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O Ring Como Instalar

14 de setembro de 2020
Maurício Cordeiro

O-rings: Definições, Instalação e Suas Vantagens e Limitações Exploradas

O que é um O-Ring?

             O O-ring, conhecido como anel de vedação, é uma junta em forma de anel elastômero que desempenha um papel crucial em diversas indústrias. Sua utilização é bastante difundida, sendo um componente essencial em sistemas que exigem vedação eficiente. Embora frequentemente associado a elastômeros, como borracha, os O-rings também podem ser fabricados a partir de uma variedade de outros materiais, incluindo PTFE, VITON, termoplásticos, metais, podendo apresentar-se como estruturas ocas ou sólidas.

              Esse componente versátil destaca-se por sua capacidade de proporcionar selagem eficaz em diferentes contextos industriais, sendo adaptável a uma gama diversificada de aplicações. Além do formato tradicional em elastômero, a inclusão de materiais como PTFE, VITON, e termoplásticos amplia suas capacidades de resistência química e térmica, atendendo a requisitos específicos de diferentes ambientes de trabalho.

       Os O-rings representam, portanto, uma solução de vedação flexível e adaptável, desempenhando um papel crucial na garantia da integridade de sistemas e equipamentos nas mais variadas indústrias. Sua diversidade de materiais e formas permite uma aplicação precisa em cenários que demandam vedação confiável e duradoura.

Abaixo escolhi três vídeos diferentes onde ficará mais fácil de entender o que é e para que serve o O-ring.

        Esses vídeos proporcionarão uma visualização prática e elucidativa sobre a aplicação e funcionalidade do O-ring, abordando diferentes contextos e cenários de uso. Ao assistir a esses materiais, será possível obter uma compreensão mais abrangente sobre como esse componente, seja ele de elastômero, PTFE, VITON, termoplástico ou metal, desempenha um papel fundamental na vedação eficaz em uma variedade de indústrias.

O-rings são usados ​​principalmente para vedação.

           Um O-ring é um elemento fundamental no âmbito das juntas mecânicas, também conhecido como anel de vedação ou junta tórica. Sua configuração é a de um anel de elastômero, caracterizado por uma seção transversal circular, projetado para ser inserido em uma ranhura e submetido à compressão durante o processo de montagem entre duas ou mais peças. Essa ação específica resulta na formação de uma vedação altamente eficaz na interface das peças envolvidas.

      A aplicabilidade versátil do O-ring abrange cenários tanto estáticos quanto dinâmicos, adaptando-se a situações em que há movimento relativo entre as partes e o próprio O-ring. Exemplificando, sua utilização é notável em contextos dinâmicos, como nos eixos de bombas rotativas e nos pistões de cilindros hidráulicos.

      A preferência pelos anéis de vedação na concepção de máquinas é justificada pela sua acessibilidade econômica, facilidade de fabricação, confiabilidade comprovada e requisitos de montagem simplificados. Além disso, sua capacidade de selar pressões significativas é notável, suportando cargas da ordem de dezenas de Megapascals (milhares de psi). Todas essas características consolidam os O-rings como uma escolha eficaz e eficiente em uma ampla gama de contextos industriais.

O Ring Definições e Formas de Instalação Vantagens e Limitações

O que é um anel de vedação?

           Um anel de vedação desempenha um papel crucial na prevenção de vazamentos de fluidos ou gases. Esse sistema de vedação é composto por um anel de vedação de elastômero e uma sobreposta. O O-ring, por sua vez, é um anel moldado em borracha com seção transversal circular (conforme mostrado na Figura 1-1). A glândula, geralmente fabricada em metal ou outro material rígido, circunda e suporta o O-ring, como ilustrado nas Figuras 1-2 e 1-3. A interação entre esses dois componentes, o O-ring e a glândula, forma o conjunto clássico de vedação O-ring.
       Essa configuração específica é projetada para criar uma barreira eficaz que impede vazamentos indesejados de fluidos ou gases. O anel de vedação de elastômero, conhecido como O-ring, é responsável por criar a vedação, enquanto a glândula desempenha o papel de conter e apoiar o O-ring, garantindo a integridade do sistema.
            Em conjunto, o O-ring e a glândula representam uma solução confiável e amplamente utilizada para vedação em uma variedade de aplicações, fornecendo uma barreira eficaz contra vazamentos e contribuindo para a operação segura e eficiente de diversos sistemas industriais.

