Elementos de Máquinas 1

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Professor: Thiago Cordeiro
Elementos de Máquinas
✓Elementos comuns e suas aplicações – Pinos, roscas, parafusos, porcas,
travas, anéis elásticos, chavetas, molas, arruelas, rebites.
✓Elementos de vedação: Retentores, anéis de vedação. Juntas, gaxetas,
selos mecânicos.
✓Elementos de Transmissão: Polias, correias, correntes, engrenagens,
acoplamentos, freios e embreagens, Princípios e relação de transmissão.
✓Noções de Alinhamento de Máquinas Rotativas.
Conteúdo
Elementos constituintes de Máquinas e 
Equipamentos
HISTORICO DA MANUTENÇÃO
MANUTENÇÃO INDUSTRIAL
•HISTÓRICO
•A Evolução da Manutenção nos Países
•Industrializados Introduziu Novos
•Conceitos Sobre
•MANUTENÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
MANUTENÇÃO
•É UM CONJUNTO DE ATIVIDADES TÉCNICAS E
•
•ADMINISTRATIVAS CUJA FINALIDADE É CONSERVAR 
•
•OU RESTITUIR A UM ÍTEM AS CONDIÇÕES QUE LHE
•
•PERMITAM REALIZAR SUA FUNÇÃO.
•ABRAMAN/ 1996
COMBINAÇÃO DE TODAS AS TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO,
INCLUINDO AS DE SUPERVISÃO, 
•DESTINADAS A MANTER OU RECOLOCAR UM ÍTEM EM UM 
•ESTADO NO QUAL POSSA DESEMPENHAR UMA FUNÇÃO 
•REQUERIDA. A MANUTENÇÃO PODE INCLUIR UMA 
•MODIFICAÇÃO DE UM ÍTEM.
•ABNT - NBR - 5462/1994
O desafio do profissional de manutenção, consiste em conhecer os
princípios e fundamentos do objeto do seu trabalho, os instrumentos e
seus componentes, para de posse destes conhecimentos, poder
executar melhor e com mais segurança suas atividades.
Elementos de Máquina
Os elementos de máquina, são subdivididos em três grandes
grupos:
• Os elementos de Fixação,
• Transmissão e Vedação.
• Iremos ver agora cada grupo e suas particularidades.
Elementos de Máquina
Grupo 1
Elementos de Fixação
10
Aplicação dos Materiais
nos Elementos de fixação
Para Parafusos e Porcas
Materiais de Construção Mecânica
Aplicações
11
12
Dispositivos rosqueados geram tensão por causa do seu
formato único:
=
O giro da rosca cria uma vantagem 
mecânica extraordinária
A rosca de um parafuso é como um 
plano inclinado contínuo
13
Joseph WhitworthUm parafuso 
antes de 
1840
O perfil da rosca, 
segundo Whitworth 
1841
Visão Histórica - Whitworth
14
William Sellers
Visão Histórica - Sellers
O perfil da rosca, 
segundo Sellers 
1864
15
Visão Histórica – Roscas Internacionais
Perfis de Rosca -
Unificado e ISO
TANTO AS ROSCAS MÉTRICA (ISO) QUANTO AS DE 
POLEGADAS (UN) SÃO BASEADAS NO PADRÃO GERAL DE 60°
16
Rosca - Terminologia
• Passo no UN: “filete por polegada” (em inglês, tpi)
• Passo na rosca ISO: “mm de crista para crista”
Passo
Crista
Raíz
Ângulo
Passo/2
Maior 
Diâmetro
Menor 
Diâmetro
Diâmetro 
do Passo
17
Roscas Passo Largo (NC) 
e Passo Curto (NF)
Rosca UNF
Rosca UNC
O diâmetro e o passo definem o 
tamanho básico de uma rosca.
Exemplo de rosca por polegada: 1- 8 UN
Exemplo de rosca métrica: M24 x 3
Comprimento
Cabeça
Corpo Rosca
D
iâ
m
e
tr
o
18
Área de Esforço da Rosca
Segmento 
Rosqueado
Diâmetro?
Diâmetro de Esforço
Diâmetro do Passo
Menor Diâmetro
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Grau de Força dos Parafusos
Bilhões de parafusos são
fabricados por ano. Para
permitir a padronização, os
parafusos são normalmente
produzidos para atender
especificamente à um Grau
(dispositivos de polegada) ou
à uma Classe (dispositivos
métricos).
Duas exigências principais
que indicam a força de um
material são as forças de
escoamento e de tensão.
20
Deformação
Elástica
Plástica
EscoamentoC
a
rg
a Força de 
Tensão
Medida
Deflexão
21
Comprimento L
C
a
rg
a
Deflexão
22
• Para uma discussão mais detalhada sobre a curva de 
esforço/deformação e suas implicações.
Escoamento
limite de proporcionalidade
limite elástico
esforço de escoamento
limite de esforço
fratura
Endurecimento 
por deformação
Limite de esforço
Força de fratura
Esforço de 
escoamento
Limite de 
proporcionalidade
Comportamento 
elástico
Comportamento plástico
deformação
esforço
Extrusão
23
Parafusos métricos
A força deste parafusos é especificada
por uma classe, a qual define todas as
propriedades físicas por eles exigidas
(ex: 8.8 mais comum).
As duas classe típicas na engenharia
mecânica são a 8.8 e a 10.9, sendo a
segunda 30 % mais forte que a primeira.
24
Parafusos de polegadas
SAE
Grau 8
Grau 5
ASTM B7
Tipicamente
usados em
engenharia
mecânica
Tipicamente
usados na
indústria de 
petróleo, gás
e energia
25
F
o
rç
a
 d
e
 E
s
c
o
a
m
e
n
to
 (
N
/m
m
²)
F
o
rç
a
 d
e
 E
s
c
o
a
m
e
n
to
 (
k
s
i)
26
SAE Grau 5
Marcas nos parafusos
SAE Grau 8
ISO Classe 8.8
ASTM B7
27
Marcas de Identificação 
do Grau (‘Grade’) 
Comuns nos EUA
28
Porcas
Porcas e parafusos são projetados tal que os parafusos 
quebrem primeiro devido a uma súbita fratura por tensão, 
ao invés de quebrarem devido ao espanamento da rosca.
Este espanamento é gradual e pode levar um produto 
defeituoso a ser posto em serviço.
Porcas estão sempre sob 
compressão e geralmente falham 
devido ao espanamento da rosca. 
Rosca espanada da porca 
sobre a rosca do parafuso.
29
Força da Porca
Para prevenir espanamento, é 
necessário combinar 
corretamente a força da porca 
com a do parafuso.
Em geral, uma porca SAE grau 
5 é usada com um parafuso 
SAE grau 5, uma porca grau 8 é 
usada com um parafuso grau 8, 
e assim por diante.
Para parafusos métricos, uma 
porca de classe 8 é usada com 
um parafuso de classe 8.8.
30
Marcas nas Porcas
Marcas nas porcas indicam a sua força.
Porcas SAE apresentam marcas cuja posição 
angular relativa indica sua força.
Marcas nas porcas métricas indicam sua classe.
SAE 
Grau 5
SAE 
Grau 8
Classe 8
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Arruelas
São normalmente usadas sob a cabeça dos parafusos ou sob as 
faces das porcas. Seus objetivos são:
◼ Proteger a face da junta contra danos (ex. absorção)
◼ Fornecer uma superfície dura com um coeficiente de atrito 
consistente
◼ Espalhar a carga sobre uma área maior (isso aumenta a rigidez 
da junta)
Incrustrações numa arruela ‘macia’
Para atender aos seus objetivos, uma 
arruela tem que ter um corpo todo duro 
(não apenas a superfície), para se 
equivaler aos parafusos e porcas.
32
Estes dispositivos têm sido 
usados por mais de um 
século, mas normalmente 
não em aparafusamento de 
flanges – por que?
Uso de Travas em Juntas Aparafusadas
Contra porca 
1866
Contra porca 
1875
Porca de expansão 1871
33
Pesquisas
mostram que as 
cargas de 
cisalhamento
dinâmicas
causam
vibrações que 
afrouxam o 
parafusos.
Cargas de 
Cisalhamento
dinâmicas são
normalmente baixas
em juntas flangeadas.
Mudanças de pressão em tubulações podem levar a cargas 
axiais, mas normalmente não a cargas de cisalhamento; do 
contrário haveria danos à junta de vedação.
Aparafusamento de Flanges
Carga de 
Cisalhamento 
Dinâmica
34
Juntas aparafusadas submetidas à cargas de cisalhamento
Em 1969, Gerhard Junker publicou 
seu estudo sobre as razões pelas 
quais porcas e parafusos se 
afrouxam.
A principal descoberta foi que 
dispositivos submetidos à pré-
cargas se afrouxam devido à 
rotação que ocorre tão logo haja 
movimento entre as roscas e entre 
as superfícies de apoio das porcas 
e parafusos e o material apertado.
35
As máquinas Junker de Teste de Vibração
Junker projetou uma 
máquina que permite avaliar
a eficiência de um método de 
travamento dos dispositivos
de aperto.
Exemplos de máquinas de teste 
projetadas por Junker
36
Junker e outros 
pesquisadores
demonstraram que alguns
métodos populares de 
travamento são
ineficientes. Como 
exemplo, arruelas
helicoidais têmse 
mostrado muito
ineficientes em termos de 
resistência à vibração.
Resultados de testes de vibrações 
transversais para mecanismos de travamento
Parafuso com 
cabeça hexagonal
Arruela 
helicoidal
T
e
n
s
ã
o
 d
o
 p
a
ra
fu
s
o
 (
%
 d
e
 i
n
s
ta
la
ç
ã
o
)
Nº de
ciclos
37
Responda corretamente a essas perguntas para ter certeza que 
entendeu bem os aspectos básicos dos dispositivos de aperto
38
TESTE 
1. Pode-se usar parafusos de grau diferente num mesmo 
flange desde que a tensão não exceda o ponto de 
escoamento do parafuso menos forte. (V / F)
2. É possivel usar com segurança uma porca grau 5 com um 
parafuso grau 8? Por que?
3. Cite 3 vantagens de usar uma arruela rígida sob uma 
porca: 
_________________ __________________ ______________
4. Roscas métricas atualmente são muito usadas em 
todo o mundo. Qual a mais comum, a da série NC ou da 
série NF?
