Descrição

Vedações para cilindros hidráulicos são componentes essenciais que garantem o funcionamento eficaz e confiável dos cilindros, prevenindo vazamentos de fluido hidráulico e impedindo a entrada de contaminantes. Elas também ajudam a manter a pressão interna do sistema e garantir a durabilidade do cilindro. As vedações geralmente estão presentes em duas áreas principais: a haste e o pistão.

Aqui estão os principais tipos de vedações usadas em cilindros hidráulicos:

1. Vedação de Haste (Rod Seals): Fica localizada na extremidade da haste do cilindro e evita o vazamento do fluido hidráulico pela haste em movimento.
2. Vedação de Pistão (Piston Seals): Está instalada no pistão, dentro do cilindro, e garante a separação das câmaras de pressão dentro do cilindro
3. Anel de Backup (Back-up Rings): Complementam as vedações de alta pressão, prevenindo a extrusão das vedações principais sob pressão.
4. Raspador (Wiper Seals): Evitam a entrada de poeira, sujeira, ou outros contaminantes no cilindro pela haste, o que prolonga a vida útil da vedação de haste e do cilindro como um todo.
5. Anel-guia ou Banda de Desgaste (Wear Rings/Guide Rings): Servem para guiar a haste e o pistão no cilindro, evitando o contato metal-metal e garantindo alinhamento correto. Eles também ajudam a reduzir o desgaste em outras vedações.

Os materiais usados nas vedações variam de acordo com a aplicação, podendo incluir:

• Poliuretano (PU): Boa resistência ao desgaste e extrusão.
• Borracha Nitrílica (NBR): Boa resistência a óleos hidráulicos e combustível.
• Fluorelastômero (FKM e FFKM): Excelente resistência ao calor e produtos químicos.
• PTFE (Teflon): Excelente resistência química e baixa fricção.

A velocidade desempenha um papel fundamental no desempenho de vedações, especialmente em aplicações como cilindros hidráulicos, onde há movimento contínuo de componentes como a haste e o pistão. A seleção do material da vedação deve levar em consideração a velocidade de operação para garantir que a vedação funcione corretamente sem se desgastar prematuramente ou causar falhas.

Impacto da Velocidade nas Vedações:

1. Velocidade de Deslizamento (Sliding Speed):

• A velocidade com que as superfícies de vedação se movem uma em relação à outra, como a haste em um cilindro hidráulico.
• Alta velocidade pode causar aumento de temperatura devido ao atrito, o que pode degradar materiais como o poliuretano (PU) e levar a falhas na vedação.
• Baixa velocidade pode causar o chamado “stick-slip”, um fenômeno onde o movimento da vedação não é suave, gerando trancos ou vibrações.

1. Limites de Velocidade para Materiais de Vedações:

• Poliuretano (PU): É resistente a altas pressões e tem bom desempenho em velocidades médias de operação, mas pode sofrer com o calor gerado em velocidades muito altas.
  • Velocidade de operação típica: até 0,5 m/s a 2 m/s (para aplicações hidráulicas).
• PTFE (Teflon): Material de baixa fricção, ideal para velocidades mais altas.
  • Velocidade de operação típica: até 15 m/s em certas aplicações.
• Borracha Nitrílica (NBR): Boa em aplicações de velocidade moderada, mas limitações a altas temperaturas causadas por fricção.
  • Velocidade de operação típica: até 1 m/s.

1. Efeito da Velocidade nas Propriedades de Vedação:

• Aumento de Temperatura: A fricção em velocidades altas gera calor, o que pode causar degradação do material, amolecimento ou deformação das vedações.
• Atrito: A resistência gerada entre a vedação e a superfície em movimento, como a haste ou o pistão, aumenta em altas velocidades, o que pode acelerar o desgaste.
• Lubrificação inadequada: Em alta velocidade, pode haver dificuldade na manutenção de uma lubrificação eficaz, o que pode aumentar o desgaste por atrito.

Requisitos de Vedação para Altas Velocidades:

• Materiais de baixa fricção: Como o PTFE e suas combinações, são usados em ambientes de alta velocidade para reduzir o atrito e o desgaste.
• Design otimizado: O design da vedação deve permitir dissipação de calor e reduzir o contato desnecessário em áreas não críticas.

A temperatura é um fator crítico na escolha e no desempenho das vedações em cilindros hidráulicos e outras aplicações industriais. A faixa de temperatura em que as vedações operam pode afetar diretamente suas propriedades mecânicas, como elasticidade, resistência ao desgaste e à pressão, bem como sua vida útil. Aqui estão alguns pontos importantes sobre como a temperatura afeta as vedações:

Efeitos da Temperatura nas Vedações:

1. Altas Temperaturas:

• Degradação de materiais: Em temperaturas elevadas, alguns materiais de vedação, como o poliuretano (PU), podem amolecer, perder suas propriedades mecânicas e, eventualmente, falhar.
• Perda de elasticidade: Muitos elastômeros, como a borracha nitrílica (NBR), podem perder elasticidade em temperaturas acima de seu limite operacional, resultando em vazamentos.
• Oxidação térmica: Altas temperaturas podem acelerar a oxidação dos materiais, degradando suas propriedades ao longo do tempo.
• Aumento da pressão interna: O calor pode aumentar a pressão do fluido hidráulico, exigindo que a vedação suporte maiores tensões.

