamento de produtos do tipo pasta fluida (slurry)

1.7 JuntaPea de espessura delgada e confeccionada de material compressvel usada para vedao. Quanto mais rugosa for a superfcie a vedar, mais mole deve ser o material da junta, pois ele dever ocupar as irregularidades das superfcies de contato. 12

As juntas atuam sob compresso, compensando as rugosidades da superfcie a vedar. Geralmente, as juntas tm espessuras que vo de 1,6 at 5 mm, porm, ao serem instaladas, as espessuras so reduzidas devido carga de compresso proveniente do aperto das peas. Tipos de juntas usadas em bombas centrfugas: Compacta; Encamisada; Espirotlica. Junta compacta: confeccionada de material macio, desde o papel at o metal; Junta encamisada: constituda de um ncleo de papelo hidrulico enrolado a uma capa metlica. Junta espirotlica: constituda de camadas alternadas de fita metlica em forma de v e material de enchimento, enrolados em espiral. A fita metlica em v, quando comprimida, atua como uma mola, tornando-se altamente compressvel, podendo absorver variaes de tenso e manter a vedao perfeita.

1.8

Selo mecnico

um equipamento destinado realizao de vedao dinmica e esttica simultnea de fluidos sob presso de um recipiente em que um eixo transmissor de rotao atravessa seu corpo. O selo mecnico composto por um conjunto de elementos rotativos solidrios ao eixo, e um conjunto de elementos estacionrios solidrios carcaa do equipamento. Os elementos estacionrios (orings, cunhas de teflon, etc.) so determinados vedao secundria, e as faces de vedao (pastilhas de tungstnio, silcio, grafite, etc.) so determinadas vedao primria do conjunto.

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Suas principais aplicaes so em: Bombas centrfugas; Bombas rotativas de deslocamento positivo; Ventiladores; Reatores e agitadores para a indstria qumica; Compressores; Eixos propulsores de embarcaes navais; Redutores. Anel deslizante; Contraanel; Vedaes secundrias; Mola.

Em resumo, os selos mecnicos so compostos de:

Anel de arrasto: O sistema de transmisso de torque composto de anel de arrasto e parafuso, porm, esta funo poder estar sendo desempenhada por outros componentes, como por exemplo, mola ou foles.

Vedao principal ou dinmica: composta pela interface de vedao, ou seja, pelo contato entre o anel deslizante e contra anel. Vedaes secundrias: so aquelas que efetuam a vedao entre partes do selo mecnico e componentes do equipamento. Podem ser feitos por anis elastomricos ou no. Mola: possui a funo de manter a interface de vedao fechada, quando no houver presso hidrulica, agindo sobre o selo mecnico. A funo deste elemento poder, em algumas formas construtivas de selos mecnicos, estar sendo desempenhado por um fole. Arrasto ou ancoragem: possui a funo de transmitir o torque do eixo para o conjunto de compensao quando este for rotativo ou de ancor-lo, quando este for estacionrio. Este papel poder, em algumas formas construtivas de selos mecnicos, estar sendo desempenhado por uma mola ou um fole.

1.8.1 Selo rudimentarAbrange um colar usinado no eixo deslizando sobre uma superfcie polida de uma sobreposta. A presso do lquido na caixa de vedao atua nas costas 14

do colar pressionando-o de encontro sobreposta a fim de impedir a passagem de lquido pela interface dessas duas peas. Devido a esse projeto conceitual no funcionar satisfatoriamente na prtica (os componentes so totalmente rgidos), surgem algumas deficincias graves: Falta ajuste automtico a fim de manter juntas as faces seladoras em decorrncia ou de desgaste pelo uso, ou por deslocamento axial do eixo; qualquer abertura anormal da interface de vedao provocar vazamento de fluido; No compensa nem excentricidade do eixo nem desvio de perpendicularidade do colar; No absorve rotao vibraes do conjunto rotativo; Em caso de substituio de uma das peas (colar ou sobreposta), devese trocar todos os componentes do conjunto.