39
5. No sistema métrico, um parafuso M45 corresponde:
A. A um diâmetro de 45 mm B. A um soquete tamanho 45 mm
C. A um pt de escoamento D. Nenhuma das anteriores
de 45 N-m
6. Cite os nomes das partes da rosca abaixo:
Diâmetro
Parafusos e Porcas
Exercícios resolvidos
Rosca métrica triangular (normal e fina)
FÓRMULAS
• ângulo do perfil da rosca:
• a = 60º .
• diâmetro menor do parafuso (Æ do núcleo):
• d1 = d - 1,2268P.
• diâmetro efetivo do parafuso (Æ médio):
• d2 = D2 = d - 0,6495P.
• folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso:
• f = 0,045P.
• diâmetro maior da porca:
• D = d + 2f .
• diâmetro menor da porca (furo):
• D1= d - 1,0825P.
• diâmetro efetivo da porca (Æ médio):
• D2= d2.
• altura do filete do parafuso:
• he = 0,61343P .
• raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso:
• rre = 0,14434P.
• raio de arredondamento da raiz do filete da porca:
• rri = 0,063P
Rosca witworth (triangular normal e fina)
FORMULÁRIOS
• a = 55º
• P =1
• nºde filetes
• hi = he = 0,6403 · P
• rri = rre = 0,1373 · P
• d = D
• d1 = d - 2he
• D2= d2 = d - he
ROSCAS
•Rosca métrica normal
•Exemplo - Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1) para 
uma rosca de
•diâmetro externo (d) de 10 mm e passo (p) de 1,5 mm.
•Cálculo: d1 = d - 1,2268 · P
RESOLUÇÃO
• Substituindo os valores dessa fórmula:
• d1 = 10 - 1,2268 · 1,5
• d1 = 10 - 1,840
• d1 = 8,16 mm
• Portanto, o diâmetro menor da rosca é de 8,16 mm.
ROSCAS
Calcular o diâmetro efetivo de um parafuso (Æ médio) com rosca
métrica normal, cujo diâmetro externo é de 12 mm e o passo é de
1,75 mm.
Fórmula: d2 = d - 0,6495 · P
RESOLUÇÃO
Substituindo os valores desta fórmula:
d2 = 12 - 0,6495 · 1,75
d2 = 12 - 1,1366
d2 = 10,86 mm
Portanto, a medida do diâmetro médio é de 10,86 mm.
ROSCAS
Calcular a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso 
cujo diâmetro maior (d) é de 14 mm e o passo (p) é de 2 mm.
Fórmula: f = 0,045 · P
RESOLUÇÃO
Substituindo os valores:
f = 0,045 · 2
f = 0,09 mm
Portanto, a folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete 
do parafuso é de 0,09 mm.
ROSCAS
Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica
normal, cujo diâmetro maior do parafuso é de 8 mm e o passo é
de 1,25 mm.
Fórmula: D = d + 2f
Calcula-se, primeiro o valor de f cuja fórmula é f = 0,045 · P.
RESOLUÇÃO
Portanto: f = 0,045 · 1,25
f = 0,05625
Substituindo os valores de f na fórmula:
D = 8 + 2 · 0,056
D = 8 + 0,112
D = 8,11 mm
Portanto, o diâmetro maior da porca é de 8,11mm.
ROSCAS
Calcular o diâmetro menor de uma porca com rosca métrica
normal cujo diâmetro maior do parafuso é de 6mm e o passo é
de 1 mm.
Fórmula: D1 = d - 1,0825 · P
RESOLUÇÃO 
Substituindo os valores:
D1= 6 - 1,0825 · 1
D1= 6 - 1,0825
D1 = 4,92 mm
Portanto, o diâmetro menor da porca é de 4,92 mm.
ROSCAS
Calcular a altura do filete de um parafuso com rosca métrica
normal, com diâmetro maior de 4 mm e o passo de 0,7 mm.
Fórmula: he = 0,61343 · P
RESOLUÇÃO
Substituindo os valores:
he = 0,61343 · 0,7
he = 0,43 mm
Portanto, a altura do filete do parafuso é de 0,43mm.
ROSCAS MÉTRICAS TRIAGULARES
Calcular o diâmetro menor de um parafuso (d1), sabendo que o 
diâmetro maior é de 10 mm e o passo é de 0,75 mm.
Fórmula: d1 = d - 1,2268 · P
RESOLUÇÃO
Substituindo os valores:
d1 = 10 - 1,2268 · P
d1 = 10 - 0,9201
d1 = 9,08 mm
Portanto, o diâmetro menor do parafuso é de 9,08 mm.
ROSCAS MÉTRICAS TRIAGULARES
Calcular a altura do filete de um parafuso (he) com rosca métrica
triangular fina com diâmetro maior de 8 mm e passo de 1 mm.
Fórmula: he = 0,61343 · P
RESOLUÇÃO
Substituindo os valores:
he = 0,61343 · 1
he = 0,61 mm
Portanto, a altura do filete é de 0,61 mm.
Pinos, Cavilha e Cupilhas
INICIAREMOS EM INSTANTES
Pinos e Cavilhas
Os pinos e cavilhas têm a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de 
máquinas, permitindo uniões mecânicas.
Pinos e Cavilhas
Os pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores:
• Utilização;
• Forma;
• Tolerâncias de medidas;
• Acabamento superficial;
• Material;
• Tratamento térmico.
Pinos
Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de
pinos, segundo sua função.
TIPO FUNÇÃO
Pino cônico Ação de centragem.
Pino cônico com haste roscada
A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada por simples 
aperto da porca.
Pino cilíndrico
Requer um furo de tolerâncias rigorosas e é utilizado quando são 
aplicadas as forças cortantes.
Pino elástico
Apresenta elevada resistência ao corte e pode ser ou pino tubular 
partido assentado em furos, ou com variação de diâmetro 
considerável.
Pino de guia
Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância entre os pinos 
deve ser bem calculada para evitar o risco de ruptura.
Pinos
Pinos
Pinos
Cavilhas
A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa 
recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos 
entalhes determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no 
furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo 
alargado.
Cavilhas
Tipos, normas e utilização
TIPO NORMA UTILIZAÇÃO
KS1 DIN 1471 Fixação e junção.
KS2 DIN 1472 Ajustagem e articulação
KS3 DIN 1473
Fixação e junção em casos de aplicação de forças variáveis e simétricas,
bordas de peças de ferro fundido.
KS4 DIN 1474 Encosto e ajustagem.
KS6 e KS7 Ajustagem e fixação de molas e correntes.
KS9 Utilizado nos casos em que se tem necessidade de puxar a cavilha do furo.
KS10 Fixação bilateral de molas de tração ou de eixos de roletes.
KS8 DIN 1475 Articulação de peças.
KS11 e
KS12
Fixação de eixos de roletes e manivelas.
KS4 DIN 1476 Fixação de blindagens, chapas e dobradiças sobre metal.
KS5 DIN 1477 Fixação de blindagens, chapas e dobradiças sobre metal.
KS7 Eixo de articulação de barras de estruturas, tramelas, ganchos, roletes e polias.
Cupilha
Cupilha (ou contra pino) é um arame de secção semi-circular, dobrado em 
modo de formar um corpo cilíndrico e uma cabeça.
Pino cupilhado
O pino cupilhado é utilizado como eixo curto para uniões articuladas e para 
suportar rodas, polias, cabos, etc.
Rebites
Os rebites são peças fabricadas de aço,alumínio, cobre e latão. Unem
rigidamente peças ou chapas metálicas, em estruturas metálicas, de
reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de transporte.
Rebites
Exemplo de aplicação 
de rebites.
Rebites
• Tipos, formas e aplicações
Rebites
Para especificar os rebites é necessário conhecer suas especificações:
– De que material é feito;
– O tipo de sua cabeça;
– O diâmetro do corpo;
– O comprimento útil.
Rebites
Processos de rebitagem.
– Processo manual – Esse tipo é feito a mão com pancadas 
no martelo.
– Processo mecânico – É feito por meio de martelo 
pneumático ou de rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas.
Rebites
Processo manual
Esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo. Antes de
iniciaro processo, é preciso comprimir as duas superfícies metálicas a
serem unidas. Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até
encorpar, isto é, dilatar e preencher totalmente o furo. Depois, com o
martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou seja, é martelado até começar a
se arredondar.
Rebites
Rebites
Processos mecânico
O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de
rebitadeiras pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a
um compressor de ar por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre
5 Pa 7 Pa, controlada pela alavanca do cabo.
Rebites
• Martelo Pneumático
• Rebitadeira Hidráulica
Rebites
Tipos de rebitagem
• Rebitagem de recobrimento
Na rebitagem de recobrimento, as chapas são apenas sobrepostas e
rebitadas. Esse tipo destina-se somente a suportar esforços e é empregado
na fabricação de vigas e de estruturas metálicas.
Rebites
• Rebitagem de recobrimento simples
É destinada a suportar esforços e permitir fechamento ou vedação.
É empregada na construção de caldeiras a vapor e recipientes de ar
comprimido. Nessa rebitagem as chapas se justapõem e sobre elas
estende-se uma outra chapa para cobri-las.
Rebites
• Rebitagem de recobrimento duplo
Usada unicamente para uma perfeita vedação.
É empregada na construção de chaminés e recipientes de gás para
iluminação. As chapas são justapostas e envolvidas por duas outras chapas
que as recobrem dos dois lados.
Rebites
Defeitos de Rebitagem
• Pelo mau preparo das chapas
• Furos fora do eixo, formando degraus;
• Chapas mal encostadas;
• Diâmetro do furo muito maior em relação ao do rebite.
• Pela má execução das diversas operações e fases de rebitagem
• Aquecimento excessivo do rebite;
• Rebitagem descentralizada;
• Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça;
• O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação à espessura da 
chapa.
Rebites
Vantagens e Desvantagens
• As junções rebitadas são mais simples e baratas que as soldadas;
• Possibilitam um controle de qualidade mais simples que as soldadas;
• As junções rebitadas são mais pesadas e seu campo de aplicação não é
tão vasto quanto o das junções por solda;
• Acarretam uma redução da resistência do material da ordem de 13 a 42%,
devido à redução de área pela furacão para os rebites, contra uma redução
de 10 a 40% para as junções soldadas.