“O ring´s como instalar”(imagem)

Vantagens dos anéis-O

    1. Vedação Versátil:
      Os anéis-O destacam-se pela capacidade de proporcionar uma vedação eficaz em uma ampla faixa de pressão e temperatura, demonstrando uma notável tolerância a variações extremas.
    2. Facilidade de Manutenção:
      A facilidade de serviço é uma qualidade distintiva dos anéis-O. Sua aplicação não deixa marcas, e não há a necessidade frequente de reaperto, simplificando consideravelmente os procedimentos de manutenção.
    3. Aperto sem Torque Crítico:
      A aplicação de torque crítico no aperto não é requisitada para os anéis-O, minimizando o risco de danos estruturais durante a instalação, o que simplifica e agiliza o processo.
    4. Compactos e Leves:
      Com um perfil compacto e peso reduzido, os anéis-O ocupam pouco espaço e são leves. Essa característica os torna ideais para situações em que a eficiência de peso é uma consideração crucial.
    5. Reutilização Viável: }
      A reutilização é uma vantagem notável dos anéis-O. Em muitos casos, eles podem ser reaproveitados, proporcionando uma flexibilidade única em comparação com selos e juntas do tipo esmagamento.
    6. Durabilidade Adequada:
      Quando aplicados corretamente, a vida útil dos anéis-O coincide com o período normal de envelhecimento do material de vedação, garantindo uma durabilidade adequada em suas aplicações.
    7. Identificação Gradual de Falhas: A falha dos anéis-O costuma ser um processo gradual, permitindo uma identificação fácil e antecipada, o que favorece a manutenção preventiva.
    8. Resistência à Compressão Variável:
      Em situações em que diferentes quantidades de compressão afetam a função de vedação, como em flanges e gaxetas, os anéis-O permanecem eficazes devido à permissibilidade do contato metal com metal.Economia Financeira:
      Além de suas vantagens técnicas, os anéis-O são economicamente vantajosos, oferecendo eficiência a um custo acessível, o que contribui para sua ampla adoção em diversas aplicações industriais.

Operação:

          As vedações robustas são notáveis pela ausência de qualquer caminho que permita a fuga de fluidos ou gases. As nuances na obtenção de folga zero podem variar, sendo realizadas por meio de processos como soldagem, brasagem, solda, aterramento ou acabamento lapidado. Alternativamente, essa condição pode ser alcançada ao utilizar um material mais macio, total ou parcialmente confinado entre dois membros mais duros do conjunto, com os anéis de vedação enquadrando-se nessa última categoria.
            A aplicação dos anéis de vedação é marcada pela facilidade de serviço, sendo adaptáveis aos mais diversos tipos de fluidos gasosos e incompressíveis. Sua utilidade é evidente em locais onde a vedação de eixos se faz necessária, mesmo quando submetidos a uma tensão superficial significativa. Isso pode ocorrer devido à pressão mecânica da estrutura circundante ou à pressão transmitida através de fluidos hidráulicos. Em cenários nos quais fluidos extremamente viscosos estão presentes, a glândula é submetida a uma pressão que força o fluxo do fluido, resultando na obtenção da condição de “folga zero” ou no bloqueio do fluxo do fluido menos viscoso que está sendo vedado.
      O material de borracha utilizado nos anéis de vedação tem a capacidade única de absorver as tolerâncias acumuladas na unidade, e sua memória interna mantém a condição selada ao longo do tempo. Essa capacidade de adaptação e vedação eficiente faz dos anéis de vedação uma escolha confiável em diversas aplicações industriais.

A Figura 1-4 ilustra o O-ring como instalado, antes da aplicação da pressão.