1.8.2

Selo aprimorado

Um dos anis principais montado num alojamento usinado na sobreposta impedido de girar devido a um dispositivo de trava. O eixo atravessa folgadamente o orifcio central. Esse anel estacionrio chamado de sede ou de contra - anel. Um dos vedadores radiais fica instalado entre a sede e a sobreposta, com a finalidade de impedir a passagem de lquido por essa regio e dar flexibilidade sede no sentido de compensar pequenos desvios. Outro anel principal montado no eixo e deve girar com ele. Corresponde ao colar do selo rudimentar. Esse anel chamado de anel de selagem e ou anel deslizante, ou ainda anel de vedao. Observao: A sede e o anel de selagem so chamados de anis primrios porque na interface dessas peas que fica localizada a mais crtica e mais importante regio de vedao. Os radiadores instalados na sede e no anel so chamados de vedadores secundrios.

1.8.3 Anlise de funcionamentoSe os anis primrios de um selo mecnico funcionarem sob condies de contato slido total, o vazamento teoricamente nulo por pouco tempo. O calor gerado pelo atrito grande, danificando rapidamente as faces dos anis primrios e, como consequncia, o vazamento logo aparece. A formao de filme lquido na interface devido presso hidrosttica do lquido na caixa de vedao e presso hidrodinmica proveniente do movimento relativo dos anis primrios. Podem ocorrer, ento, trs tipos de lubrificao: 15

Fluida: hidrosttica e hidrodinmica; Mista. Fluida: a presso exercida pela pelcula capaz de separar completamente a face dos anis primrios. Compreende as lubrificaes hidrostticas e hidrodinmica. Mista: compreende a maioria dos selos mecnicos. A carga na interface suportada tanto pela pelcula de lquido como pelo contato spero das superfcies das faces. A espessura das pelculas de 0,0003 a 0,001 mm a fim de manter o vazamento de lquido com nveis aceitveis, cerca de 0,1 a 1,0 mm/hora.

1.8.4 PressurizaoUm selo mecnico separa dois fluidos distintos submetidos a presses diferentes. A presso mais alta chamada de presso de selagem ou presso de vedao, j a presso mais baixa chamada de compresso. Os selos mecnicos esto submetidos a dois tipos de pressurizao:

Pressurizao normal: o fluido de menor presso ocupa o espao em volta do dimetro externo da interface. Pressurizao reversa: o fluido de maior presso ocupa o espao em volta do dimetro interno da interface.

Em qualquer situao, o fluido de presso mais elevada o que penetra na interface para lubrificar o selo.

1.8.5 Foras axiaisNo anel de selagem atuam trs foras axiais: a) Fora hidrulica de fechamento ( : proveniente das presses dos dois fluidos. Atua abrindo faces; b) Fora de fechamento ( ): oriunda das molas ou do fole; c) Fora de atrito ( : proveniente do deslocamento do vedador secundrio do anel de selagem. A fora total de fechamento ( = a soma dessas foras: + 16

A fora total de fechamento suportada na interface por uma combinao de foras geradas: a) Pela presso do filme hidrosttico ( ); b) Pela presso do filme hidrodinmico ( ); c) Pela presso do contato spero das faces ( ). A fora total ( ) que suporta as foras de fechamento igual a: = + + Essas foras atuam no sentido de abrir a interface e, por isso, so chamadas de fora lquida de abertura. A fora resultante da soma da fora hidrodinmica com a fora gerada pelo contato spero chamada de fora residual na face ( ), ou fora de fechamento. = + = + -

Dividindo-se a fora residual na face pela rea anelar da interface de contato dos anis primrios ( ) considera-se a presso residual na face ( ).

=A magnitude da presso residual ( ) de fundamental importncia para o desempenho do selo, pois se a presso alcana valores elevados, a pelcula de lquido presente na interface ser esmagada. Nos selos com pressurizao normal, as presses na interface decrescem no sentido do dimetro externo para o dimetro interno. Nos selos com pressurizao reversa, ocorre o contrrio. Os gradientes de presso se processam no sentido do dimetro interno para o dimetro externo.

