Em selos mecânicos, as faces do selo são os principais elementos de vedação que impedem vazamento de fluido entre componentes rotativos e estacionários. Os materiais, a geometria e as características de superfície dessas faces impactam diretamente o desempenho e a longevidade do selo.
O que é o Seal Face
Em um conjunto de selo mecânico, duas faces de vedação são posicionadas perpendicularmente ao eixo, com uma face normalmente estacionária e a outra girando com o eixo.
As faces de vedação são componentes fabricados com precisão, com superfícies altamente polidas que criam uma vedação firme quando pressionadas juntas. As faces são usinadas para acabamentos excepcionalmente planos e suaves, geralmente dentro de algumas faixas leves de planicidade.
As faces do selo são projetadas para manter uma pequena folga entre elas, tipicamente variando de 0,1 a 1 mícron. Essa folga é preenchida com o fluido do processo, criando uma película de fluido que impede o contato direto entre as faces. A película de fluido ajuda a minimizar o desgaste, reduzir o atrito e dissipar o calor gerado durante a operação.
Tipos de faces de vedação
Rostos planos vs. especialmente tratados
As faces de vedação planas são o tipo mais comum usado em selos mecânicos. Essas faces são usinadas com precisão para garantir uma superfície lisa e plana que permite desempenho de vedação ideal. Faces planas são normalmente usadas em aplicações com requisitos de pressão e temperatura moderados a baixos.
Em contraste, faces de vedação especialmente tratadas passam por tratamentos de superfície adicionais para melhorar seu desempenho e durabilidade. Alguns tratamentos de superfície comuns incluem:
- Lapidação: Um processo abrasivo fino que melhora o acabamento e a planicidade da superfície.
- Polimento: Processo que reduz a rugosidade da superfície e aumenta a refletividade do rosto.
- Revestimentos: Aplicação de revestimentos especializados, como carbono tipo diamante (DLC) ou carboneto de tungstênio, para melhorar a resistência ao desgaste e reduzir o atrito.
Faces especialmente tratadas são frequentemente usadas em aplicações exigentes com alta pressão, temperatura ou meios corrosivos, pois oferecem desempenho superior em comparação às faces planas.
Rostos rotativos vs. estacionários
Em um selo mecânico, uma face do selo é tipicamente estacionária, enquanto a outra gira com o eixo. A face estacionária é geralmente montada na glândula ou alojamento do selo, enquanto a face rotativa é fixada ao eixo ou luva do eixo.
A face estacionária permanece fixa na posição e é frequentemente feita de um material mais duro e resistente ao desgaste, como carboneto de silício ou carboneto de tungstênio. Esta face atua como a superfície de vedação primária, mantendo uma vedação firme contra a face rotativa.
A face rotativa, por outro lado, é tipicamente feita de um material ligeiramente mais macio, como grafite de carbono ou carboneto de silício. Isso permite que a face rotativa se adapte à face estacionária, criando uma vedação mais eficaz. A face rotativa é carregada por mola para manter contato constante com a face estacionária, mesmo sob condições operacionais variáveis.
Materiais usados em faces de vedação
| Material | Propriedades | Formulários |
|---|---|---|
| Carbono Grafite | – Autolubrificante – Boa condutividade térmica – Resistente a choques térmicos – Frágil | – Água e outras soluções aquosas – Fluidos de baixa viscosidade – Aplicações de alta temperatura |
| Carboneto de Silício (SiC) | – Extremamente difícil – Resistente ao desgaste – Quimicamente inerte – Alta condutividade térmica | – Fluidos abrasivos e corrosivos – Aplicações de alta pressão – Indústria de petróleo e gás |
| Carboneto de tungstênio (WC) | – Muito difícil – Resistente ao desgaste – Alta condutividade térmica – Boa resistência à corrosão | – Fluidos abrasivos e corrosivos – Aplicações de alta pressão – Indústria de petróleo e gás |
| Cerâmica de Alumina (Al2O3) | – Duro e resistente ao desgaste – Quimicamente inerte – Isolante elétrico – Frágil | – Fluidos corrosivos – Aplicações de alta temperatura – Isolamento elétrico necessário |
| Aço inoxidável | – Resistente à corrosão – Resistente e dúctil – Relativamente macio em comparação com outros materiais de face de vedação | – Fluidos não corrosivos – Aplicações de baixa a moderada pressão – Indústrias alimentícias e farmacêuticas |
| Bronze | – Boa lubrificação – Resistência moderada ao desgaste – Relativamente macio em comparação com outros materiais de face de vedação | – Aplicações de baixa pressão – Fluidos não corrosivos – Anéis de apoio e buchas do acelerador |
O que é a folga da face de um selo mecânico
A folga da face, também conhecida como espessura do filme fluido, é o espaço microscópico entre as faces rotativas e estacionárias de um selo mecânico. Essa folga é normalmente medida em mícrons (μm) e desempenha um papel crítico no funcionamento adequado do selo. A folga da face permite que uma fina película do fluido selado entre e lubrifique as superfícies de vedação, reduzindo o atrito e o desgaste.
Em um selo mecânico funcionando corretamente, a folga da face permanece estável e consistente, mantendo uma espessura ideal para lubrificação sem permitir vazamento excessivo.
As faces do selo são lapidadas com alto grau de planicidade, tipicamente dentro de 2 a 3 faixas de luz de hélio (0,58 a 0,87 μm), para garantir uma folga uniforme. A força da mola e a pressão hidráulica atuando nas faces do selo ajudam a manter a folga ideal da face durante a operação.
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