A temperatura não é apenas um número em uma ficha técnica.

Uma vedação eficaz pode parecer adequada em condições ambientais normais, mas falhar em baixas temperaturas durante uma partida a frio, um desligamento a quente ou após ciclos de operação. A temperatura influencia a rigidez dos materiais e a facilidade com que se recuperam após deformações, além de alterar a rapidez com que relaxam sob tensão e sua suscetibilidade ao envelhecimento. Variáveis ​​como fluido, pressão e componentes também são relevantes. A norma ISO 5119:2023 especifica o teste estático de anéis de vedação em baixa temperatura com gás pressurizado. Ela não define critérios de aceitação para o produto. Na verdade, o nível de qualidade aceitável para o produto fica a critério do fornecedor e do cliente. No entanto, a norma afirma que uma configuração não determina a temperatura mínima de outra.

O que o frio e o calor fazem a um elastômero

O frio reduz a flexibilidade e a velocidade de recuperação, tornando a borracha quebradiça. Se a pressão abrir um furo na vedação, o material provavelmente será comprimido ou se recuperará muito lentamente. Isso significa que o vazamento pode começar antes que a amostra esteja completamente seca — a vedação depende de um bom contato, e não apenas de estar seca.

O calor acelera o envelhecimento e a perda de força.

Altas temperaturas podem causar oxidação, reticulação, quebra das cadeias e perda de plastificantes. A vedação pode endurecer, tornar-se quebradiça ou até mesmo rachar; uma força de contato menor pode causar vazamentos, mesmo que o tamanho esteja adequado.

A ciclagem térmica adiciona movimento.

Borracha, plástico e metal se expandem em diferentes graus, alterando a compressão e a folga. A ciclagem provoca um grau adicional de deformação, pressão inicial e alteração da viscosidade; portanto, o pior pode acontecer durante a transição, e não em nenhum dos pontos de parada.

NBR, EPDM, FKM e Silicone: Uma Comparação de Triagem

Essas faixas de temperatura para vedações de borracha da Parker são apenas valores aproximados. Elas podem variar bastante dependendo do meio filtrante, e diferentes tipos de vedações também podem apresentar diferenças. Portanto, se alguma faixa de temperatura para vedações de borracha for usada uma segunda vez, o teste deve ser realizado em condições reais de trabalho.

NBR: Bom para óleos, mas os limites de resistência ao frio dependem da formulação.

As vedações de borracha NBR são produtos econômicos que oferecem um bom equilíbrio para diferentes óleos e combustíveis. Um maior teor de acrilonitrila torna a resistência a fluidos da vedação de borracha mais excelente, porém, ao mesmo tempo, reduz a possibilidade de a vedação funcionar bem em condições de frio, de modo que vedações de borracha nitrílica com a mesma dureza podem apresentar comportamentos diferentes.

A exposição a temperaturas elevadas não apenas aumenta a dureza e a resistência, como também exige testes com óleo, aditivos, tempo de permanência e vida útil do material de vedação no teste planejado. Um breve teste em estufa não é suficiente para determinar o intervalo necessário entre as substituições da vedação.

EPDM: Impermeável e resistente às intempéries – Não é derivado de petróleo.

As vedações de borracha EPDM possuem uma boa combinação de flexibilidade a frio e resistência ao ozono, além de serem resistentes às intempéries e a muitos fluidos à base de água. Embora muitas aplicações em ambientes externos e com água possam ser vedadas com EPDM, mesmo a água e o vapor a temperaturas elevadas podem causar alterações dependendo do composto utilizado.

Óleos e combustíveis derivados do petróleo são seus maiores inimigos. Sem conhecer os detalhes, uma vedação de borracha EPDM pode inchar e outra perder algumas de suas propriedades, mesmo que ambas estejam dentro do limite térmico. Portanto, é preciso ficar atento a lubrificantes, produtos de limpeza e também à exposição acidental a esses produtos.

FKM: Com excelentes propriedades em altas temperaturas e um ótimo desempenho em partidas a frio.

As vedações de borracha FKM resistem à exposição a óleos quentes, diversos combustíveis e soluções químicas. Na maioria das vezes, as vedações de borracha FKM superam as vedações de borracha nitrílica em altas temperaturas. Esses materiais são amplamente utilizados em motores, bombas, compressores e em equipamentos de processo.

As vedações de borracha FKM comuns tornam-se rígidas mais rapidamente em baixas temperaturas, enquanto as de baixa temperatura não são intercambiáveis. As vedações de borracha FKM usadas em aplicações a quente devem ser testadas quanto à resistência a vapor, aminas, bases e outros fluidos incomuns, pois a resistência ao calor não implica que outras propriedades sejam mantidas ou que o material permaneça compatível a longo prazo.