1.8.6 Quadro comparativo selo x gaxetaParmetros Preo inicial Vedao principal Funcionamento a seco vazamento Ajuste manual em operao Perdas por atrito Potncia consumida Gaxeta Baixo Ao longo do eixo No 60 gotas por minuto Necessrio Maior Maior Selo mecnico Alto Perpendicular ao eixo No 5 gotas por hora Desnecessrio Menor Maior 17

Desgaste na luva Montagem Recuperao de peas Segurana operacional Vida til Custo operacional

Grande Fcil No h Menor Menor Maior

Pequeno ou inexistente Cuidadosa Possvel Maior Maior Menor

Os selos mecnicos so fabricados em diversos modelos e numa faixa gradual de tamanhos padronizados. Suas peas componentes so: a) Vedadores: - primrios - sede e anel de selagem; - secundrios da sede e do anel de selagem; b) Elemento bsico: mola e fole; c) Peas complementares: colar, estojo, parafuso trava, pino, disco, etc. As sedes (estacionrias) tm vrios formatos em funo da maneira como so instaladas na sobreposta. Esta instalao pode ser prensada ou flutuante.

Atualmente evita-se a instalao prensada porque a sede fica sem condies de compensar pequenas irregularidades de perpendicularismo e alinhamento. Os vedadores secundrios impedem a passagem de fluido atravs da sede e do anel de selagem alm de apresentar um grau de resilincia (elasticidade). Tm formatos compatveis com as sees transversais de seus alojamentos na sede e no anel de selagem> Usam-se juntas, anis O, anis U, anis V, e cunhas. 18

No caso de selo de fole, o movimento axial para compensar o desgaste das faces seladoras executado pelo fole, dispensando o uso de um vedador secundrio. As molas helicoidais, tanto cilndricas como cnica, tm a vantagem de ser menos suscetvel ao emperramento por impurezas e apresentar maior resistncia corroso porque o arame mais grosso. As molas mltiplas proporcionam uma presso uniformemente distribuda na interface de vedao, requerem um espao axial menor que as molas nicas, porm so mais propcias ao emperramento e corroso. Existem outros tipos de molas, porm de uso irrestrito: as molas onduladas e as molas sinusoidais, que so usadas somente nos casos de espao axial reduzido. O colar, conhecido tambm como anel de arraste, e o estojo so peas destinadas ao alojamento das molas. Num selo com vedador de fole de borracha e mola nica, o acionamento do anel de selagem assegurado pela atuao de um colar que comprime um trecho do fole contra o eixo. Entalhes e encaixes do eixo e do colar se encaixam para evitar o deslizamento entre eles. Nos selos em que a mola nica helicoidal atua como elemento de transmisso de torque, deve haver compatibilidade entre o sentido de rotao do eixo e o sentido de enrolamento das espiras da mola. A mola correta aquela cujas espiras tendem a fechar quando submetidas mesma rotao do eixo. Todas as peas que compe o selo mecnico so montadas de modo a formarem dois subconjuntos distintos: um composto da sede e seu vedador e o outro, integrado pelo anel de selagem, molas ou fole, vedador secundrio e colar ou estojo; esse ltimo conjunto denominado cabea compressvel ou conjunto de compensao ou unidade de compresso.

1.8.7

Arranjos posicionais

As disposies de montagem dos selos mecnicos podem ser: Selo simples (um selo): interno e externo; Selos duplos (dois selos): opostos, em srie e frontais. O selo simples interno fica instalado dentro da caixa de vedao. O lquido existente na caixa de vedao mantm os componentes do selo sob compresso e penetra na interface dos anis primrios pelo dimetro externo das faces seladoras a fim de lubrific-las. O selo simples externo tem a sede montada na sobreposta e a cabea compressvel instalada do lado de fora da caixa de vedao. O lquido existente 19

na caixa de vedao passa pela folga existente entre a sede e a luva e penetra na interface dos anis primrios pelo dimetro interno das faces seladoras a fim de lubrific-la. .No arranjo de selos duplos opostos, os dois selos esto localizados dentro da caixa de vedao, posicionados costa-a-costa. Uma sede est montada na sobreposta e a outra, instalada no fundo da caixa de vedao. Pelo interior da caixa circula um lquido limpo de fonte externa denominado lquido barreira. Os selos duplos em sries so compostos de dois selos montados no mesmo sentido, sendo que no primeiro selo (selo interno) circula-se o prprio lquido bombeado e no segundo selo (selo externo) circula-se um lquido de fonte externa (lquido barreira) a partir de um reservatrio elevado. Quando a caixa de vedao no oferece espao suficiente para abrigar internamente dois selos recorre-se ao arranjo de montagem frontal. Monta-se um selo interno e outro externo camada de vedao, ambos atuando sobre a mesma sede, denominada face-a-face. muito pouco usada. As principais caractersticas desta disposio so: Conseguir-se boa vedao do produto em relao atmosfera, pois os possveis vazamentos do produto ocorrem dentro de um ambiente confinado. O produto no sofrer contaminao pelo liquido de obturao. Mesmas caractersticas citadas no selo de disposio oposta so vlidas, quando se tratar de selo dual pressurizado.

