O que é uma junta de borracha: função, tipos, materiais e aplicações

O que é uma junta e o que ela faz?

Uma junta é uma vedação mecânica colocada entre duas superfícies correspondentes – normalmente flanges, tampas ou alojamentos – para evitar vazamento de fluidos, gases ou contaminantes através da junta quando as superfícies são aparafusadas ou fixadas entre si. A junta preenche irregularidades microscópicas, arranhões e ondulações que existem até mesmo em superfícies metálicas usinadas, criando uma barreira contínua que um contato rígido de metal com metal por si só não consegue alcançar.

A função de uma junta é fundamentalmente compressiva: quando os fixadores da junta são apertados, o material da junta é comprimido entre as duas faces. Esta compressão força a junta a se adaptar à topografia da superfície em ambos os lados, vedando qualquer possível caminho de vazamento ao redor do perímetro da junta. A junta deve manter esta vedação sob as condições operacionais da junta – incluindo pressão interna, ciclos de temperatura, vibração e exposição a produtos químicos – durante a vida útil do conjunto.

As juntas são distintas dos O-rings e das vedações mecânicas em geometria e aplicação, embora todas as três sejam dispositivos de vedação. Uma junta é um componente de folha plana ou contornada que veda uma junta estática (não móvel) - flanges de tubos, tampas de cabeçotes, corpos de válvulas, tampas de trocadores de calor e placas de inspeção. Os anéis de vedação vedam em uma ranhura sob compressão radial ou axial. Os selos mecânicos são dispositivos dinâmicos que vedam eixos rotativos. No entanto, no uso industrial e mecânico diário, "vedação de borracha" e "junta de borracha" são frequentemente usados ​​de forma intercambiável quando se referem a componentes de vedação elastoméricos planos.

O que é um Junta de borracha ?

Uma junta de borracha é um componente de vedação cortado, moldado ou extrudado de um material elastomérico – borracha natural ou um de uma ampla variedade de compostos de borracha sintética – para caber entre duas faces de junta. A natureza elastomérica da borracha é precisamente o que a torna adequada para vedação: a borracha deforma-se sob compressão sem fraturar, recupera quando a carga é parcialmente liberada e acomoda pequenos desalinhamentos e irregularidades superficiais que os materiais de vedação rígidos não conseguem superar sem vazar.

As juntas de borracha são fabricadas em forma de folha plana (cortada ou estampada em folha de borracha), forma moldada (moldada por compressão ou injeção em um perfil específico) ou como perfis extrudados (para vedações contínuas em portas, escotilhas, gabinetes e janelas). As juntas de borracha em folha — o tipo mais comum para juntas flangeadas de tubos e equipamentos — estão disponíveis em espessuras de 0,5 mm a 25 mm e em uma variedade de graus de dureza (Shore A 40–80 é típico para aplicações de vedação), dependendo da carga de compressão e dos requisitos de vedação.

A finalidade de uma junta de borracha em vez de alternativas metálicas ou não metálicas (PTFE, fibra comprimida, espiral de grafite) é principalmente custo, disponibilidade e desempenho em juntas de baixa pressão e baixa temperatura. As juntas de borracha são a escolha certa para abastecimento de água, HVAC, processamento de alimentos, serviços pneumáticos e químicos em geral até pressões e temperaturas moderadas. Para vapor de alta temperatura, pressão extrema ou serviços químicos fortemente oxidantes, são especificados materiais de vedação sem borracha.

Tipos de vedações e juntas de borracha

Diferentes compostos de borracha oferecem diferentes combinações de resistência à temperatura, compatibilidade química, resistência ao conjunto de compressão e resistência mecânica. Selecionar o tipo de borracha correto para o ambiente operacional é a decisão mais crítica na especificação da junta – uma borracha quimicamente incompatível irá inchar, endurecer, rachar ou dissolver em serviço, causando falha na junta, independentemente da instalação correta.

Borracha Natural (NR)

A borracha natural possui excelente resistência à tração, alta elasticidade e boa resistência à abrasão. Ele tem um bom desempenho em serviços de água e ambientes ácidos diluídos, mas é atacado por óleos à base de petróleo, combustíveis e ozônio. A faixa de temperatura é de aproximadamente -50°C a 80°C. As juntas de borracha natural são usadas em redes de água, aplicações de qualidade alimentar e serviços pneumáticos em geral onde não há contato com hidrocarbonetos.

