Que tipo de lubrificante é usado para selos mecânicos

Selos mecânicos usam lubrificantes como óleos sintéticos, graxa, lubrificantes secos e fluidos de barreira ou buffer para minimizar o atrito e o desgaste. A seleção do lubrificante certo depende de fatores como temperatura, pressão, velocidade, compatibilidade de fluidos e viscosidade.

Quando o selo mecânico é instalado corretamente e a bomba está funcionando, a face de vedação rotativa cria uma força centrífuga que atrai uma fina película de fluido entre as faces de vedação. Essa película de fluido lubrifica as superfícies de contato, minimizando o atrito e o desgaste. O fluido também ajuda a dissipar o calor gerado pelas superfícies rotativas, evitando superaquecimento e danos térmicos aos componentes da vedação.

Tipos de Lubrificantes para Selos Mecânicos

Óleos Sintéticos

Os óleos sintéticos são lubrificantes amplamente utilizados em selos mecânicos devido à sua excelente estabilidade térmica e oxidativa, baixa volatilidade e compatibilidade com vários elastômeros e cara de foca materiais. Eles mantêm sua viscosidade em uma ampla faixa de temperatura, garantindo lubrificação adequada mesmo em ambientes desafiadores. Óleos sintéticos comuns incluem polialfaolefinas (PAOs), polialquilenoglicóis (PAGs) e perfluoropoliéteres (PFPEs).

Óleos sintéticos são preferidos para aplicações de alta temperatura, como em bombas de alimentação de caldeiras ou reatores, onde óleos minerais podem quebrar ou formar depósitos nas faces de vedação. Eles também se destacam em aplicações que envolvem produtos químicos agressivos ou fluidos corrosivos que podem degradar lubrificantes convencionais.

Graxa

Graxa é um lubrificante semissólido que consiste em um óleo base, espessante e aditivos. Ela fornece excelentes propriedades de vedação e lubrificação em selos mecânicos, particularmente em aplicações com baixas velocidades, altas cargas ou operação intermitente. O espessante forma uma película protetora nas faces do selo, prevenindo contato direto e reduzindo o desgaste.

As graxas são classificadas pelo tipo de óleo base (mineral, sintético ou vegetal) e espessante (sabão ou não sabão). Graxas à base de lítio são comuns em aplicações de uso geral, enquanto graxas de silicone, fluoradas ou de poliureia são usadas em ambientes de alta temperatura ou quimicamente agressivos.

Lubrificantes Secos

Lubrificantes secos, também conhecidos como lubrificantes sólidos, são usados em selos mecânicos onde lubrificantes líquidos ou graxas convencionais não são adequados. Eles são aplicados como revestimentos finos nas faces do selo e fornecem lubrificação por meio de sua baixa resistência ao cisalhamento e alta capacidade de carga. Lubrificantes secos comuns incluem grafite, dissulfeto de molibdênio (MoS2), politetrafluoroetileno (PTFE) e nitreto de boro hexagonal (hBN).

Lubrificantes secos são ideais para ambientes de alta temperatura, vácuo ou radiação, onde lubrificantes líquidos evaporariam, se decomporiam ou liberariam gases. Eles também se destacam em aplicações que envolvem partículas abrasivas ou contaminantes que podem obstruir ou danificar vedações lubrificadas convencionais.

Fluidos de barreira e tampão

Em alguns selo mecânico designs, fluidos de barreira ou buffer são usados para lubrificar e resfriar as faces do selo enquanto as isolam do fluido do processo. Fluidos de barreira são usados em selos duplos ou tandem, onde preenchem o espaço entre os selos primário e secundário, fornecendo um ambiente limpo e compatível para as faces do selo. Fluidos buffer são usados em selos duplos, onde são mantidos a uma pressão mais alta do que o fluido do processo para evitar vazamentos.

Fluidos de barreira e buffer são selecionados com base em sua compatibilidade com o fluido do processo, materiais da face de vedação e elastômeros. Eles podem ser água, óleos sintéticos ou fluidos especialmente formulados com aditivos para melhorar a lubrificação, evitar corrosão ou resistir à degradação. Nas indústrias farmacêutica ou alimentícia, lubrificantes de grau alimentício ou fluidos aprovados pela FDA são usados para garantir a pureza e a segurança do produto.