Rebites
Curiosidades
INICIAREMOS EM INSTANTES
Curiosidades – Parafusos 
Usando materiais reativos juntos
• Isto aqui é um assunto mais específico ao utilizar parafusos.
• Não é de conhecimento geral que certos metais, ao entrarem em
contato, acabam enfraquecendo sua resistência.
• Um exemplo disso é o aço inox e o alumínio: quando estão juntos e
um eletrólito é inserido (como a água salgada) elétrons são
transferidos, gerando instabilidade. Isso enfraquece os materiais,
deixando-os suscetíveis à corrosão. Esse processo é conhecido
como corrosão galvânica e deve ser evitado a todo o custo.
Blindagens
Vedações
Curiosidades – Rolamentos
Vedações e blindagens
Z
(RHP Z)
DU
(RHP RS)
Curiosidades – Rolamentos
Blindagem dupla = ZZ ou 2Z
Vantagens :
⚫ Grande disponibilidade
⚫ Baixo torque
⚫ Boa retenção da graxa
⚫ Boa resistência a contaminação
⚫ Excelente à alta velocidade
Curiosidades – Rolamentos Blindados
Vedação integral
• Quantidade correta de graxa
• Não contaminante.
• Ajuste correto da vedação
• Redução de preço
• Diminuição do espaço no 
labirinto
• Retenção de partículas para 
evitar contaminação interna Formas de barreiras físicas
Isto garante:
Formação como
um labirinto
Graxas auxiliam na :
Curiosidades – Rolamentos Vedados
Vedação com contato
• Grande disponibilidade
• Boa resistência à água
• Excelente retenção da graxa
• Excelente retenção contra 
contaminação
Restrições:
• Velocidade reduzida
• Temperatura máxima de 100 oC
Vedação dupla = DDU ou 2RS
Vantagens :
Curiosidades – Rolamentos
Vedação sem contato
• Baixo torque 
• Excelente à alta velocidade
• Vedação melhor que o tipo Z
Restrições:
• Temperatura máxima de 110°C
Vedação dupla = VV
Vantagens:
Curiosidades – Rolamentos
Vedação com contato mais leve
• Torque de partida aproximadamente
2 vezes menor que o DU
• Torque menor que o DU 
• Menor retenção da graxa
• Melhor resistência a contaminação
• Melhor à alta velocidade
Restrições:
• Temperatura máxima de 110°C
Vantagens em relação ao DU: -
Vedação dupla = DDW
Curiosidades – Rolamentos
Posso retirar as 
blindagens ou
as vedações
????
Curiosidades – Rolamentos
Análise ZZ x DDU
6203ZZ x 6203 DDU (posso substituir ??)
Rotação = 11.000 rpm
Temperatura de 70°C
Curiosidades – Rolamentos
Chavetas, Eixos, Acoplamentos
INICIAREMOS EM INSTANTES
97
CHAVETAS 
São elementos mecânicos utilizados para fixação de peças,
normalmente são fabricadas utilizando o aço como material. Sua forma, em
geral, é retangular ou semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um
eixo e de uma peça. Na figura abaixo observa-se a configuração de dois
elementos fixados por chaveta.
98
CHAVETAS 
Tipos de Chaveta
Chaveta de Cunha (ABNT-PB-121):
Empregada para unir elementos de máquinas que devem girar. Pode
ser com cabeça ou sem cabeça, para facilitar sua montagem e
desmontagem. Sua inclinação é de 1:100, o que permite um ajuste firme
entre as partes.
99
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta de Cunha (ABNT-PB-121):
Forças Atuantes
100
CHAVETAS
Havendo folga entre os diâmetros da árvore e do elemento movido, a
inclinação da chaveta provocará na montagem uma determinada
excentricidade, não sendo, portanto aconselhado o seu emprego em
montagens precisas ou de alta rotação
Tipos de Chaveta
Chaveta de Cunha (ABNT-PB-121):
101
CAHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Encaixada (DIN 141, 490 e 6883):
É a chaveta mais comum e sua forma corresponde ao tipo mais simples
de chaveta de cunha. Para facilitar seu emprego, o rasgo da árvore é sempre mais
comprido que a chaveta
Chaveta Meia-Cana (DIN 143 e 492):
Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de
1:100, com ou sem cabeça. Não é necessário rasgo na árvore, pois transmite o
movimento por efeito do atrito, de forma que, quando o esforço no elemento
conduzido é muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore
Chaveta Meia-Cana
102
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Plana (DIN 142 e 491):
É similar à chaveta encaixada, tendo, porém, no lugar de um rasgo na
árvore, um rebaixo plano. Sua inclinação é de 1:100 com ou sem cabeça.
Seu emprego é reduzido, pois serve somente para a transmissão de
pequenas forças
103
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Tangencial (DIN 268 e 271)
É formada por um par de cunhas com inclinação de 1:60 a 1:100 em cada
rasgo. São sempre utilizados duas chavetas e os rasgos são posicionados a 120°.
A designação tangencial é devido a sua posição em relação ao eixo. Por
isso, e pelo posicionamento (uma contra a outra), é muito comum o seu emprego para
transmissão de grandes forças, e nos casos em que o sentido de rotação se alterna .
104
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Transversal
Aplicada em uniões de órgãos que transmitem movimentos não só
rotativos como também retilíneos alternativos
Quando é empregada em uniões permanentes, sua inclinação varia
entre 1:25 e 1:50. Se a união necessita de montagens e desmontagens
freqüentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15
Veja o slide a seguir !!!
105
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Transversal
106
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Paralela (DIN 269):
É normalmente embutida e suas faces são paralelas, sem qualquer
conicidade. O rasgo para o seu alojamento tem o seu comprimento. As chavetas
embutidas nunca têm cabeça e sua precisão de ajuste é nas laterais, havendo
uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do
elemento conduzido
107
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta Paralela (DIN 269):
A transmissão do movimento e das forças é feita pelo ajustede suas
faces laterais com as do rasgo da chaveta. A chaveta paralela varia quanto à
forma de seus extremos (retos ou arredondados) e quanto à quantidade de
elementos de fixação à árvore.
Pelo fato de a chaveta paralela proporcionar um ajuste preciso na árvore
não ocorre excentricidade, podendo, então, ser utilizada para rotações mais
elevadas.
108
CHAVETAS
Tipos de Chaveta
Chaveta de Disco ou Meia-lua tipo Woodruff (DIN 496 e 6888):
É uma variante da chaveta paralela, porém recebe esse nome porque
sua forma corresponde a um segmento circular .
É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e
se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.
109
CHAVETAS
Tolerâncias para Chavetas
O ajuste da chaveta deve ser feito em função das características de
trabalho a que vai ser submetida.
A figura abaixo mostra os três tipos mais comuns de ajustes e
tolerâncias para chavetas e rasgos.
Comum em Bombas
110
CHAVETAS
Dados de Manutenção
Na substituição de chavetas é preciso considerar o acabamento
superficial, o ajuste e o arredondamento dos cantos para evitar força de atrito
excessiva. O estado dos canais de chaveta deve estar em boas condições,
principalmente quanto à perpendicularidade. Pois além do esforço de
cisalhamento as chavetas sofrem torção, esforço este que tende a virá-las em sua
sede (Figura (a))
Quanto à chaveta de cunha, outros cuidados na montagem devem ser
observados: uma tensão de aperto que não gere danos, fissuras (Figura (b)) ou
excentricidade, e deve ser feita uma proteção da parte saliente dessas peças para
evitar acidentes.
Quando for necessário construir canais de chavetas, as dimensões têm
de ser normalizadas e os cantos precisam ter raios para evitar concentração de
tensões (Figura (c)).
111
CHAVETAS
Dados de Manutenção
Na substituição de chavetas é preciso considerar o acabamento superficial, o
ajuste e o arredondamento dos cantos para evitar força de atrito excessiva. O estado dos
canais de chaveta deve estar em boas condições, principalmente quanto à
perpendicularidade. Pois além do esforço de cisalhamento as chavetas sofrem torção,
esforço este que tende a virá-las em sua sede (Figura (a))
Quanto à chaveta de cunha, outros cuidados na montagem devem ser
observados: uma tensão de aperto que não gere danos, fissuras (Figura (b)) ou
excentricidade, e deve ser feita uma proteção da parte saliente dessas peças para evitar
acidentes.
Quando for necessário construir canais de chavetas, as dimensões têm de ser
normalizadas e os cantos precisam ter raios para evitar concentração de tensões (Figura
(c)).
112
EIXOS
A função básica do eixo nas bombas centrifugas é transmitir o 
torque e o movimento de rotação fornecido pela maquina acionadora, para 
partida e operação da bomba.
O eixo suporta o rotor e outras peças girantes. Nas bombas horizontais, o 
eixo é uma peça única com diferentes diâmetros ao longo de toda sua 
extensão. Nas bombas verticais, geralmente, o diâmetro é único ao longo 
de todo o seu comprimento.
113
EIXOS
Deflexão
O eixo deve ser projetado com a robustez a fim de proporcionar a
menor deflexão possível.
Empeno e deflexão do eixo são as principais causas de redução da ida útil das
gaxetas, selos mecânicos e rolamentos.
A prática recomenda que a deflexão do eixo no trecho da caixa de
vedação seja inferior a 00,5mm.
A indústria de bomba adota as relações chamadas de índice
de deflexão ou índice de rigidez, como parâmetros de comparação de bombas
do mesmo tipo.
L = distancia do rolamento radial ao rotor (milímetro ou polegada);
D = diâmetro do eixo no trecho da caixa de vedação (milímetro ou polegada)
X = distancia entre rolamentos ( milímetros ou polegadas)
A relação é usada para eixos com rotor em balanço e a para eixos
com rotor entre mancais (figura abaixo 76)
/ e x. / 
/ e x. / / e x. / 
114
EIXOS
Recomendado : L3 / D4 ≤ 2,4
115
EIXOS
Recomendado : X . L2 / D4 ≤ 0,6
116
EIXOS
Tipos de Eixo
Eixos maciços: A maioria dos eixos maciços tem seção transversal circular
maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A
extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas. As arestas são
arredondadas para aliviar a concentração de esforços.
117
EIXOS
Tipos de Eixo
Eixos vazados: Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore
vazado para facilitar a fixação de peças mais longas para a usinagem. Temos
ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais
leves.
118
EIXOS
Tipos de Eixo
Eixos cônicos: Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que
possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico
e é firmemente presa por uma porca. Uma chaveta é utilizada para evitar a
rotação relativa.