Borracha Nitrílica (NBR)

A borracha nitrílica (acrilonitrila-butadieno) é a escolha padrão para serviços de óleo e combustível. Seu teor de acrilonitrila (variando de 18% a 50% dependendo do grau) determina sua resistência ao inchaço de hidrocarbonetos – maior teor de nitrila significa melhor resistência ao óleo, mas menor flexibilidade em baixas temperaturas. As juntas NBR são amplamente utilizadas em sistemas hidráulicos, motores automotivos, equipamentos de manuseio de combustível e máquinas industriais onde quer que estejam presentes fluidos de petróleo. A faixa de temperatura é normalmente de -40°C a 120°C.

EPDM (monômero de etileno propileno dieno)

O EPDM possui excelente resistência às intempéries, ao ozônio e aos raios UV — a melhor de qualquer elastômero comum — combinada com excelente desempenho em serviços de água quente e vapor até aproximadamente 150°C. É o material de vedação padrão para dutos HVAC, sistemas de tratamento de água, membranas de telhado e gabinetes elétricos externos. O EPDM não é compatível com óleos ou combustíveis de petróleo, que causam inchaço rápido. É também o material de vedação preferido para sistemas de água potável, pois atende aos requisitos NSF/ANSI 61 para contato com água potável.

Neoprene (CR — Borracha de Cloropreno)

O neoprene oferece um perfil equilibrado: resistência moderada ao óleo, boa resistência às intempéries e ao ozônio, resistência à chama e uma faixa de temperatura útil de -40°C a 120°C. É amplamente utilizado em sistemas de refrigeração (compatível com muitos refrigerantes), aplicações marítimas e vedações de gabinetes externos onde são necessárias resistência química moderada e intempéries. O neoprene é frequentemente o padrão quando nem o foco em óleo da NBR nem o foco em água/clima do EPDM se ajustam precisamente à aplicação.

Borracha de silicone (VMQ)

A borracha de silicone tem a faixa de temperatura útil mais ampla de qualquer material de junta elastomérica: -60°C a 200°C, com alguns graus especiais classificados até 250°C. Possui excelente resistência à deformação por compressão (mantém sua força de vedação ao longo do tempo sem deformação permanente) e é compatível com FDA para contato com alimentos na maioria dos graus. O silicone não é resistente a óleos de petróleo ou vapor acima de 120°C e sua resistência ao rasgo é inferior à de outros tipos de borracha, tornando-o inadequado para aplicações mecânicas de alto estresse. É padrão em equipamentos de processamento de alimentos, fabricação de produtos farmacêuticos, dispositivos médicos e vedações de fornos e eletrodomésticos de alta temperatura.

Viton (FKM — Fluoroelastômero)

O fluoroelastômero (Viton é o nome comercial da DuPont; FKM é a designação ISO) oferece a mais ampla resistência química de qualquer material de junta de borracha — resistente a combustíveis de petróleo, óleos, fluidos hidráulicos, muitos ácidos e hidrocarbonetos aromáticos — combinado com uma faixa de temperatura de -20°C a 200°C. O FKM é especificado para processamento químico exigente, sistemas de combustível aeroespacial e aplicações de motores de alta temperatura onde outras borrachas falhariam. Seu custo é significativamente superior ao NBR ou EPDM, por isso é reservado para aplicações onde a compatibilidade química ou os requisitos de temperatura não podem ser atendidos de outra forma.

Para que são utilizadas as juntas? Aplicações em todos os setores

As juntas estão presentes em praticamente todos os sistemas mecânicos que contêm fluido ou gás pressurizado. Suas aplicações abrangem indústrias desde encanamento residencial até aeroespacial, onde quer que uma junta estática deva ser vedada de forma confiável ao longo do tempo.

Sistemas de encanamento e água

As juntas de borracha são encontradas dentro de conexões de torneiras, conectores de mangueiras, juntas de flange em tubulações de água, conexões de aquecedores de água e válvulas de enchimento de vasos sanitários. EPDM e borracha natural dominam este segmento devido à sua compatibilidade com a água e à conformidade com os padrões de contato com água potável. A arruela plana de borracha dentro de uma mangueira de jardim é uma das aplicações de vedação mais difundidas no uso diário.