Silicone: Flexibilidade incrível em uma ampla variedade de temperaturas, limitada pelo desempenho mecânico.

As vedações de borracha de silicone mantêm sua elasticidade em diferentes regimes de temperatura. Elas podem auxiliar na vedação estática, na recuperação térmica em altas e baixas temperaturas e no isolamento térmico a seco. No entanto, as alegações sobre conformidade ou limpeza devem se referir a uma formulação documentada e não à aparência do material.

Devido às suas propriedades de menor resistência a rasgos, desgaste e extrusão, e também devido à permeabilidade a gases, as áreas de folga relacionadas a movimento, desgaste e pressão devem ser cuidadosamente verificadas nas vedações de borracha de silicone.

Exemplo de um problema real em baixas temperaturas: Vazamento na válvula de GNV

No início, a GM emitiu um boletim intitulado '16-NM-121' através da NHTSA, que discutia a liberação de gases de escape do GNV em condições de frio extremo ou durante o abastecimento. O gás de abastecimento rápido se expande, o que reduz a temperatura das peças para abaixo de -40 °C, causando vazamentos através do anel de vedação que se torna rígido.

O boletim também informou que o vazamento cessou acima de -40°C, uma vez que a elasticidade foi retomada, e que o problema poderia ser agravado por uma pressão maior no dispensador; além das verificações nas estações, a válvula foi atualizada quando necessário.

Este caso da General Motors, que veio a público, não é de autoria de Yida. Ele revela que a temperatura ambiente, por si só, é um indicador insuficiente quando a expansão do gás, a pressão, a temperatura do metal e a recuperação atuam em conjunto sobre a vedação.

Combinando avaliação de meios de cultura e temperatura

Uma superfície quente é mais suscetível ao ataque de fluidos, podendo também sofrer inchaço ou extração, enquanto que, em uma superfície fria, ela se torna mais viscosa e a força exercida é maior. Além disso, a formulação varia de caso para caso, e o mesmo material pode apresentar um comportamento muito diferente em condições extremas em comparação com um cenário mais normal. Portanto, nunca confie em dados de compatibilidade se você não souber em que condições está lidando!

O que as especificações de temperatura mostram e o que elas não mostram.

De acordo com a norma ISO 3601-5:2015, usuários e fornecedores devem concordar com os requisitos relativos às propriedades dos materiais, aos testes e às amostras a serem realizados. A simples menção do nome do polímero, da classe de dureza e de uma placa genérica não descreve adequadamente o comportamento do material selado após a produção.

Procedimento de validação de temperatura para um selo acabado

A validação deve criar a mesma situação exata que poderia ocorrer no uso real. Uma permanência em temperatura baixa estabilizada pode não detectar a recuperação durante a pressurização, enquanto um breve aumento de temperatura pode não levar em conta o relaxamento da tensão dependente do tempo.

a. Descubra a temperatura de vedação conforme ela realmente funciona; não adianta fingir, pois as temperaturas ambiente ou de alimentação podem não coincidir com ela.

b. Mantenha o composto, a vedação, o sulco, o hardware e o método de montagem do lubrificante exatamente nos mesmos limites, ou seja, sem nenhuma alteração.

c. Submeta os selos de produção completos ao tempo de permanência necessário, idealmente com o meio real, se possível.

d. Utilize ferramentas, lubrificantes e componentes de montagem conforme fabricados em conjuntos representativos.

e. Execute partidas a frio, aquecimento em temperatura constante, desligamento e ciclos na sequência correta de pressão, vácuo ou movimento.

f. Meça o vazamento durante o teste de ciclo térmico e não apenas após o seu término.

g. Procure por sinais de deformação permanente, alteração de dureza, rachaduras, inchaço, extrusão e danos durante a instalação.

h. Documente os lotes e versões e, em seguida, decida quando a revalidação é necessária para as modificações que você fez.

Orientações do comprador para uma vedação que opera em uma temperatura específica

Colaboração com Dalian Yida na seleção e validação de materiais.

A Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. pode avaliar a compatibilidade com diferentes meios, ciclos térmicos, histórico de pressão e vácuo, e outros fatores relacionados ao projeto e montagem da vedação. A seleção da família ideal resultará em um composto preciso e um processo controlado.

Envie desenhos, informações sobre a posição da vedação, geometria da vedação medida, características do fluido, ciclo de pressão/vácuo, demanda do cliente e normas. O uso das declarações de desempenho da Yida só será permitido após a aprovação do projeto.

A borracha com o número mais alto não será a resposta, mas sim um composto capaz de manter a força de contato, a recuperação e a integridade da articulação em condições reais. Faça a triagem, depois confirme o composto e, finalmente, submeta-o ao teste de ciclo completo.