119
EIXOS
Tipos de Eixo
Eixos roscados: Esse tipo de eixo é composto de rebaixos e furos roscados, o
que permite sua utilização como elemento de transmissão e também como
eixo prolongador utilizado na fixação de rebolos para retificação interna e de
ferramentas para usinagem de furos.
120
EIXOS
Tipos de Eixo
Eixos-árvore ranhurados: Esse tipo de eixo apresenta uma série de ranhuras
longitudinais em torno de sua circunferência. Essas ranhuras engrenam-se
com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas no eixo. Os
eixos ranhurados são utilizados para transmitir grande força.
121
EIXOS
Eixos-árvore estriados: Assim como os eixos cônicos, como chavetas,
caracterizam-se por garantir uma boa concentricidade com boa fixação, os
eixos-árvore estriados também são utilizados para evitar rotação relativa em
barras de direção de automóveis, alavancas de máquinas etc.
Tipos de Eixo
122
EIXOS
Manutenção dos Eixos e Árvores
A especificação do eixo ou da árvore é feita pelo projetista da máquina
que deve considerar vários fatores, tais como: carga, operação, material,
dimensionamento, tratamento térmico. Acabamento superficial e tolerâncias.
O projetista deve observar ainda que um eixo é um elemento elástico e
pode expandir e contrair devido às mudanças de temperatura.
Durante a usinagem de um eixo ou árvore devem se observar as
tolerâncias dimensionais, as tolerâncias de forma tais como ovalização,
conicidade e excentricidade, além do estado superficial, rebarbas raios e as
posições dos furos para lubrificação.
123
EIXOS
Durante a montagem o fator mais importante a ser observado é o
perfeito alinhamento do eixo ou da árvore, pois o desalinhamento provoca uma
rápida quebra por fadiga.
Na montagem de retentores, deve-se observar a posição e dimensões a fim de
evitar vazamento de óleo ou sulcos no eixo. Em gaxetas, o aperto deve ser o
suficiente para não provocar superaquecimento.
A limpeza é fundamental para evitar o desgaste por abrasão provocado
pela sujeira, e não devem ser esquecidos os cuidados com lubrificação.
Manutenção dos Eixos e Árvores
124
ACOPLAMENTOS
Acoplamento é um conjunto mecânico, constituído de elementos de
máquina, empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas
árvores ou eixos-árvore.
Emprega-se o acoplamento quando se deseja transmitir um momento
de rotação (movimento de rotação e forças) de um eixo motor a outro elemento
de máquina situado coaxialmente a ele
125
ACOPLAMENTOS
Principio de Atuação dos Acoplamentos
O momento de rotação (Md) é o produto da força (F) pela distância (L),
sendo calculada pela fórmula: Md = F . L
Para um mesmo momento de rotação a ser transmitido, a distância L é
menor em um acoplamento pela forma do que em um acoplamento por atrito,
pois F (Força) precisa ser menor em um acoplamento por atrito.
Podemos observar melhor através das figuras abaixo o comprimento L
e o momento de rotação (Md).
126
ACOPLAMENTOS
Acoplamento Rígido com Flanges Parafusados: Esse tipo de acoplamento
é utilizado quando se pretende conectar árvores, e é próprio para a
transmissão de grande potência em baixa velocidade.
Tipos
127
ACOPLAMENTOS
Tipos
Acoplamento com Luva de Compressão ou de Aperto: Esse tipode luva
facilita a manutenção de máquinas e equipamentos, com a vantagem de não
interferir no posicionamento das árvores, podendo ser montado e removido
sem problemas de alinhamento. Tais luvas devem ser construídas de modo
que não apresentem saliências ou que estas estejam totalmente cobertas,
para evitar acidentes. A união das luvas ou flanges à árvore é feita por
chaveta, encaixe com interferência ou cones.
128
ACOPLAMENTOS
Tipos
Acoplamento de Discos ou Pratos: Empregado na transmissão de grandes
potências em casos especiais, como, por exemplo, nas árvores de turbinas. As
superfícies de contato nesse tipo de acoplamento podem ser lisas ou
dentadas. Os eixos dos acoplamentos rígidos devem ser alinhados
precisamente, pois estes elementos não conseguem compensar eventuais
desalinhamentos ou flutuações. O ajuste dos alojamentos dos parafusos deve
ser feito com as partes montadas para obter o melhor alinhamento possível.
129
ACOPLAMENTOS
Acoplamentos Elásticos ou Permanentes Flexíveis:
Esses elementos tornam mais suave a transmissão do movimento
em árvores que tenham movimentos bruscos, e permitem o funcionamento do
conjunto com desalinhamento paralelo, angular e axial entre as árvores.
Tipos
130
ACOPLAMENTOS
Tipos
Acoplamento Elástico de Pinos: Os elementos transmissores são pinos de
aço com mangas de borracha.
131
ACOPLAMENTOS
Tipos
Acoplamento Perflex: Os discos de acoplamento são unidos perifericamente
por uma ligação de borracha apertada por anéis de pressão. Esse
acoplamento permite o jogo longitudinal de eixos.
132
ACOPLAMENTOS
Acoplamento Elástico de Garras: As garras, constituídas por tocos de borracha,
encaixam-se nas aberturas do contra-disco e transmitem o movimento de
rotação.
Tipos
133
ACOPLAMENTOS
Acoplamento Elástico de Fita de Aço: Consiste de dois cubos providos de
flanges ranhurados, nos quais está montada uma grade elástica que liga os
cubos. O conjunto está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e
de retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cabos e as tampas é
preenchido com graxa. Apesar de esse acoplamento ser flexível, as árvores
devem estar bem alinhadas no ato de sua instalação para que não provoquem
vibrações excessivas em serviço.
Tipos
134
ACOPLAMENTOS
Tipos: Acoplamento Elástico de Fita de Aço
135
ACOPLAMENTOS
Acoplamento de Dentes Arqueados: Os dentes possuem a forma ligeiramente
curvada no sentido axial, o que permite até 3 graus de desalinhamento angular.
O anel dentado (peça transmissora do movimento) possui duas carreiras de
dentes que são separadas por uma saliência central.
Tipos
136
ACOPLAMENTOS
Acoplamento Flexível Oldham: Permite a ligação de árvores com
desalinhamento paralelo. Quando a peça central é montada, seus ressaltos se
encaixam nos rasgos das peças conectadas às árvores. O formato desse
acoplamento produz uma conexão flexível através de ação deslizante da peça
central.
Tipos
137
ACOPLAMENTOS
Tipos
Acoplamentos Magnéticos
Os acoplamentos magnéticos são compostos de dois conjuntos rotativo de
magnetos permanentes separados por uma armadura estacionaria ( figura
abaixo). O conjunto de magnetos externos à armadura está montado no eixo que
se interliga com eixo da maquina acionadora; por isso, esse eixo é chamado de
eixo acionador.
O conjunto de magnetos internos à armadura está montado no eixo da bomba
propriamente dito, isto é, o eixo no qual está instalado o rotor. Este eixo,
chamado de eixo de torque, não ultrapassa a armadura, e, conseqüentemente,
dispensando o uso de gaxeta ou selo mecânico. A armadura funciona como
elemento estático de vedação do produto bombeado, tornando a bomba com
vazamento nulo.
138
ACOPLAMENTOS
Acoplamentos Magnéticos
Tipos
139
ACOPLAMENTOS
Embreagem de Roda-Livre ou Unidirecional: Cada rolete está localizado em um
espaço em forma de cunha, entre as árvores interna e externa. Em um sentido
de giro, os roletes avançam e travam o conjunto impulsionando a árvore
conduzida. No outro sentido, os roletes repousam na base da rampa e nenhum
movimento é transmitido. A embreagem unidirecional é aplicada em
transportadores inclinados como conexão para árvores, para travar o carro a
fim de evitar um movimento indesejado para trás.
Tipos
140
ACOPLAMENTOS
Manutenção de Acoplamentos
Para a manutenção dos acoplamentos é necessário considerar as
tensões a que estão sujeitos os acoplamentos: cisalhamento da chaveta,
compressão entre chaveta e árvore, compressão entre chaveta e flange,
cisalhamento do flange no cubo e compressão e cisalhamento das peças
transmissoras de torque.
Destes, o item mais vulnerável é o cisalhamento da chaveta, que não
deve ser superdimensionada sem um estudo apurado dos esforços
envolvidos. Pois se a chaveta cisalha com freqüência, o problema em geral
está na especificação do acoplamento ou em erros de montagem
(alinhamento, folga, etc.).
141
ACOPLAMENTOS
Manutenção de Acoplamentos
Os principais cuidados a tomar durante a montagem dos acoplamentos são:
•Colocar os flanges a quente, sempre que possível e não deixar a temperatura
exceder a 1350 C;
•Evitar a colocação dos flanges através de golpes, usar prensas ou dispositivos
adequados;
•O alinhamento das árvores deve ser o melhor possível apesar de serem usados
acoplamentos flexíveis, pois durante o serviço é que ocorrerão os
desalinhamentos a serem compensados;
•Considerar a possível dilatação axial das árvores que deve ser compensada
pela folga entre os flanges do acoplamento;
•Fazer a verificação da folga entre flanges, e do alinhamento e da
concentricidade do flange com a árvore;
•Certificar se todos os elementos de ligação estão bem instalados antes de
aplicar a carga.
142
ACOPLAMENTOS
Lubrificação de Acoplamentos
Os tipos de acoplamentos que requerem lubrificação, em geral, não
necessitam cuidados especiais. O melhor procedimento é o recomendado pelo
fabricante do acoplamento ou pelo manual da máquina. No entanto, algumas
características de graxas para acoplamentos flexíveis são importantes para uso
geral:
Ponto de gota – 150º C ou acima;
Consistência - NLGI nº 2 com valor de penetração entre 250 e 300;
Baixo valor de separação do óleo e alta resistência à separação por
centrifugação;
Deve possuir qualidades lubrificantes equivalentes às dos óleos minerais bem
refinados de alta qualidade;
Não deve corroer aço ou deteriorar o neoprene (material das guarnições).
Essas indicações são válidas para trabalhos em temperaturas
ambientes de: 18 a 66º C.