1. Baixas Temperaturas:

• Rigidez: A temperaturas muito baixas, alguns materiais de vedação podem enrijecer e perder flexibilidade, comprometendo a capacidade de vedar adequadamente.
• Fragilidade: Em temperaturas muito frias, materiais como borrachas podem se tornar frágeis e suscetíveis a rachaduras.
• Contração: Materiais de vedação podem contrair-se, resultando em folgas ou vazamentos.
• Lubrificação insuficiente: O comportamento dos lubrificantes também é afetado pelo frio, o que pode aumentar o atrito entre as vedações e os componentes em movimento.

Faixas de Temperatura para Materiais Comuns de Vedação:

1. Poliuretano (PU):

• Faixa de operação: -30°C a +80°C.
• Em temperaturas acima de 80°C, o PU pode perder suas propriedades mecânicas, amolecer e falhar.

1. Borracha Nitrílica (NBR):

• Faixa de operação: -30°C a +100°C.
• Boa resistência a óleos, mas pode não ser adequada para aplicações com temperaturas muito altas.

1. Fluorelastômero (FKM/Viton):

• Faixa de operação: -20°C a +200°C.
• Excelente resistência a temperaturas elevadas e a produtos químicos agressivos, sendo ideal para ambientes extremos.

1. PTFE (Teflon):

• Faixa de operação: -200°C a +260°C.
• Excepcional resistência a altas temperaturas e produtos químicos, com fricção muito baixa. Ideal para aplicações de alta temperatura e alta velocidade.

1. EPDM:

• Faixa de operação: -40°C a +150°C.
• Boa resistência ao calor, ozônio e intempéries, mas não compatível com óleos minerais.

Soluções para Condições de Temperatura Extremas:

• Altas temperaturas: Para aplicações que envolvem calor excessivo (acima de 100°C), é recomendado o uso de materiais como fluorelastômero (FKM) ou PTFE, que têm alta resistência térmica.
• Baixas temperaturas: Para ambientes frios, materiais como silicone e algumas formulações de PTFE podem ser adequados, pois mantêm a flexibilidade e resistência mesmo em temperaturas extremamente baixas.

Considerações sobre Ciclos de Temperatura:

• Variações frequentes de temperatura (ciclos térmicos) podem causar fadiga nos materiais das vedações, levando a trincas ou encolhimento. Nesses casos, materiais que resistem a variações de temperatura, como o PTFE, são preferidos.

A pressão de trabalho é um dos fatores mais importantes a serem considerados na escolha de vedações para cilindros hidráulicos e sistemas industriais. A vedação deve ser capaz de suportar a pressão do fluido sem falhar, extrusar ou deformar, mantendo a integridade do sistema e prevenindo vazamentos.

Como a Pressão Afeta as Vedações:

1. Deformação por Extrusão:

• Em pressões muito altas, as vedações podem ser forçadas a sair de suas ranhuras ou cavidades, um fenômeno conhecido como extrusão. Isso ocorre quando a pressão faz com que a vedação se deforme e penetre em folgas entre componentes.
• Para pressões mais elevadas, o uso de anéis de backup (back-up rings), especialmente em materiais como PTFE, pode ajudar a prevenir a extrusão.

1. Aumento do Atrito:

• A pressão elevada aumenta a força de contato entre a vedação e as superfícies em movimento, o que pode aumentar o atrito e acelerar o desgaste da vedação. Materiais como PTFE e poliuretano (PU) são frequentemente usados para minimizar o atrito.

1. Resistência Mecânica:

• As vedações precisam manter sua forma e elasticidade sob alta pressão. Materiais inadequados podem ser comprimidos ou distorcidos, causando vazamentos.

Limites de Pressão para Materiais Comuns de Vedação:

1. Poliuretano (PU):

• Faixa de pressão: até 400 bar (40 MPa), dependendo do design da vedação e das condições operacionais.
• O PU tem boa resistência à pressão, sendo adequado para aplicações hidráulicas de média a alta pressão, além de apresentar resistência à extrusão.

1. Borracha Nitrílica (NBR):

• Faixa de pressão: até 250 bar (25 MPa), dependendo da aplicação.
• Boa resistência ao óleo e compatível com fluidos hidráulicos padrão, mas pode não ser ideal para pressões extremamente altas ou temperaturas elevadas.

1. Fluorelastômero (FKM/Viton):

• Faixa de pressão: até 250 bar (25 MPa), mas é frequentemente escolhido por sua resistência à temperatura e produtos químicos agressivos, em vez de sua resistência à pressão.
• Mais utilizado em ambientes agressivos, onde a compatibilidade química é crítica.

1. PTFE (Teflon):

• Faixa de pressão: acima de 700 bar (70 MPa) com o uso de anéis de backup.
• PTFE é extremamente resistente à pressão e tem uma baixa fricção, sendo ideal para aplicações de alta pressão e alta velocidade.