Fatores que influenciam a seleção de lubrificantes

Temperatura

A faixa de temperatura operacional influencia significativamente a seleção de lubrificantes para vedações mecânicas. Altas temperaturas podem fazer com que os lubrificantes se quebrem, perdendo sua viscosidade e propriedades protetoras. Essa degradação pode levar ao aumento do desgaste nas faces da vedação, reduzindo a vida útil da vedação e potencialmente causando vazamentos. Por outro lado, baixas temperaturas podem fazer com que os lubrificantes engrossem, prejudicando sua capacidade de fluir e lubrificar adequadamente as faces da vedação. Selecionar um lubrificante com uma ampla faixa de temperatura e boa estabilidade térmica garante desempenho ideal em condições variadas.

Óleos sintéticos, como polialfaolefinas (PAOs) e perfluoropoliéteres (PFPEs), oferecem excelente estabilidade em alta temperatura em comparação aos óleos minerais. Esses lubrificantes sintéticos mantêm sua viscosidade e propriedades lubrificantes mesmo em temperaturas elevadas.

Pressão

A pressão operacional do sistema também desempenha um papel vital na seleção do lubrificante. Altas pressões podem fazer com que os lubrificantes se tornem mais finos, reduzindo sua capacidade de carga e levando ao aumento do desgaste nas faces do selo. Em casos extremos, altas pressões podem até mesmo fazer com que os lubrificantes vaporizem, levando a uma perda completa da lubrificação. Selecionar um lubrificante com alto índice de viscosidade e bom coeficiente pressão-viscosidade garante que ele mantenha suas propriedades lubrificantes sob condições de alta pressão.

Para aplicações de alta pressão, lubrificantes com aditivos como agentes de extrema pressão (EP) e aditivos antidesgaste podem fornecer proteção adicional. Esses aditivos formam películas protetoras nas faces do selo, reduzindo o desgaste e prevenindo danos à superfície sob cargas extremas.

Velocidade

A velocidade de rotação do eixo também influencia a seleção do lubrificante. Aplicações de alta velocidade geram mais calor devido ao aumento do atrito, o que pode levar à quebra do lubrificante e à redução da viscosidade. Isso pode resultar em lubrificação inadequada, aumento do desgaste e falha prematura da vedação.

Lubrificantes de baixa viscosidade, como óleos leves ou graxas de baixa consistência, são frequentemente preferidos para aplicações de alta velocidade. Esses lubrificantes têm menor atrito interno e podem fluir mais facilmente, reduzindo a geração de calor e fornecendo lubrificação adequada às faces do selo. Óleos sintéticos, como poliglicóis e ésteres, oferecem excelente estabilidade de cisalhamento e são adequados para aplicações de alta velocidade.

Compatibilidade de fluidos

A compatibilidade entre o lubrificante e o fluido do processo é outro fator crítico na seleção do lubrificante. O lubrificante deve ser capaz de suportar a exposição ao fluido do processo sem quebrar ou perder suas propriedades lubrificantes. Lubrificantes incompatíveis podem se degradar, formando depósitos nas faces do selo ou causando inchaço de componentes elastoméricos, levando a vazamentos e falha prematura do selo.

Ao selecionar um lubrificante, considere a composição química do fluido do processo e sua reatividade com vários tipos de lubrificantes. Por exemplo, em aplicações que envolvem produtos químicos agressivos ou solventes, óleos fluorados ou graxas de perfluoropoliéter (PFPE) podem ser necessários devido à sua excelente resistência química. Nas indústrias alimentícia e farmacêutica, os lubrificantes devem ser de grau alimentício e estar em conformidade com as regulamentações relevantes, como as diretrizes NSF H1 ou FDA.

Viscosidade

Viscosidade é uma propriedade crítica que determina a capacidade de um lubrificante de formar uma película estável entre as faces do selo e proteger contra desgaste. A viscosidade ideal depende de fatores como temperatura operacional, pressão, velocidade e design do selo. Um lubrificante com viscosidade muito baixa pode não fornecer espessura de película adequada, levando a maior atrito e desgaste. Por outro lado, um lubrificante com viscosidade muito alta pode criar arrasto excessivo e geração de calor, prejudicando o desempenho do selo.

A viscosidade deve ser alta o suficiente para manter um filme lubrificante estável sob condições operacionais, mas baixa o suficiente para permitir dissipação de calor eficiente e minimizar perdas por atrito. Melhoradores de índice de viscosidade podem ser adicionados a lubrificantes para manter sua viscosidade em uma ampla faixa de temperatura, garantindo desempenho ideal em condições variáveis.