Elementos de Vedação
INICIAREMOS EM INSTANTES
144
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação é o processo usado para impedir a passagem, de maneira estática ou
dinâmica, de líquidos, gases e sólidos particulados de um meio para outro.
Por exemplo, consideremos uma garrafa de refrigerante lacrada. A tampinha
em si não é capaz de vedar a garrafa, sendo necessário um elemento contraposto
entre a tampinha e a garrafa de refrigerante impedindo a passagem do refrigerante
para o exterior e não permitindo que substâncias existentes no exterior entrem na
garrafa.
Os elementos de vedação atuam de maneira diversificada e são específicos
para cada tipo de atuação. Exemplos: tampas, bombas, eixos, cabeçotes de motores,
válvulas, etc.
145
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Anel “O” – O’ Ring
Os anéis “o” são peças moldadas em formato anelar, com secção
circular, e destinados a vedar dois elementos mecânicos.
Normalmente, os anéis “o” são instalados em ranhuras confeccionadas em
uma das peças a vedar.
Quando o anel “o”é submetido a aperto se deforma e transmite essa
pressão às superfícies a vedar. A pressão de vedação que sofre o anel “O” é
maior que a pressão do líquido aplicada. Em outras palavras: o material de
que é feito o anel comporta-se em serviço como se fora um fluido de
viscosidade extremamente alta e transmite por si próprio a pressão de
trabalho aos pontos que estão em contato.
Os anéis “o” geralmente são confeccionados de borracha ou de
materiais similares.
146
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
História do O’Ring
Emtermos de desenvolvimento humano em coisas da mecânica, o
O’Ring é um desenvolvimento relativamente recente. Em meados do século
XVIII, O’Rings de ferro fundido foram usados como vedantes em cilindros a
vapor. Mais tarde, no mesmo século, foi patenteado o uso de um O’Ring
resiliente em uma torneira. Neste caso, foi especificado um canal
excepcionalmente longo, devendo o O’Ring rolar durante o movimento entre as
partes.
O descobrimento da borracha nitrílica sintética (Buna-N) foi uma
importante contribuição para o desenvolvimento posterior do O’Ring. Por volta
de 1940, tornou-se urgente a necessidade de produção maciça para atender o
esforço de guerra, o que demandava estandardização, economia e
melhoramentos nos produtos e métodos de produção existentes.
Foi nesta oportunidade que iniciou-se uma grande expansão no uso
de O’Rings. Hoje o O’Ring é provavelmente o mais versátil dispositivo de
vedação conhecido.
147
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Geometria do O'Ring
148
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Princípios Básicos da Vedação com O’Rings
A vedação com O’Ring é um meio de fechar a passagem e prevenir uma
indesejável perda ou transferência de fluido.
A clássica vedação com O’Rings consiste de dois elementos, o próprio
O’Ring e o adequado alojamento ou canal para confinar o material elastomérico.
Toda a operação com fluidos caracteriza-se pela ausência, perda ou
transferência do mesmo. A prevenção dessa perda ou transferência pode ser
obtida de diversos modos: ligando, soldando ou confinando-se um material
macio entre as duas superfícies. Este último método, descreve o princípio do
projeto em que se baseia a operação de vedação com O’Rings.
149
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Função do O’Ring
O elastômero é confinado no alojamento, e forçado a moldar-se e
preencher as irregularidades da superfície das partes e qualquer folga existente,
criando dessa maneira entre as partes a condição de “folga zero”, promovendo
o efetivo bloqueio do fluido. A carga que força o O’Ring a amoldar-se é
fornecida mecanicamente pelo “aperto” gerado pelo desenho apropriado do
alojamento e do material selecionado, e pela pressão do sistema transmitida
pelo próprio fluido ao elemento de vedação.
De fato, podemos dizer que a vedação com O’Rings é “pressurizada”,
de modo que quanto maior a pressão do sistema, mais efetiva será a vedação,
até que os limites físicos do elastômero sejam excedidos, e o O’Ring comece a
ser extrudado através da folga entre as partes.
150
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com O’Rings em Aplicações Estáticas e Dinâmicas
As vedações com O’Rings geralmente são divididas em dois grupos :
Vedações Estáticas: não existe movimento relativo entre as superfícies.
Vedações Dinâmicas: devem funcionar entre peças cujas superfícies têm
movimento relativo entre si, tal como a vedação de pistões de cilindros
hidráulicos.
Dos dois tipos, a vedação dinâmica é a mais difícil, e requer seleção de
material e projeto mais cuidadoso.
O tipo mais comum de equipamento utilizando O’Rings como vedantes
em aplicações dinâmicas, são os de movimento recíproco como os cilindros
hidráulicos e peças similares.
151
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Outras Vedações Comuns feitas com O’Rings
Vedações Oscilantes: a peça interna ou externa do conjunto move-se
descrevendo um arco em relação à outra, girando uma das partes em
relação ao O’Ring.
152
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Outras Vedações Comuns feitas com O’Rings
Vedações Rotativas: são aquelas nas quais o elemento interno ou o externo do
conjunto gira em relação ao outro numa única direção.
153
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Outras Vedações Comuns feitas com O’Rings
Vedações de Face: são aquelas que utilizam um O’Ring pressionando-o contra a
face de contato de outra parte para fechar a passagem do fluido.
154
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Outras Vedações Comuns feitas com O’Rings
Vedações por Esmagamento: é uma variação da vedação de face, na qual o
O’Ring é literalmente esmagado num espaço com dimensões diferentes do
alojamento normal. Embora ofereça uma vedação eficiente, o O’Ring deve ser
trocado sempre que o conjunto seja aberto.
155
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Limitações no Uso de O’Rings
Muito embora os O’Rings ofereçam uma confiável e econômica
solução para os problemas de vedação hidráulica, eles não são a solução para
todos os problemas de vedação. Existem certas limitações de uso, entre elas a
alta temperatura, atrito em alta velocidade, furos de admissão de óleo dos
cilindros sobre os quais o vedante deva passar e folgas muito grandes. Os
O’Rings entretanto, podem ser considerados para todos os projetos de vedação
com exceção dos seguintes:
•Velocidade de rotação acima de 500 m/minuto.
•Ambiente (tipo de fluido e temperatura) incompatível com os elastômeros
disponíveis.
•Insuficiência de espaço disponível para sua colocação.
156
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Como especificar e pedir O’Rings
Quando você compra um O’Ring, o fabricante precisa saber o diâmetro
interno (DI), a seção transversal (W) e o composto (formulação do elastômero)
do qual ele deva ser feito. Essas três informações são suficientes para
descrever o O’Ring completamente.
157
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Conceitos
Borracha
Até a pouco tempo, quando todas as borrachas eram de origem natural, e
as sintéticas começaram a ser exploradas, tornou-se prática normal referir-se aos
materiais com propriedades físicas similares às da borracha natural, como
borrachas ou borrachas sintéticas.
Composto
É uma mistura a base de polímeros e outros produtos que formam a
borracha terminada. Mais precisamente, composto é uma mistura específica de
ingredientes para atender a determinadas características requeridas para otimizar
a performance do produto em serviço específico.
158
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Conceitos
Elastômero
Mais formalmente um elastômero é um material que pode ser, ou tendo sido
transformado para um estado exibindo pouca deformação plástica, recupera-se
rápida e quase completamente de uma força externa deformante, uma vez
esta eliminada. Tal material, antes de transformações é chamado matéria
prima ou borracha crua. Quando o alto polímero é convertido (sem a adição de
plastificantes ou outros diluentes), pelos meios apropriados a um estado
essencialmente não plástico, e testado à temperatura ambiente (15 a 32°C),
ele deve atender os seguintes requisitos para ser chamado de elastômero:
1. Não deve romper quando esticado a aproximadamente 100%.
2. Depois de esticado a 100% e mantido assim por 5 minutos quando relaxado,
deve retornar ao seu comprimento original com variação não superior a 10%.
159
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Características Físicas e Químicas
Alongament
o
Resistência ao Fluido Dureza
Deformação Permanente
Aperto ou Deflexão
Resistência a Ácidos
Contração
Resistência à Água e Vapor
160
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Exemplo :Deformação Permanente
161
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Elastômeros básicos mais comuns na fabricação dos O’Rings
Nitrílica (Buna N) ou "NBR"
Devido a sua excelente resistência aos derivados de petróleo e a
possibilidade de ser formulada para trabalho numa faixa de temperatura de - 54
à + 121°C, a Borracha Nitrílica é a mais utilizada nas aplicações industriais da
atualidade. Muitas das normas militares para lubrificantes e combustíveis,
especificam esse material como elastômero básico.
Poliacrílico ou "ACM"
Este material é resistente aos óleos e combustíveis de Petróleo. É
também inerte ao ataque do Ozônio, Oxidação e Luz Solar, combinando com
resistência ao trincamento.
Compostos feitos com base neste polímero são usados em serviço
contínuo com óleo quente. Trabalha com temperaturas na faixa de -18 à +177°C
e sua resistência ao ar quente é ligeiramente superior à das borrachas Nitrílicas,
mas o alongamento, a deformação permanente e a resistência à água são
inferiores a de muitos outros polímeros.
162
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Elastômeros básicos mais comuns na fabricação dos O’Rings
Fluorcarbono (Viton® Du’Pont) ou "FKM“
O elastômero de fluorcarbono foi introduzido em meados da décadade
50. Desde então seu uso tem crescido constantemente na indústria da vedação
onde ocupa lugar de grande importância. Devido ao largo espectro de sua
compatibilidade química e gama de temperatura de trabalho, o fluorcarbono é o
mais significante elastômero desenvolvido na história recente. Considera-se que
ele trabalha em temperaturas que variam de -29 à +204°C, mas ele pode ser
exposto a temperaturas de até +316°C por curto espaço de tempo.
Recomenda-se o uso de fluorcarbono para:
- Óleos de Petróleo:
- Lubrificantes de Di-Ester (MIL-L-7807, MIL-L-6085):
- Graxas e Fluidos de Silicone;
- Hidrocarbonetos Halogenados (Tetracloreto de Carbono, Tricloroetileno);
- Alguns fluidos à base de Éster-Fosfato;
- Ácidos.
163
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Policloropreno (Neoprene® Du’Pont) ou "CR“
O também chamado somente cloropreno pode ser formulado para
trabalhar a temperaturas de -54 à +150°C.