Automotivo e Máquinas

As juntas da tampa da válvula do motor, as juntas do cárter de óleo, as juntas da carcaça do termostato e as juntas do cárter da transmissão são todas vedações de borracha ou composto de borracha que evitam vazamentos de óleo e líquido refrigerante nas juntas estáticas do bloco do motor e componentes auxiliares. NBR é padrão para juntas de contato com óleo; silicone e EPDM são usados ​​para juntas do circuito de refrigeração e locais de alta temperatura próximos ao escapamento. A falha da junta – particularmente a junta da cabeça do cilindro, que é um composto de alto desempenho em vez de borracha simples – está entre as falhas mecânicas mais dispendiosas na manutenção automóvel, sublinhando a função crítica que estes componentes desempenham.

Flanges de tubos industriais

As juntas de tubos flangeadas em fábricas de produtos químicos, refinarias, instalações de tratamento de água e indústrias de processo dependem de juntas para vedar a interface entre seções de tubos, válvulas, bombas e vasos. Gaxetas de folha de borracha - normalmente do tipo anel de face inteira ou face elevada - são o padrão para tubulações de água, vapor e produtos químicos de baixa pressão. Para pressões mais altas, temperaturas elevadas ou serviços químicos agressivos, juntas metálicas enroladas em espiral ou juntas metálicas de junta tipo anel (RTJ) substituem a borracha.

Processamento de Alimentos e Equipamentos Farmacêuticos

As juntas no processamento de alimentos e produtos farmacêuticos devem atender à conformidade da FDA, NSF ou EC 1935/2004 para materiais em contato com alimentos, além de desempenharem sua função de vedação. Silicone e EPDM são os materiais preferidos – ambos estão disponíveis em graus compatíveis com a FDA, suportam ciclos de limpeza química CIP (limpeza no local) e não conferem sabor ou odor aos produtos. As juntas sanitárias Tri-clamp — as vedações de anel plano usadas em acessórios para tubos sanitários de aço inoxidável — são um formato padronizado usado em todas as linhas de produção de alimentos, bebidas, laticínios e produtos farmacêuticos.

Gabinetes Elétricos e Eletrônicos

As juntas de borracha vedam a porta e cobrem as juntas de gabinetes elétricos, caixas de junção e invólucros de equipamentos externos para obter classificações IP (proteção de entrada) contra água e poeira. Uma gaxeta de EPDM ou espuma de neoprene instalada corretamente em uma porta de gabinete com classificação IP66 mantém o ambiente vedado que protege os componentes eletrônicos contra entrada de água, condensação e contaminação. A compressão da gaxeta, a continuidade nos cantos e a compatibilidade do material com os agentes de limpeza são fatores que contribuem para a manutenção do desempenho IP classificado durante a vida útil do gabinete.

O que são juntas nas calças? (Selos de roupas impermeáveis)

Em roupas técnicas impermeáveis - calças de esqui, roupas secas, calças de vela e roupas para atividades ao ar livre - "juntas" referem-se às vedações de látex ou neoprene nas aberturas do pulso, tornozelo e pescoço que evitam a entrada de água na interface corpo-roupa. O termo é mais comumente usado em mergulho com roupa seca e remo em corredeiras, onde a roupa deve permanecer totalmente vedada para manter o usuário seco quando submerso ou em águas agitadas.

As juntas de pulso e pescoço da roupa seca são normalmente moldadas em borracha de látex fina, que forma uma vedação estanque contra a pele por meio de compressão elástica. As juntas de látex são eficazes, mas frágeis – são o ponto mais frequente de manutenção da roupa seca, exigindo lubrificação periódica com talco ou spray de silicone e substituição a cada 2–5 anos, dependendo da exposição aos raios UV e da frequência de uso. As juntas de neoprene são mais duráveis ​​e mais quentes, mas fornecem uma vedação à água menos completa do que o látex, tornando-as preferidas para condições mais amenas. Em calças de esqui e outdoor, uma polaina interna mais simples feita de tecido elástico ou neoprene tem uma finalidade semelhante - evitar que neve e água entrem na interface da bota - e é coloquialmente chamada de gaxeta em algumas descrições de produtos.