           O O-ring passa por compressão mecânica, sendo pressionado para fora do espaço entre membros externo e interno, fechando eficazmente a passagem do fluido. Esse processo essencial para a vedação utiliza a pressão mecânica para expulsar o material de vedação nas ranhuras micro finas. O O-ring atua como barreira flexível, comprimindo-se para bloquear o caminho do fluido, assegurando o contato adequado com as superfícies dos membros. Essa engenhosa aplicação da pressão mecânica cria uma vedação eficiente, garantindo a integridade do sistema e evitando vazamentos indesejados.

A Figura 1-5 ilustra a aplicação da pressão do fluido no O-ring.

          O anel de vedação é direcionado para fluir em direção a uma abertura estreita entre as superfícies de contato, ampliando sua área de contato e fortalecendo a eficácia da vedação. Esse movimento controlado otimiza a posição do anel, aumentando a área de contato com as superfícies e reforçando a força aplicada para uma vedação mais robusta. Essa estratégia engenhosa destaca um processo de otimização da função de vedação, utilizando o movimento controlado do anel para assegurar uma vedação eficiente nas superfícies de contato.
O Ring Definições e Formas de Instalação Vantagens e Limitações

A Figura 1-6 mostra o anel em O-ring; 

             No limite de pressão, ocorre um fenômeno crucial em que uma pequena porção do material de vedação é direcionada para entrar no espaço estreito entre os membros interno e externo da sobreposta. Essa condição estratégica ocorre sob pressão máxima, otimizando a vedação ao permitir que o material se posicione de maneira eficaz. Essa adaptação controlada destaca a eficiência do sistema de vedação, assegurando uma resposta adequada mesmo em condições extremas de pressão.

A Figura 1-7 ilustra o resultado do aumento da pressão e da falha resultante da extrusão.