Muitos elastômeros são resistentes à deterioração pelo óleo de
petróleo ou pelo oxigênio, o cloropreno é excepcional pela sua resistência a
ambos. Este aspecto combinado com a gama de temperaturas de trabalho a
que ele resiste e seu baixo custo fazem desse elastômero uma excelente opção
no projeto de vedações.
Este elastômero também é especialmente indicado para vedações que
trabalhem em contato com água salgada.
Recomenda-se o uso de Cloropreno para:
- Fluidos Refrigerantes (Freons, Amônia);
- Óleos de Petróleo com alto ponto de Anilina;
- Ácidos brandos;
- Lubrificantes de Ester-silicato.
Elastômeros básicos mais comuns na fabricação dos O’Rings
164
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Silicone ou "SI“
Os silicones são um grupo de materiais elastoméricos obtidos do Silício,
Oxigênio, Hidrogênio e Carbono. Os silicones tem características pobres de tensão
de ruptura, alongamento e resistência à abrasão e rasgamento.
Compostos com boa característica de alongamento foram desenvolvidos,
porém, seu alongamento não se compara ao de outros compostos de borrachas
sintéticas.
O silicone mantem-se flexível a temperaturas de -114°C e resiste em altas
temperaturas de até +232°C em serviços contínuos. Em períodos curtos, ele tem
sido usado em temperaturas de até + 370°C.
Elastômeros básicos mais comuns na fabricação dos O’Rings
165
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
166
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Falhas em O’Rings
Extrusão - O Efeito da Pressão
Antes da pressurização, o O’Ring se aloja deformado entre as duas
superfícies. Ao ser pressurizado, o O’Ring atua como um fluido incompressível,
exercendo uma pressão sobre o alojamento, proporcional à pressão do
sistema. A altas pressões, uma grande quantidade de material é forçada a
entrar na folga, que por sua vez causa o dano ao O’Ring.
167
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Extrusão
Um anel anti-extrusão, colocado no lado não pressurizado do O’Ring,
evita que o mesmo seja introduzido na folga.
A extrusão se caracteriza por um descascamento, ou por “mordeduras”
na superfície do O’Ring, constituindo-se na causa mais freqüente de falha dos
O’Rings.
Falhas em O’Rings
168
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Extrusão
Falhas em O’Rings
169
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Para evitar essas falhas por extrusão as medidas corretivas são:
•Tolerâncias mais justas.
•Utilização de anel anti-extrusão
•Aumentar a dureza do O’Ring.
•Verificar e comprovar a compatibilidade com o fluido.
•Evitar a excentricidade.
•Reforçar os componentes dos equipamentos para evitar a dilatação e
contração por pressão (respiração).
•Manter os raios de cantos do alojamento dentro da faixa de 0,10 à 0,40 mm.
Falhas em O’Rings
Extrusão
170
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Deformação Permanente
A deformação permanente é a perda total ou parcial da memória
elástica de um elastômero, e é também uma das falhas mais freqüentes dos
O’Rings. Caracteriza-se por um duplo amassamento do O’Ring (radial ou axial)
que pode facilmente ser observado quando se desmonta o O’Ring.
Esse tipo de falha pode ser evitado tendo-se em conta os seguintes pontos:
•Seleção de um elastômero já com baixa deformação permanente.
•Seleção de um elastômero compatível com as condições de trabalho.
•Reduzir a temperatura do sistema que contém o O’Ring.
•Comprovar se o composto do O’Ring é adequado.
•Redimensionar o alojamento.
Falhas em O’Rings
171
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
O'Ring Retorcido ou Falha Espiral
Essa é outra falha típica dos O’Rings, provocada parcialmente por
deslizamento a seco. A superfície do O’Ring se caracteriza pela presença de
marcas em formato espiral que algumas vezes produz cortes profundos
causando a falha.
Falhas em O’Rings
172
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Falhas em O’Rings
O'Ring Retorcido ou Falha Espiral
As causas são:
• Peças excêntricas.
• Folgas grandes, o que significa que as partes móveis podem não estar
concêntricas com as partes estáticas.
•Acabamento superficial inadequado.
•Lubrificação pobre ou inexistente.
•Material do O’Ring muito “macio”.
•Movimento lento associado a curso longo (ruptura do filme de óleo).
•O’Ring enrolado no ato da montagem.
Essa falha pode ser evitada tomando-se as seguintes providências:
•Evitando-se a excentricidade.
•Melhorando o acabamento superficial.
•Utilizando um O’Ring mais “duro”.
•Melhorando a lubrificação (lubrificação interna ou canais de lubrificação).
•Reduzindo a deformação da seção transversal.
•Selecionando um vedante com outro perfil.
173
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Abrasão (Desgaste)
O desgaste é provavelmente o tipo de falha mais compreensível
nos elementos de máquinas com movimento recíproco, rotativo ou
oscilante. Para a compreensão desse tipo de falha há que se ter em conta
que o atrito é proporcional à deformação, e que a pressão aplicada e o
desgaste são proporcionais ao atrito, além de que o incremento da
temperatura também é proporcional ao atrito.
Montagem Inadequada
Mesmo que se cumpram todas as recomendações acima, ainda
podem ocorrer falhas. Muitas dessas falhas têm origem na fase da
montagem.
Falhas em O’Rings
174
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
As falhas de montagem podem ser facilmente ocasionadas por:
•Utilização de um O’Ring sub dimensionado (causando a falha por Efeito Joule
).
•O’Ring retorcido, “mordido” ou com cortes.
•Montagem sem dispositivos adequados.
•Montagem sem lubrificação.
•Montagem sem as devidas condições de limpeza.
Essas falhas de montagem podem ser evitadas:
•Eliminando os cantos vivos do alojamento.
•Chanfrando as bordas dos furos e eixos da montagem com ângulos entre 15° e
20°.
•Garantindo a devida limpeza das contra peças e dispositivos de montagem.
•Confirmando o código (tamanho) do O’Ring antes do mesmo ser instalado.
Falhas em O’Rings
Montagem Inadequada
175
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com Gaxetas
O trecho que eixo da bomba atravessa a carcaça está sujeito a
ocorrência de vazamento do produto bombeado ou infiltração de ar para dentro
da bomba.
Ocorrerá vazamento do produto bombeado se a pressão no interior da
bomba, nas vizinhanças do local em que o eixo atravessa a carcaça, for maior
que a pressão atmosférica. Caso contrário, isto é, se essa pressão for menor
que a atmosférica, então, haverá infiltração de ar para dentro da bomba.
Para que nenhum destes dois fatos venham a ocorrer, projeta-se, no
trecho em que o eixo atravessa a carcaça, um conjunto de elemento mecânicos
cuja função básica é impedir o vazamento de produto ou não permitir a
infiltração de ar para dentro da bomba, conforme o caso.
176
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Para que nenhum destes dois fatos venham a ocorrer, projeta-se,
no trecho em que o eixo atravessa a carcaça, um conjunto de elemento
mecânicos cuja função básica é impedir o vazamento de produto ou não
permitir a infiltração de ar para dentro da bomba, conforme o caso.
Essa parte constitui a vedação principal da bomba. Deve-se ter
bastante atenção em seu projeto e construção, pois pequenos defeitos
podem impedir o funcionamento satisfatório da bomba.
Vedação com Gaxetas
Gaxeta
As gaxetas são elementos pré-formados, de estrutura flexível,
empregados para impedir a passagem de um fluido ao longo de uma região.
As gaxetas são fabricadasem tiras e a maioria delas tem seção
quadrada. As tiras são cortadas e instaladas em volta do eixo. A ajustagem é feita
por compreensão resultante do aperto de uma peça chamada sobreposta ou
preme-gaxeta.
177
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com Gaxetas
178
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com Gaxetas
A fim de atender satisfatoriamente às condições operacionais, as gaxetas
devem ser:
• Bastante flexíveis para adaptar-se aos ajustes operacionais;
• Bem elásticas para absorver os movimentos radiais normais do eixo
girando;
• Não ter componente solúvel atacável pelo líquido bombeado;
• Não causar abrasão ou corrosão ao eixo ou a luva;
• Desgastar-se vagarosamente.
179
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com Gaxetas: Tipos
180
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Vedação com Gaxetas: Tipos
181
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Critérios seletivos de Gaxetas
A seleção de uma gaxeta abrange a determinação de sua bitola
dimensional e a escolha do estilo.
A determinação da bitola dimensional “b”, que indica a seção transversal
da gaxeta, é fácil. Basta proceder conforme o indicado a figura abaixo, medindo
os diâmetros “D” e “d” e tirando a média aritmética da diferença.
182
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
A seleção do estilo da gaxeta para determinado serviço exige o
conhecimento das condições hidráulicas e mecânicas dos equipamentos. Os
principais dados são:
Hidráulicos
-Líquido bombeado
-PH
-Contaminante
-Peso especifico
-Pressão
-Temperatura
Mecânicos
-Diâmetro da caixa
-Profundidade da caixa
-Diâmetro da luva
-Rotação máxima
-Material da luva
-Dureza do metal
Critérios seletivos de Gaxetas
183
GAXETAS
184
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Juntas de Vedação
A caixa de vedação independente é presa na carcaça da bomba por
meio de parafusos. Uma região anelar dessas peças fica submetida à
compreensão em decorrência da ação do aperto dos parafusos de fixação.
Como as superfícies em contato não são perfeitamente lisas, o líquido tende a
passar por essa região. Para solucionar este problema, instala-se entre as duas
superfícies metálicas uma peça de espessura delgada e confeccionada de
material compressível, chamada junta.
Os três principais tipos de juntas usadas em bombas centrifugas são:
- Compacta
- Encamisada
- Espirotálica
185
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
Os retentores, ou selos labiais, Oe selos de óleo, são vedadores
destinado a impedir a passagem de uma substancia entre um eixo rotativo e um
elemento mecânico estacionário.
Segundo o plano que atua, os retentores podem ser classificados em:
- Radiais
- Axiais
Nas bombas centrifugas é comum o uso de retentores radiais.
186
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
A maioria dos retentores radiais fabricados pela industria nacional
obedece as normas DIN 3760 e 3761.
187
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
188
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
Para aplicação dos retentores, o uso adequado do tipo de borracha é um
dos fatores fundamentais que garantem a eficiência dos retentores. Veja tabela
abaixo:
189
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
Efeito Hidrodinâmico
Existem nervuras na vedação principal, que funcionam como uma
bomba de sucção, rebombeando o fluído que, eventualmente, tenha
ultrapassado a vedação principal.