1.8.8

Materiais

A forma de abordagem segue as especificaes da norma EN 12756, por esta ser mais detalhada no tocante a especificao de materiais, ficando divididos em: Materiais deslizantes; Vedaes secundrias; Partes metlicas.

1.89

Materiais deslizantes

Compreende os carves sintticos, metais, carbetos, xido de alumnio e os plsticos. Carvo sinttico:

So obtidos a partir de coque, grafite, antracite e aglutinantes como piche ou resina sinttica. Corpos compactados desta mistura so sinterizados a uma temperatura de 1.300C. Neste processo a coqueficao do aglutinante 20

provoca porosidade na ordem de 10 a 30%, que por reimpregnao reduzida para 1 a 2%. Pela proporo dos componentes bsicos so diferenciados os seguintes tipos: a) Carvo duro (100% de carbono, 0% de grafite). Carvo grafite (40 a 60% de carbono, 60 a 40% de grafite). Carvo grafite com impregnao de resina:

Possui boa resistncia qumica, porm, resistncia mecnica mais baixa se comparada aos carves sintticos com impregnao metlica. O limite, com relao temperatura, quando aplicado como material deslizante, fica em aproximadamente 150C. A partir desta temperatura poder ocorrer a deteriorao da resina e por efeito da dilatao desta, ocorrem pequenos lascamentos do material, conhecidos como blistering. Carvo grafite com impregnao metlica:

Possui maior resistncia mecnica que os carves sintticos impregnados com resina e menor resistncia qumica, em funo do metal utilizado como impregnante. O metal utilizado, via de regra, o antimnio. O limite de temperatura para sua aplicao de aproximadamente 400C. Ultrapassandose esta temperatura, na interface de vedao, aparecero sobre esta, deposies lamelares. A resistncia qumica ser funo do metal impregnante. Eletrografite obtido a partir da requeima de componentes em carvo duro ou carvo grafite a uma temperatura de 2.500C. Neste processo ocorre o crescimento dos cristais do material, praticamente amorfo, surgindo da pequenos cristais de eletrografite. Em comparao ao carvo grafite, o eletrografite apresenta uma menor resistncia mecnica, porm, uma maior condutibilidade trmica. Como o carvo grafite sua utilizao d-se na forma impregnada, sendo esta metlica (antimnio) (C1), ou resinoide (C2). Aplicaes altamente solicitadas tendem para a utilizao de carves de granulometria fina que apresentam maior resistncia mecnica. Para compensar a menor condutividade destes materiais torna-se imperativo direcionar o fluxo de refrigerao para as faces a fim de remover o calor gerado. Metais So utilizados na forma de peas macias ou revestidas. Sua utilizao dse nas aplicaes de mdia e alta presso. Macios: Os melhores resultados so conseguidos com ligas especiais fundidas, a base de nquel ou cromo que apresentam boas propriedades deslizantes e boa resistncia qumica. As ligas a base de nquel apresentam dureza na faixa de 120 a 170 HB, enquanto as ligas a base de cromo, apresentam dureza na faixa de 300 HB. 21

Revestidos:

A utilizao de metais revestidos esteve sempre limitada por: a) Espessura fina do revestimento, no permitindo recuperao. b) Falhas no revestimento, permitindo o ataque ao metal base. c) Propriedades fsicas: dilatao diferente do metal base, podendo provocar lascamento do revestimento. d) Dificuldade de garantia da qualidade do processo de revestimento, podendo provocar a corroso do material base ou o lascamento do revestimento. Na forma de revestimentos pode-se citar o Stellit e o oxido de cromo. Ambos encontram-se em processo de desuso por no apresentarem mais vantagens tcnicas ou econmicas sobre os carbetos. Carbetos So ligas binrias de elementos com o carbono, sendo divididos em carbetos: a) Salinos; b) Covalentes; c) Metlicos; Como matria prima para selos mecnicos so utilizados basicamente, o carbeto metlico de tungstnio (W) e o covalente de silcio (SIC). Por razes tcnicas e econmicas estes carbetos so utilizados, alm da forma macia, tambm na forma emanchada para carbetos de tungstnio e aglutinante com cobalto. xido de alumnio o mais conhecido dos materiais xido-cermicos para aplicao como material deslizante. um material sinterizado, compacto, de granulometria fina, frgil e resistente abraso. Podem ser adicionados aglutinantes e dependendo do grau de pureza desejado, pode ser misturado a outros xidos metlicos, pr-compactado e nesta forma sinterizado a uma temperatura de 1.600 a 1.750C. Em geral sua combinao d-se com carves sintticos ou carbeto de tungstnio em aplicaes de baixa ou media presso (p < 25 bar). Esta limitao ocorre em funo dos gros que compem a interface de vedao apresentarem arestas vivas e de sua relativamente baixa condutibilidade trmica. Nas aplicaes sob presses elevadas, ocorre um alto desgaste do material mole, por este ser forado sobre as arestas afiadas dos gros do xido de alumnio. Em conjunto com alguns tipos de carves, forma uma das combinaes com maior resistncia qumica. Plsticos So materiais que apresentam em sua combinao uma grande quantidade de ligao de macromolculas orgnicas obtidas sinteticamente ou pela 22

transformao de produtos naturais. So via de regra conformveis quando sujeitos a temperatura e presso. Como material deslizante destaca-se o politetrafluoretileno (PTFE), cuja aplicao se faz necessria para produtos altamente oxidantes, como por exemplo, o H2O2, onde os carves no mais resistem. Polietrafluoretileno:

O PTFE possui uma boa resistncia a altas temperaturas, mas tambm apresenta uma grande variao do seu coeficiente de dilatao em funo da variao de temperatura. Flui na temperatura ambiente, quando sujeitado a cargas. Esta fluidez, bem como a variao do coeficiente de dilatao e sua baixa resistncia abraso podem ser melhoradas pela adio de fibra de vidro (Y1) ou carbono (Y2). O PTFE resistente a praticamente todas as substncias, exceo feita a metais alcalinos fundidos ou diludos, alguns compostos de cloro-flor-carbono (CFC), flor e fluoretos de cloro, temperaturas e presses elevadas, polisteres que contenham aminas em temperaturas superiores a 160 C e estireno em temperaturas maiores que 80 C.

1.9.0

Vedaes secundrias

So classificadas como: Elastmeros: Elastmeros so materiais polimricos com grandes cadeias moleculares, no perdendo as caractersticas elsticas com a variao de temperatura. Em baixas temperaturas aumentam sua rigidez e em altas temperaturas mantm a elasticidade, sem fluir, at atingir sua temperatura de deteriorao. Podem ser obtidos a partir de meios orgnicos (plantas vegetais) ou de hidrocarbonetos (borracha sinttica). Atualmente, so produzidos em torno de 30 tipos de elastmeros, sendo os principais: a) b) c) d) Borracha de nitril-butadieno (NBR) Borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) Borracha fluorada (FKM) Borracha perfluorada (FFKM) Borracha de nitril-butadieno (NBR)

uma denominao generalizada para a mistura dos polmeros citados. O teor de acrilo-nitrila varia de 18 a 50% e influencia de forma acentuada as propriedades do elastmero. Altos teores de acrilonitrila melhoram a resistncia a leos e combustveis, reduzindo, entretanto, a flexibilidade a frio, a. elasticidade e o coeficiente de deformao residual. NBR possui boas propriedades mecnicas e comparado a outros elastmeros, uma boa resistncia e abraso. Possui resistncia a temperatura na faixa de -40 a +100 23

C por um perodo de 1000 horas. Resiste bem quimicamente a: a) Hidrocarbonetos alifticos (propano, butano, gasolina, leos e graxas minerais, diesel, leo combustvel). b) leos e graxas de origem vegetal e animal. cidos, bases e solues salinas diludas, em baixas temperaturas. c) Combustveis com alto teor de aromticos (gasolina aditivada). Hidrocarbonetos aromticos (benzeno). d) Hidrocarbonetos clorados (tricloroetileno). e) Solventes polares (acetona). f) Fluidos de freio a base de glicol. g) Oznio.