                Quando a tensão superficial do elastômero não consegue mais conter o fluxo, o material é expelido, fluindo para a passagem aberta ou folga. Esse processo é conhecido como escoamento e ocorre quando as forças externas superam a capacidade de retenção do elastômero.
          A montagem dos O-rings exige cuidados especiais para evitar falhas prematuras. O histórico destacado pelo autor menciona uma série de características das juntas O-ring que permanecem relevantes para os projetos de vedantes. Essas características são cruciais para garantir a eficácia e a durabilidade das juntas O-ring em diversas aplicações, enfatizando a importância de uma montagem adequada para evitar possíveis falhas.
  Vejam algumas das características mais gerais são listados como segue:
  1. Os selos, quando aplicados a pistões e cilindros estáticos, demonstram uma notável capacidade de garantir estanqueidade total, sendo capazes de resistir a pressões fluidas de até 5.000 psi (limite de pressão de teste). Essa eficiência de vedação é válida tanto em situações de pressão constante quanto em situações de pressão variável. Em outras palavras, esses selos podem assegurar uma vedação perfeita, independentemente de a pressão ser mantida de forma estável ou variável ao longo do tempo. Essa versatilidade os torna uma escolha confiável para uma ampla gama de aplicações, onde a eficácia na contenção de fluidos é crucial.
  2. É possível desenvolver vedações altamente eficazes para garantir uma vedação satisfatória entre pistões e cilindros alternativos, suportando pressões fluidas de até 5.000 psi. Contudo, é importante destacar que podem ocorrer pequenos vazamentos, em torno de algumas gotas por cem golpes, dependendo das propriedades do meio hidráulico em questão. Os O-rings também demonstram eficácia quando utilizados entre membros giratórios, proporcionando resultados semelhantes. Em todos esses cenários, é crucial manter a velocidade de fricção da superfície em níveis baixos para garantir um desempenho consistente e eficiente. Essa abordagem torna esses selos adequados para uma variedade de aplicações em que a contenção de fluidos é fundamental.
  3. Um único O-ring é capaz de proporcionar vedação eficiente quando sujeito a pressões alternadas de ambos os lados. Entretanto, em situações de carga intensa ou utilização sob condições adversas, é possível estender a vida útil do selo ao projetar o mecanismo de modo que cada selo seja submetido a pressão em apenas uma direção. Embora seja uma prática comum dispor as vedações em série como uma medida de segurança adicional, é importante ressaltar que, nesse arranjo, a primeira vedação exposta à pressão assumirá a carga total. Essa estratégia visa aprimorar a resistência e durabilidade do sistema de vedação, especialmente em ambientes desafiadores.
  4. As vedações do anel em “O-ring” necessitam ser comprimidas radialmente entre a parte inferior da ranhura da vedação e a parede do cilindro para garantir uma efetiva ação de vedação. Embora essa compressão possa ocasionar um leve movimento de rotação do selo em sua ranhura em condições específicas de movimento do pistão, é fundamental destacar que essa ação de rolagem não é essencial para o funcionamento normal das vedações. Em resumo, a compressão radial é o aspecto crucial para assegurar a vedação adequada, independentemente do movimento de rotação ocorrer ou não durante a operação padrão das vedações.
  5. Em vedações de anel em “O”, tanto em situações estáticas quanto dinâmicas e sob alta pressão, a extrusão do material da vedação na folga entre o pistão e o cilindro representa a principal causa de falha. Os fatores críticos que influenciam a ocorrência da extrusão incluem a pressão do fluido, a dureza e resistência do selo, bem como a folga entre o pistão e o cilindro. Esses elementos desempenham um papel crucial na integridade e eficácia das vedações, sendo essencial considerar e controlar esses parâmetros para evitar falhas prematuras e garantir o desempenho adequado em ambientes de alta pressão.
  6. As vedações dinâmicas estão sujeitas a possíveis falhas devido à abrasão contra as paredes do cilindro ou do pistão. Para garantir uma vida útil prolongada da vedação, é imperativo polir as superfícies de contato. Selos móveis que atravessam portas ou enfrentam irregularidades de superfície enquanto sob pressão hidráulica tendem a ser cortados ou desgastados rapidamente, levando eventualmente à falha. Portanto, a preparação adequada das superfícies de contato é crucial para minimizar o desgaste e garantir um desempenho duradouro das vedações dinâmicas em sistemas hidráulicos.
  7. A geometria específica da ranhura da vedação não é crucial, contanto que proporcione uma compressão adequada da vedação entre a parte inferior da ranhura e a parede do cilindro. Além disso, é essencial que a configuração da ranhura permita o fluxo adequado do material comprimido, evitando que a vedação fique rigidamente confinada entre as superfícies de metal. Nesse contexto, a ênfase recai na eficácia da compressão e na garantia de que o material da vedação possa se movimentar conforme necessário para otimizar a vedação, sem restringir sua flexibilidade.
  8. O impacto das variações de temperatura, variando de +18 °C a +121 °C (-65 °F a +250 °F), no desempenho dos anéis de vedação está intrinsecamente ligado ao tipo de material utilizado na fabricação das vedantes. A borracha sintética, por exemplo, pode ser formulada para suportar temperaturas extremas, tanto altas quanto baixas, ou para resistir a exposições esporádicas a amplas variações de temperatura. Em ambientes de temperaturas extremamente baixas, as vedações podem tornar-se frágeis, mas recuperarão sua flexibilidade normal sem danos quando aquecidas novamente.É crucial observar que a exposição prolongada a calor excessivo pode resultar em endurecimento permanente, frequentemente comprometendo a utilidade do selo. O coeficiente de expansão térmica da borracha sintética geralmente é suficientemente baixo para evitar complicações no design devido a mudanças de temperatura. No entanto, é importante ressaltar que essa consideração pode não ser universal para todos os compostos de elastômero, exigindo uma avaliação específica do material em questão
  9. As vedações de anel em O são notáveis por sua confiabilidade, impulsionada pela combinação de simplicidade e robustez. Em aplicações estáticas, essas vedações conseguem conter alta pressão, mesmo em presença de superfícies de vedação levemente irregulares, cortes ou lascas nas próprias vedações. Notavelmente, mesmo quando danificadas ou excessivamente desgastadas, os selos proporcionam uma medida de restrição de fluxo, tornando-os úteis em situações de emergência. A falha iminente se torna evidente por meio de vazamentos graduais, permitindo uma identificação precoce de problemas e contribuindo para a segurança operacional.
  10. O custo das vedações de anel em O, juntamente com os custos de usinagem necessários para integrá-las em projetos de sistemas hidráulicos, é, no mínimo, tão acessível quanto qualquer outro tipo confiável de vedação. Uma vantagem adicional é a capacidade dos anéis de vedação de serem esticados em diâmetros consideráveis para facilitar a instalação, eliminando a necessidade de ferramentas de montagem especiais. Essa combinação de eficiência econômica e praticidade torna as vedações de anel em O uma escolha atrativa para uma variedade de aplicações em sistemas hidráulicos.
  11. É possível selar câmaras irregulares, tanto em instalações fixas quanto em peças móveis, utilizando vedações de anel em O. Essa capacidade de adaptação torna essas vedações extremamente versáteis, permitindo a sua aplicação em uma variedade de configurações, independentemente da complexidade ou irregularidade das câmaras a serem vedadas. Essa flexibilidade confere uma solução eficaz para atender às necessidades de vedação em diversas situações e ambientes operacionais.