190
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
Tipos de Retentores Existentes
191
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
192
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
193
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
194
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
195
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
196
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
197
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
198
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
199
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
200
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
201
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
202
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
203
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
204
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Retentores
PRINCIPAIS FALHAS EM RETENTORES
205
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Muito se explora do fato de 69% das falhas de equipamentos
rotativos se darem por problemas de sistemas de selagem, mas pouco se fala
que 40% são por motivos operacionais, 24% por problemas mecânicos, 19%
pelo projeto dos planos API e apenas 9% por componentes dos selos
mecânicos.
Selos Mecânicos
206
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Como Trabalha um Selo Mecânico
As faces devem estar em contato todo o tempo, mantendo entre
elas um filme do líquido de selagem.
O conjunto flexível (componente que contém as molas) do selo
deve estar livre para oscilar axialmente para compensar desalinhamentos e
mover-se axialmente contra a luva para ajustar-se ao desgaste da face.
207
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Como Trabalha um Selo Mecânico
Planicidade
As faces do selo são planas com equivalência a uma banda de luz
0,0000116" (11,6 milionésimos de polegada ou ~ 0,0003 mm). Face espelhada
pode não significar planicidade.
Lubrificação das faces
Uma película do líquido de selagem preenche os poros e imperfeições
das faces (rotor e estator) proporcionando lubrificação e refrigeração.
A operação a seco de um selo convencional poderá destruí-lo em poucos
segundos ou comprometer sua estanqueidade para sempre.
208
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Simples (Single Seals)
Descrição
Um selo simples possui apenas um conjunto de faces em contato,
montado dentro da caixa de selagem. O selo está sendo lubrificado somente
pelo fluido bombeado.
Aplicação
Os selos simples (com vários projetos) utilizam líquidos limpos para
que possam proporcionar adequada lubrificação para as faces. Considerando
que o selo simples deixará passar pelas faces uma pequena quantidade do
produto não são recomendados para uso com fluidos letais, tóxicos,
carcinogênicos ou outros fluidos perigosos. De qualquer maneira deverão
atender as recomendações dos órgãos de controle ambiental, EPA, OHSAS e
outros.
209
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Simples (Single Seals)
210
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Caminhos de Vazamento
•Entre a sobreposta e a face da bomba, junta ou anel-o.
•Pela vedação do estator, anel-o.
•Pela vedação do rotor ou conjunto rotativo, anel-o.
•Entre as faces do selo rotor e estatua
Selos Simples tipo fole e mola
211
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Simples Externo de Molas e externo de Fole de Borracha
Selos Simples (Single Seals)
212
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Cartucho
Selos Simples (Single Seals)
213
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Duplos (Dual Seals)
Descrição
Um selo duplo é um selo que possui dois conjuntos de faces em
contato, podendo estar montados em serie, opostos ou face a face. O líquido
de barreira deverá operar sempre entre os dois conjuntos.
Áreas De Aplicação
Qualquer fluido que, por qualquer razão, não permita a adequada
lubrificação das faces de selagem pelo líquido bombeado. Fluidos ou vapores
que sejam perigosos, letais, tóxicos ou ambientalmente controlados.
214
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Duplos (Dual Seals)
Selos Duplo com Fluido Barreira e Selo Duplo Back to Back
215
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Selos Duplo Face to Face e Selo Dulo Face to Back
Selos Duplos (Dual Seals)
216
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Balanceamento
O Balanceamento de selos é uma das soluções para aplicações de altas
pressões e também baixos pesos específicos (densidade), pois o mesmo
consiste no princípio de diferença de áreas, área atuação da pressão na caixa e
força das molas e área de contato entre as faces, como mostrado na figura do
próximo slide.
217
ELEMENTOS DE VEDAÇÃOSelos Mecânicos
Notem que, e pressão que atua na área 1 (A1), quando projetada na
área 2 (A2), ou seja, na face de selagem tende a ser menor, quanto maior for
esta área. Para isso, é usada a equação, Pressão = Força / Área.
218
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 11
O que é?
•Flush do selo saindo da
descarga da bomba passando
por uma placa de orifício
•Plano de Flush padrão para
selos
Por que?
•Remoção de calor da caixa de
selagem
•Escorva da caixa de selagem
em bombas horizontais
•Aumento na pressão da caixa
de selagem e na margem de
vaporização do fluído
Onde?
•Aplicações gerais com fluídos
limpos
•Fluídos não polimerizantes
219
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 21
O que é?
•Flush vindo da descarga da
bomba passando por uma placa
de orifício e um trocador
de calor.
•O trocador de calor no Flush do
Plano 11 aumenta a remoção de
calor.
Por que?
•Resfriamento do selo.
•Reduzir a temperatura do fluído
para aumentar a margem de
vaporização do fluido.
•Redução da coqueificação.
Onde?
•Serviços de alta temperatura,
acima de 350 ºF (177 ºC).
•Água quente acima de 180 ºF
(80 ºC).
•Fluído limpo e não
polimerizante.
220
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 23
O que é?
•Circulação do Flush pelo
dispositivo de bombeamento
interno para o trocador de calor.
•Plano padrão de flush em
serviços com água quente
Por que?
•Resfriamento eficiente do selo
com pouco trabalho do trocador
de calor.
•Incremento da margem de
vaporização.
•Incrementar a capacidade de
lubrificação da água.
Onde?
•Serviço de alta temperatura,
hidrocarbonetos de alta
temperatura.
•Água de alimentação de caldeira
e água quente acima de 180 ºF
(80 ºC).
•Fluído limpo e não
polimerizantes.
221
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 32
O que é?
•Flush do selo fornecido por uma
fonte externa de fluído limpo.
Por que?
•Remoção de calor na caixa de
selagem.
•Remoção de sólidos e fluído de
processo da caixa de selagem.
•Aumento na pressão da caixa
de selagem e na margem de
pressão de vapor do fluído.
Onde?
•Fluídos sujos ou contaminados,
polpa e papel.
•Serviços com alta temperatura.
•Fluídos polimerizantes ou
oxidantes.
222
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 52
O que é?
•Circulação do fluído de barreira
despressurizado por um
reservatório.
•A circulação do fluído é feita por
um anel de bombeamento
montado no selo duplo.
Por que?
•O selo externo age como um
backup do selo primário.
•Índices de vazamento nulo ou
quase zero.
•Não pode haver contaminação
do fluído de processo pelo fluído
de barreira.
Onde?
•Usado em selos duplos e
despressurizados (Tandem).
•Fluídos com pressão de vapor
elevado e hidrocarbonetos leves.
•Fluídos perigosos ou tóxicos.
•Fluídos de transferência de calor.
223
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos: Planos de Selagem
Plano 62
O que é?
•Quench externo no lado
atmosférico do selo.
•Fluídos típicos do Quench, vapor,
nitrogênio ou água.
Por que?
•Previne o acumulo de sólidos
no lado atmosférico do selo.
•Previne cristalização.
Onde?
•Usado em selos simples.
•Fluídos oxidantes ou fluídos
que coqueificam.
•Hidrocarbonetos com alta
temperatura.
•Fluídos cristalizantes ou fluidos
que salinizam.
•Cáusticos.
•Fluídos resfriados a menos 32
ºF (0 ºC).
224
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Verificações Para Um Melhor Desempenho
9 de 10 falhas de selos e bombas são:
Erro de Operação
Falha de sistemas auxiliares
Erro de Manutenção
Falha dos equipamentos
225
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
Selo com respingo ou névoa de produto em operação
•Vaporização e expansão do produto através das faces do selo.
•Assegure-se que o produto bombeado mantenha-se no estado
líquido.
•Verifique os dados de balanço de projeto com o fabricante do selo.
•Obtenha leituras precisas da pressão na caixa de selagem, e da
temperatura e densidade do produto bombeado.
226
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
O selo vaza e congela a região da sobreposta
•Vaporização e expansão do produto através das faces do selo.
•Congelamento pode riscar as faces, especialmente sobre a face de
carvão; as faces do selo deveriam ser substituídas ou re-
lapidadas antes de nova partida após as condições de
vaporização terem sido corrigidas.
227
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
O selo goteja regularmente
•Primeiro determine o local do vazamento.
•Verifique se a sobreposta esta apertada adequadamente, isto pode
provocar vazamento ou deformação.
•As faces não estão corretamente planas.
•As vedações do rotor ou estator danificadas pela montagem ou pelo
uso
•Carvão quebrado, ou face estacionária ou rotativa arranhada
durante a instalação.
•Faces do selo riscadas por partículas estranhas entre elas.
•Vazamento de líquido sob a luva do eixo do equipamento.
•Acumulo de cristalização ou coque no lado externo da selagem
228
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
O selo assobia durante a operação
•Inadequada quantidade de líquido nas faces de selagem; um selo
que assobia é um selo que opera a seco, porém nem todo selo
que opere a seco assobia.
•Linhas de desvio para flushing pode ser necessária; se já existe uma
em uso, pode ser necessário aumentar o seu diâmetro para se obter
maior vazão.
229
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
Pó de carvão acumulando-se no lado externo da sobreposta
•Vaporização do líquido na caixa do selo ou ausência de lubrificação;
•Inadequada quantidade de líquido nas faces de selagem.
•Filme de líquido expandindo-se e vaporizando entre as faces do selo
e deixando resíduos que desgasta a face de carvão.
•Pressão na caixa de selagem muito alta para o tipo de selo e
produto.
230
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Análise De Problemas
O selo vaza, porém nada parece estar errado
•As faces não são planas; esta condição de não planicidade será
bastante óbvia ao se analisar o padrão de desgaste da face do selo,
com leitura ótica apropriada.
•Distorção da face por temperaturas localizadas, o que não pode ser
observado na manutenção a frio do selo.
•Tensão da tubulação distorcendo as faces da caixa de selagem; este
problema é encontrado usualmente no terminal de sucção das
bombas tipo overhung; o projeto e tamanho das bombas deste tipo
não tolerarão o peso ou desalinhamentos da tubulação de sucção
sobre a porção overhung (pendente); quando esta condição
existe, o desempenho do selo é definitivamente afetada.
231
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Tempo curto de vida do selo
•Produto abrasivo causa excessivo desgaste da face do selo; determine a
fonte deabrasivos; quando os abrasivos estão em suspensão no líquido,
uma linha de desvio para flushing, preferivelmente através da
sobreposta sobre as faces do selo, melhorará a situação mantendo as
partículas abrasivas movendo-se e evitando que haja sedimentação ou
acumulo na área de selagem.