Borracha de etileno-propileno (EPDM)

EPDM obtido pela co-polimerizao de etileno, propileno e de um dieno. Uma caracterstica deste material a sua excepcional resistncia ao envelhecimento, intempries e ao oznio. Sua resistncia a temperaturas vai de -50 a +150 C. Resiste bem quimicamente a: a) b) c) d) e) f) gua quente e vapor (at 150C). Fluidos de freio a base de glicol (at 150 C). Muitos tipos de cidos orgnicos e inorgnicos. Detergentes, hidrxido de sdio e hidrxido de potssio. Fluidos hidrulicos a base de Ester de cido Fosfrico. leos e graxas a base de silicone.

No resiste quimicamente a: a) leos, graxas e combustveis. Borracha fluorada (FKM)

um polmero formado por fluoreto de vinildienoe hexafluorpropileno. Apresenta uma larga faixa de aplicao quanto a temperatura, que vai de -25 a +200 C. quimicamente estvel, pouco permevel a gases e apresenta pouca perda de massa quando submetido ao vcuo. A resistncia ao oznio, a intempries e a radiao muito boa. Novos desenvolvimentos que apresentam cadeias de perxido em sua estrutura indicam boa resistncia em aplicaes em que fluorcarbonos convencionais no mais resistem, tais como lcoois, gua quente e vapor. Resiste bem quimicamente a: a) leos e graxas minerais (apresentam leve inchamento a leos segundo ASTM n 1 a 3). 24

b) c) d) e) f) g)

leos e graxas a base de silicone. leos e graxas de origem animal e vegetal. Hidrocarbonetos alifticos (gasolina, butano, propano, gs natural). Hidrocarbonetos aromticos (benzeno, tolueno). Hidrocarbonetos clorados (tricloroetileno, tetracloroetileno). Combustveis, inclusive os aditivados com metanol.

No resistente quimicamente a: a) Solventes polares (acetona, metil-etil-cetona, etil-acetato, dietil-ter). b) Fluidos de freio base de glicis. c) Aminas, amnia e lcalis. d) Vapor de gua superaquecido. e) cidos frmico e actico. Ligao do tetrafluoretilino com fluorelastmero. Alia a resistncia qumica do PTFE com a elasticidade dos fluorelastmeros. Em caso de aplicaes em gua quente absorve a mesma. Apresenta uma larga faixa de aplicao quanto a temperatura, que vai de 30 a +316 C. Apresenta pouca perda de massa quando submetido ao vcuo, mesmo em altas temperaturas. Resiste bem quimicamente a: a) Praticamente quase todos os produtos qumicos. b) Oxignio, oznio, intempries e envelhecimento. No resiste quimicamente a: a) Substncias a base de flor. b) lcalis (sdio e potssio). Elastmeros revestidos

Aplicam-se apenas a anis do tipo O aliando a elasticidade do ncleo (elastmero) com a resistncia qumica do revestimento (PTFE e FEP). Podem ser divididos em revestimentos abertos ou fechados. a) Anis com revestimentos abertos: Nestes o ncleo elastomrico, em flor elastmero, borracha de etileno propileno ou borracha de silicone envolto por uma ou duas camadas de PTFE. Estes anis somente podem ser montados em ranhuras axialmente abertas uma vez que no permitem sua deformao, sob pena de desencapagem. b) Anis com revestimento fechado:

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Trata-se de um anel O com ncleo em fluorelastmero ou silicone, revestido com borracha de etileno-propileno-dieno fluorada (FEP), que apresenta propriedades similares ao PTFE. O revestimento de FEP recobre o ncleo sem aberturas. Estes anis apresentam limitaes em aplicaes dinmicas severas. As tolerncias elevadas de fabricao afetam a compresso dos anis, podendo ocorrer vazamento nas vedaes secundrias dos anis deslizantes, onde a compresso destes anis baixa. No elastmeros a denominao genrica dada a substncias sintticas e naturais, que em comparao aos elastmeros, apresentam baixa elasticidade ou fluem quando sujeitos a pequenas cargas, como por exemplo, polmeros ou fibras. Dentre estes se destacam: a) Grafite expandido b) PTFE

Grafite expandido

Apresenta em sua composio 99,9% de carbono sob forma lamelar, podendo ser conformado sem o auxlio de aglutinantes sob a forma de placas, fitas e anis. Este material resistente: a) Quimicamente (0