Como construir um O-ring

As limitações no uso de O-rings são cruciais a serem consideradas, uma vez que essas vedantes, embora versáteis, não são uma solução universal para todos os desafios de vedação, especialmente em aplicações hidráulicas. Foi discutido anteriormente que esses anéis de vedação apresentam limitações específicas, como desempenho inadequado em condições de alta temperatura, altas velocidades de fricção, exigências de passagem por portas de cilindros e grandes folgas de eixo.

Ignorar essas limitações pode resultar em um desempenho deficiente da vedação. Em contrapartida, em configurações adequadas, como em anéis de vedação tipo “LIP”, conexões flexíveis, vedações de flanges e acessórios de tubulação, os O-rings têm sido amplamente aceitos em projetos hidráulicos, proporcionando um serviço longo e confiável.

É importante ressaltar que embora os O-rings sejam considerados para a maioria das aplicações de vedação, há exceções a serem observadas: A. Velocidades rotativas superiores a 3000 rpm de velocidade de contato. B. Ambientes completamente incompatíveis com qualquer material elastomérico. C. Estruturas inadequadas para suportar algo além de uma junta plana.

Essas condições específicas devem ser cuidadosamente avaliadas ao escolher os O-rings como solução de vedação, garantindo um desempenho eficaz e duradouro em ambientes e aplicações específicos.

Curiosidade:  Como O-ring é fabricado;

A produção de O-rings envolve um processo meticuloso para garantir a qualidade e a eficácia dessas peças cruciais. Inicialmente, é escolhido um elastômero adequado, que pode variar de borrachas sintéticas a compostos de silicone, dependendo dos requisitos específicos da aplicação.

O material selecionado é então processado e misturado com aditivos para conferir propriedades desejadas, como resistência à temperatura, flexibilidade e durabilidade. Essa mistura resultante é extrudida para formar um cordão contínuo do material elastomérico.

Em seguida, o cordão é cortado em segmentos precisos, formando os anéis individuais. Para garantir uniformidade e consistência, esses segmentos são frequentemente vulcanizados em moldes específicos, onde são expostos a calor e pressão controlados para promover a cura do elastômero.

Após a vulcanização, os O-rings são inspecionados quanto a defeitos, dimensões e propriedades físicas. Testes de qualidade são conduzidos para verificar a resistência à compressão, elasticidade e outras características críticas.

Finalmente, os O-rings aprovados são embalados e prontos para serem implementados em uma variedade de aplicações, desde sistemas hidráulicos até componentes industriais, desempenhando um papel vital na vedação eficaz de fluidos e gases. Este processo rigoroso assegura que cada O-ring atenda aos padrões de desempenho e confiabilidade exigidos nas mais diversas indústrias.

 Como  selagem de bomba funciona
Ferramentas para encontrar diametro correto de O-ring.