•Quando os abrasivos estão se formando devido ao resfriamento e
cristalização ou solidificação parcial na área de selagem, uma linha aquecida
de flushing ajudará a introduzir circulação de produto para a cavidade do selo
à temperatura correta.
•Equipamento mecanicamente desalinhado.
•Verifique o equipamento para tensão indevida da tubulação, distorção sendo
passada para a área de selagem.
232
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
Tempo curto de vida do selo
•Selo mostra sinais de estar operando muito quente, linha de recirculação ou
desvio pode ser necessária, mudar plano para API para 21 ou 23.
•Verifique o possível atrito de algum componente do selo ao longo do eixo;
bucha estrangulada na sobreposta, pouca folga do diâmetro externo da
unidade rotativa com o furo da caixa de selagem, e o furo da sede (insert),
são alguns pontos que devem ser checados para esta condição.
•Todas as linhas de resfriamento conectadas.
•Desobstruir as linhas de água de resfriamento(formação de incrustações nas
camisas e linhas de resfriamento) para permitir o fluxo.
•Incremente a capacidade das linhas de resfriamento.
•Medir a temperatura de entrada e saída das áreas resfriadas para deduzir se
esta havendo resfriamento.
233
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos
PRINCIPAIS MODOS DE FALHA 
EM SELOS MECÂNICOS
234
Marca mais larga que o nariz da face 
Estacionária
• CAUSAS
• Desalinhamento em selo 
estacionário
• Valor do RUN-OUT 
superior ao especificado
• Deflexão do Eixo/ 
oscilação
ROTATIVA ESTACIONÁRIA
•SOLUÇÃO
•Verificar os Rolamentos
•Rever as Técnicas de 
Instalação
•Calcular o Fator L3/D4
235
Marca Descentralizada
• CAUSAS
• Run- Out fora do 
especificado
• Equipamento Operando 
fora da Curva
•SOLUÇÃO
•Verificar o Run-Out, valor 
fora do máximo especificado
•Rever Técnicas de Instalação
•Checar Perpendicularidade do 
Eixo/ Face do Espelho
CENTRALIZADA DESCENTRALIZADA
236
Marcas com Contato Parcial
• CAUSAS
• Distorção da Face no 
aperto,ou Pressão 
Excessiva
• Distorção devido aperto 
insuficiente na Sobreposta
•SOLUÇÃO
•Rever as Técnicas de 
Instalação
•Checar o aperto nos 
Parafusos da Sobreposta
•Rever as Condições 
Operacionais
237
Erosão ou Riscos
• CAUSAS
• Instalação em Ambiente Sujo
• Faces Abrindo por 
vibração,distorção causada 
por temperatura ou pressão.
• Sólidos entre os Anéis de 
Vedação ( faces )
RISCOS EROSÃO
•SOLUÇÃO
•Manter as Faces Pararelas
•Eliminar, vibração,flashing e 
falta de lubrificação.
•Utilizar fluido limpo API 32
•Controlar a Recirculação na 
Sucção
•Utilizar faces mais Duras
238
Perda de Material
• CAUSAS
• Faces Abrindo/ Flashing-
operando próximo ao ponto de 
Vapor
• Vibração
• Cavitação condição operacional
• Sobre pressão
• Produtos Endurecendo e soltando
•SOLUÇÃO
•Plano de Selagem adequado
•Verificar as Condições 
Operacionais
•Verificar se Produto não esta 
Flashiando entre as Faces
•Selo Operando Fora dos 
Parametros
239
Coqueamento e Cristalização
• CAUSAS
• Temperatura excessiva
• Fluido Contaminado ou Sujo
• Folga pequena da Caixa de 
Selagem
• Jaqueta de Resfriamento 
deficiente 
• Evaporação do fluido entre as 
faces
COQUEAMENTO CRISTALIZAÇÃO
•SOLUÇÃO
•Plano de Selagem 
adequado
•Verificar a sobre Carga 
de Temperatura do Fluido
•Operação dentro dos 
Limites do Selo
240
Fissuras por Super Aquecimento
• CAUSAS
• Falta de lubrificação
• Produto muito quente
• Limite de PV excedido 
das Faces
SOLUÇÃO
•Operar dentro dos Limites do 
Selo
•Eliminar as condições de 
operação sem Lubrificação
•Utilizar Plano de Selagem 
adequado
241
Formação de bolhas
• CAUSAS
• Excedendo os Limites do 
Material
• Flashiamento
• Excesso de temperatura, 
pressão e velocidade
• Uso de Carbono em Óleos 
(todos os tipos)
•SOLUÇÃO
•Usar a combinação 
SSC/TC para óleos
•Operar dentro dos 
limites do Selo
•Assegurar uma boa 
lubrificação para as 
Faces
242
Deformação do Elastômero
• CAUSAS
• Fora do Limite de 
Temperatura
• Incompatibilidade com o 
fluido,( ataque químico)
• Aquecimento excessivo devido 
a perda do fluido de barreira
•SOLUÇÃO
•Utilizar material do 
O’ring adequado
•Evitar situação de falta 
de lubrificação
•Uso de plano de selagem 
adequado
SEVERA SUAVE
243
Extrusão e Arrancamento
EXTRUSÃO ARRANCAMENTO
•CAUSAS
•Folgas excessivas
•Pressão excessiva
•O’ring muito macio
• Temperatura 
excessiva
•SOLUÇÃO
•Alterar projeto do selo
•verificar pressão real 
na caixa de selagem
•Melhorar plano de 
selagem
244
Explosão Descompressiva
•CAUSAS
•Ocorrência de bolhas de gás ou 
vapor do fluido de processo 
causando compressão no O’ring e 
com a descompressão instantânea, 
os gases se expandem causando 
ruptura do material
•SOLUÇÃO
•Utilizar material 
apropriado( material 
e dureza)
•Conhecer melhor as 
condições 
operacionais
245
Torção
•CAUSAS
•Ataque químico
•Temperatura limite do 
material excedida
•SOLUÇÃO
•Utilizar O’ring com 
material adequado
•Utilizar plano de selagem 
adequado
246
RISCOS
•CAUSAS
•Deflexão ou Run-Out do 
eixo
•Aglomeração de produto 
na caixa de selagem
•Contato entre as partes 
do selo ou c/ a bomba
•SOLUÇÃO
•Instalação 
adequada
•Verificar o Run-
Out e End-Play
•Aumentar as folgas 
da caixa des selagem 
247
CORROSÃO 
•CAUSAS
•Ataque Químico
•Temperatura 
excessiva 
acarretando maior 
índice de corrosão
•SOLUÇÃO
•Utilizar metal adequado
•Certificar-se de que a 
temperatura não esta 
afetando o metal
248
Achatamento dos Parafusos
•CAUSAS
•Movimento do selo sobre 
o eixo
•Uso incorreto do material 
do parafuso
• Variações de pressão
•SOLUÇÃO
•Utilizar parafuso 
endurecido
•Verificar dureza do eixo
•Certificar-se da não 
ocorrência variações e 
pressão
249
Trinca em Fole
•CAUSAS
•Pressão excessiva
•Corrosão pelo fluido
•Vibração excessiva
•Planos de selagem
•SOLUÇÃO
•Utilizar quench com dreno
•Previnir falta de 
lubrificação das faces
•Minimizar vibrações
250
Travamento
•CAUSAS
•Endurecimento do produto
•Produto sujo ou 
contaminado
•Folgas insuficientes na 
caixa
•SOLUÇÃO
•Aumentar a folga na 
caixa de selagem
•Utilizar flush 
compativel e limpo
•Conhecer as 
caracteristicas do 
fluido
251
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Labirinto de Vedação dos Mancais / Isoladores de Mancais
Os labirintos são peças constituídas de varias laminas dispostas uma
próxima da outra. Eles têm a finalidade de restringir a passagem de uma
substancia no trecho onde estão instalados.
Estas laminas tanto podem ser confeccionadas separadamente e
instaladas em peças estacionarias ou eixos rotativos, como também podem se
usinadas na própria peça. (Figura abaixo).
252
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Magnéticos para Mancais
Os selos magnéticos são vedadores dinâmicos que usam a força
magnética ar manter justapostas as faces de um anel estacionaria e outra
rotativo, ambos imantados.
Como exemplo um selo magnético fabricado pela Inpro Companies
Inc.quando a bomba está parada os magnetos se afastam; quando a bomba
está em operação os magnetos se atraem e permanecem juntos.
253
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Magnéticos para Mancais
254
ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Selos Mecânicos para Mancais
Polias e Correias
INICIAREMOS EM INSTANTES
256
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO
POLIAS E CORREIAS
As polias são peças cilíndricas, movimentadas pela rotação do
eixo do motor e pelas correias. As polias normalmente são de
aço, alumínio ou madeira.
As transmissões por correias e polias apresentam as seguintes
vantagens:
• Possuem baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada
resistência ao desgaste e funcionamento silencioso;
•São flexíveis, elásticas e adequadas para grandes distâncias
entre centros.
257
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO
O que é uma Correia?
É o elemento da máquina que, sendo movimentado por uma polia
motriz, transmite força e velocidade à polia movida ou é utilizado
para transportar mercadorias, sendo um dos sistemas mais
eficiente já inventado, e pode ser usado em uma grande variedade
de maquinas e aplicações.
258
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO
São divididas em dois grandes grupos :
1. Correias para transporte (transportadoras): Geralmente largas
esteiras, utilizadas para transportar objetos, mercadorias, etc;
2. Correias de transmissão: Utilizadas para movimentar
acionamentos que exigem desde força, velocidade, sincronismo de
movimento e/ou ambas.
259
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO
Correias Transportadoras;
Utilizadas para transportar objetos, Mercadorias, etc;
260
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO
Principais tipos de correias de transmissão são:
• Correias Sincronizadoras - Correias dentadas onde os dentes da correia
engrenam nos dentes da polias, sendo utilizadas em acionamento onde requer
sincronismo de movimentos e força ;
• Micro - V ou Poly V - Correia com pequenos frisos em V, que são mais
compactas que as correias em “V” convencionais ;
• Correias Variadoras de Velocidade - correia que, devido ao seu formato lembra
o perfil