1. EPDM:

• Faixa de pressão: até 150 bar (15 MPa).
• EPDM é mais utilizado em ambientes com produtos químicos e fluidos à base de água, mas não é adequado para óleo e alta pressão.

Design de Vedações para Pressões Altas:

• Anéis de Backup: São colocados atrás da vedação principal em aplicações de alta pressão para evitar a extrusão. Anéis de backup podem ser feitos de materiais rígidos como PTFE ou nylon.
• Vedação com Perfil de Alta Pressão: Algumas vedações possuem um perfil específico que distribui a carga de pressão uniformemente, aumentando a resistência à pressão sem causar desgaste excessivo.

Fatores Adicionais:

• Variação de Pressão (Pulsação): Em sistemas onde a pressão varia rapidamente (por exemplo, pulsação), as vedações podem sofrer desgaste acelerado. Nesse caso, materiais que resistem à fadiga por pressão, como o PTFE, são recomendados.
• Compatibilidade com Fluido Hidráulico: O material da vedação deve ser compatível com o fluido utilizado no sistema. Por exemplo, vedações de PU e NBR são compatíveis com a maioria dos óleos hidráulicos, enquanto o EPDM é mais adequado para fluidos à base de água.

Considerações sobre Pressão e Vida Útil:

• À medida que a pressão de operação aumenta, o desgaste das vedações também tende a aumentar, reduzindo sua vida útil. Por isso, escolher o material correto e o design de vedação adequado para a pressão de trabalho é essencial para maximizar a durabilidade e eficiência do sistema.

VEDAÇÕES PARA ALTISSIMA PERFORMACE

As vedações de última geração Chesterton AWC800 e AWC860 são fabricadas a partir de um polímero termofixo de alto desempenho, desenvolvido para atender às demandas mais exigentes em aplicações industriais. Essas vedações oferecem uma combinação única de resistência térmica, química e mecânica, sendo ideais para ambientes severos onde outras vedações poderiam falhar.

Características dos Polímeros AWC800 e AWC860:

• Resistência Térmica Elevada: Mantém suas propriedades mecânicas em temperaturas extremas, garantindo desempenho confiável mesmo sob condições de calor intenso.
• Resistência Química: Excelente resistência a produtos químicos agressivos, solventes e óleos, tornando-o adequado para ambientes industriais corrosivos.
• Estabilidade Dimensional: Devido à sua estrutura reticulada, o AWC800 não sofre deformações significativas sob alta pressão, assegurando uma vedação eficaz e duradoura.
• Baixa Fricção: Possui propriedades autolubrificantes, reduzindo o atrito e o desgaste durante a operação.

Aplicações Típicas:

• Cilindros Hidráulicos e Pneumáticos: Vedações para hastes e pistões que requerem alta resistência à pressão e temperatura.
• Prensas e Máquinas de Moldagem: Componentes que operam sob alta pressão e temperatura, garantindo vedação eficiente e durabilidade.
• Indústria Química e Petroquímica: Equipamentos que necessitam de vedações resistentes a produtos químicos corrosivos e temperaturas elevadas.

Benefícios das Vedações Chesterton:

• Desempenho Superior: A combinação de resistência térmica e química proporciona uma vedação confiável em condições extremas.
• Durabilidade: A alta resistência ao desgaste e à abrasão resulta em uma vida útil prolongada, reduzindo a necessidade de manutenção frequente.
• Versatilidade: Disponível em diversos perfis e tamanhos, permitindo a customização para aplicações específicas.

Características Técnicas do AWC800

• Pressão de Operação: até 1035bar
• Dureza: De 95 Shore A
• Temperatura de Operação: De -50°C a 85°C
• Velocidade: Até 0,5m/s
• Resistencia a Tração: 34,5 Mpa
• Alongamento: 400%
• Atrito: 0,18 (PTFE 0,12)

Características Técnicas do AWC860

• Pressão de Operação: até 1035bar
• Dureza: De 95 Shore A
• Temperatura de Operação: De -50°C a 120°C
• Velocidade: Até 1,2m/s
• Resistencia a Tração: 42,6 Mpa
• Alongamento: 540%
• Atrito: 0,18 (PTFE 0,12)

Selos Raspadores

• 5K e 21K

Selos Dinâmicos

• 10K, 22KN, 22K, 22KE, 23K, 11K, 8K, 27K, 7K, CCS e 20K.

Selos Estáticos

• 20KD

Selos Rotativos

• 30K, 33KN, 30KC, 14K, Série 100, 200, 300, 400 e 500.

As vedações Chesterton representam uma solução avançada para aplicações industriais que exigem materiais de alta performance, especialmente em ambientes onde a resistência a temperaturas extremas e a produtos químicos agressivos é essencial.

Se você deseja obter mais informações sobre os produtos e serviços da Muskel Hydraulik, entre em contato diretamente com a equipe de engenheiros especializados. Eles poderão fornecer soluções personalizadas para suas necessidades, oferecendo suporte técnico detalhado e orientações sobre como nossos produtos e serviços podem maximizar o desempenho das suas operações.

MUSKEL HYDRAULIK – INOVANDO PARA O MÁXIMO DESENVOLVIMENTO