En equips industrials i sistemes de fluids, un segellat eficaç és fonamental per garantir la integritat operativa i prevenir fuites del medi. La selecció dels materials de segellat, en particular la seva capacitat per suportar la pressió interna, és un factor fonamental que determina l'èxit del segellat. Una selecció incorrecta pot provocar una fallada prematura del segellat, fuites i possibles riscos per a la seguretat. Aquesta guia descriu els principals materials de segellat recomanats per a diferents rangs de pressió.
I. Aplicacions de baixa pressió (0 – 5 MPa)
Escenaris comuns: Sistemes pneumàtics, sistemes hidràulics de baixa pressió, tractament d'aigua, maquinària per a aliments i begudes, segells de vareta alternativa de baixa càrrega.
Selecció de materials:
1.Goma de nitril (NBR): L'opció més econòmica i versàtil per a aplicacions de baixa pressió. Ofereix una excel·lent resistència als olis hidràulics, lubricants, combustibles i aire derivats del petroli, oferint un valor excepcional. Ideal per a la majoria d'usos hidràulics i pneumàtics d'oli de baixa pressió.
2. Monòmer d'etilè propilè diè (EPDM): excel·lent resistència a l'aigua calenta, el vapor, el refrigerant (glicol), les cetones i els àcids/bases febles. No és adequat per a olis minerals ni combustibles. S'utilitza principalment per segellar medis a base d'aigua i fluids de transferència de calor en sistemes de baixa pressió.
3. Poliuretà (PU/AU/EU): caracteritzat per una resistència extrema a l'abrasió i una alta resistència mecànica. Sota baixa pressió, la seva resistència a l'extrusió i les seves propietats de desgast superiors el converteixen en una opció excepcional per a segells alternatius (per exemple, segells de pistó i vareta), superant significativament el cautxú estàndard en la seva vida útil.
Resum: Per a aplicacions de baixa pressió, prioritzeu la compatibilitat amb els medis. El NBR és l'opció versàtil per defecte, el PU ofereix una vida útil millorada i l'EPDM està especialitzat per a medis aquosos i polars.
II. Aplicacions a pressió mitjana (5 – 30 MPa)
Escenaris comuns: Maquinària de construcció, màquines d'emmotllament per injecció, màquines-eina, sistemes hidràulics de mitjana potència.
Selecció de materials:
1. Poliuretà (PU): L'opció predominant per a la hidràulica de mitjana pressió. La seva alta resistència mecànica, duresa i excepcional resistència a l'extrusió combaten eficaçment la deformació induïda per la pressió i l'extrusió de buits, convertint-lo en el material preferit per a segells de pistó i vareta.
2.Cautxú de nitril (NBR): Els compostos de NBR reforçats encara poden ser adequats per a aplicacions on la pressió es manté per sota de 15-20 MPa i les temperatures són moderades, especialment en aplicacions de segellat estàtic com les juntes tòriques. La seva resistència a l'extrusió, però, és considerablement inferior a la del PU.
3. Fluoroelastòmer (FKM/Viton®): L'opció preferida quan el medi implica altes temperatures, combustibles o productes químics agressius (per exemple, fluids àcids), fins i tot dins del rang de pressió mitjana. El FKM proporciona una resistència química superior i un rendiment a altes temperatures (fins a més de 200 °C).
Resum: En escenaris de pressió mitjana, la resistència a l'extrusió és primordial. El poliuretà (PU) és l'opció principal per a segells dinàmics, mentre que el fluoroelastòmer (FKM) es selecciona per a entorns químics i d'alta temperatura exigents.
III. Aplicacions d'alta i ultraalta pressió (superior a 30 MPa, fins a 100 MPa+)
Escenaris comuns: gats hidràulics, bombes d'ultraalta pressió, tall per raig d'aigua, equips de cap de pou de petroli i gas, sistemes de prova de recipients a pressió.
Selecció de materials:
1. Poliuretà (PU): Els poliuretans especialment formulats i dissenyats (per exemple, el poliuretà fos) continuen sent una opció viable per a segells dinàmics d'alta pressió, però requereixen una formulació i un disseny de segells precisos, sovint obligant a l'ús d'anells de suport antiextrusió.
2. Composites de fibra d'aramida / Plàstics d'enginyeria (PEEK, PTFE farcit): són materials crítics per a aplicacions d'ultra alta pressió. No són elastòmers, sinó plàstics d'alt rendiment amb una resistència mecànica i un mòdul excepcionals.
•PTFE farcit: L'addició de farcits com fibra de vidre, coure o fibra de carboni al PTFE millora dràsticament la seva resistència a la compressió i a l'extrusió. S'utilitza habitualment per a anells de suport i anells de segellat per protegir els segells primaris de l'extrusió i els danys.
•PEEK: Ofereix una resistència, rigidesa i resistència a la temperatura extremadament altes, i s'utilitza per a la fabricació d'anells de segellat i anells de suport en entorns d'ultraalta pressió.
3. Segells metàl·lics (coure o acer inoxidable): Sota una pressió extrema (per exemple, >70 MPa), altes temperatures o altes pressions de xoc, els elastòmers i els plàstics arriben als seus límits. Les juntes tòriques o juntes en C metàl·liques es converteixen en la solució definitiva. Segellen mitjançant deformació plàstica, oferint una fiabilitat extrema, però normalment són d'un sol ús i requereixen una precàrrega d'instal·lació elevada.
Resum: Per a condicions d'ultra alta pressió, l'estratègia canvia del "segellat elàstic" a la "contenció rígida". Els plàstics d'enginyeria d'alta resistència (PTFE reforçat, PEEK) i els metalls són essencials, amb dissenys centrats en minimitzar la deformació i l'extrusió.
IV. Factors clau de selecció addicionals
La pressió no és l'únic criteri; la selecció ha d'implicar una avaluació holística:
• Temperatura: El rang de temperatura de funcionament del material ha d'abastar completament la temperatura del sistema. La calor elevada accelera l'envelliment; les temperatures baixes provoquen fragilització.
• Compatibilitat amb els medis: Aquest és el requisit previ principal. El material seleccionat no ha d'estar corroït, inflat ni degradat pel medi segellat.
• Tipus de moviment: segellat estàtic, segellat dinàmic alternatiu o segellat rotatiu? Cada tipus de moviment imposa demandes diferents pel que fa a la resistència al desgast, la generació de calor i la conductivitat tèrmica.
• Compatibilitat del maquinari: el disseny del joc del sistema, l'acabat superficial i la duresa afecten directament la resistència a l'extrusió i la taxa de desgast d'un segell.
Conclusió:
La selecció de materials de segellat és un repte d'enginyeria de sistemes, amb la pressió com a diferenciador principal:
• Baixa pressió: centrat en els medis. NBR/EPDM són els pilars.
• Pressió mitjana: centrat en la resistència a l'extrusió. El PU/FKM són les millors opcions.
• Alta pressió: centra't en la resistència. Els materials compostos i els metalls prenen el control.
El principi de selecció pragmàtic és: tot complint els requisits de medi i temperatura, trieu materials amb una resistència a l'extrusió i una resistència mecànica adequades en funció de la pressió de treball, i assegureu-vos un disseny adequat de la ranura de segellat i del joc. El material més car no és necessàriament el millor; l'elecció òptima és la que més s'adapta a les condicions de funcionament específiques.
Data de publicació: 23 d'agost de 2025