Vedações de mancais com rolamento: guia entre vedação labial e vedação labiríntica

Os mancais tipo pedestal suportam eixos rotativos eixos em transportadores, ventiladores, bombas, máquinas agrícolas e muitas outras máquinas industriais. Sua vida útil depende em grande medida da vedação, que retém a graxa no interior e impede a entrada de poeira, água e contaminantes.

Há vários tipos de vedação para rolamentos. Este guia compara as duas opções mais comuns para mancais tipo pedestal: vedações de lábio com contato e vedações de labirinto sem contato.

Vedação de lábio versus vedação de labirinto: resposta rápida

• Escolha uma vedação de lábio quando a velocidade do eixo é baixa a moderada, é necessário vedar com segurança em repouso e o custo é um fator relevante.

• Escolha uma vedação de labirinto quando a velocidade é alta ou a contaminação é severa e se deseja uma vedação sem desgaste. Os projetos com graxa no interior apresentam o melhor desempenho.

• Escolha uma vedação combinada (labirinto com lábio, ou vedação do tipo taconite) para condições de alta abrasividade ou umidade, como mineração, manuseio de agregados e plantas de cimento.

• Para áreas de lavagem, utilize vedações multicameira em carcaças resistentes à corrosão, em vez de depender de um labirinto aberto (consulte a tabela de seleção abaixo).

Já conhece o diâmetro do eixo? Use nossa tabela de medidas para encontrar o conjunto UCP adequado

Como as vedações são montadas: Muitos conjuntos padrão do tipo UCP utilizam rolamentos rígidos de esferas com inserto, que já possuem vedações de contato integradas, frequentemente com um defletor externo. Carcaças tipo plummer block mais robustas (como as séries SN e SNL), com rolamentos de rolos esféricos, utilizam vedações separadas na carcaça, incluindo modelos de feltro, lábio, V-ring, labirinto e taconite. As orientações a seguir se aplicam a ambos, mas os requisitos do eixo são diferentes, como explicado na seção sobre vedação de lábio.

Entendendo as vedações de lábio em Rolamentos em mancal

O que são retentores de lábio?

Um retentor de lábio, também chamado de retentor radial de eixo ou retentor de eixo rotativo, é uma vedação de contato para eixos em rotação. Um lábio flexível de elastômero pressiona a superfície giratória e impede a saída do lubrificante e a entrada de contaminantes. As dimensões e os requisitos para retentores de lábio para eixo rotativo são estabelecidos pela ISO 6194, e a DIN 3760 ainda é amplamente utilizada como referência.

Fig. 1 Vedação de contato

Um filme fino de lubrificante se forma entre o lábio e a superfície giratória. Esse filme é essencial: ele reduz o atrito e o desgaste, e um retentor de lábio que opera a seco pode superaquecer e falhar rapidamente.

A maioria dos retentores de lábio combina uma carcaça metálica ou revestida de borracha com um lábio de vedação em elastômero. Muitos projetos incorporam uma mola garter para manter a pressão de contato constante.

Tipos de retentores de lábio

Retentor de lábio único

Um único lábio retém o lubrificante e oferece proteção limitada contra poeira. Trata-se da opção de menor custo, indicada para aplicações leves e com baixa contaminação, como alguns roletes de transportadores.

Fig. 2 Retentor de lábio único

Retentor de lábio duplo

O lábio principal retém graxa ou óleo, enquanto um lábio secundário, de proteção contra poeira, impede a entrada de sujeira. Essa é uma escolha comum para equipamentos agrícolas e de uso industrial geral.

Fig. 3 Retentor de lábio duplo

Retentor de lábio triplo

Um lábio adicional, frequentemente com cavidades preenchidas com graxa entre os lábios, acrescenta uma barreira extra. É utilizado em ambientes com poeira, umidade ou abrasão, como mineração e manuseio de agregados.

Fig. 4 Retentor de lábio triplo

Materiais comuns de vedações de lábio

O material do lábio define a faixa de temperatura e os lubrificantes e produtos químicos que a vedação pode suportar. Os valores típicos estão indicados a seguir.

Observação: As faixas apresentadas correspondem a valores típicos de catálogo e variam conforme o composto. O lábio de vedação normalmente opera a uma temperatura mais alta que a carcaça devido ao atrito; por isso, confirme sempre os limites e a compatibilidade da graxa com a ficha técnica do fabricante da vedação.

Vantagens das vedações de lábio

• Vedação eficaz, inclusive em repouso: As vedações de lábio mantêm a graxa no interior e bloqueiam poeira e umidade, tanto com o eixo em rotação quanto parado.

• Baixo custo inicial: Seu custo de fabricação e aquisição é reduzido.

• Projeto simples: A instalação e a substituição são simples, o que reduz os custos de mão de obra e manutenção.

• Baixo espaço axial: A pequena ocupação axial é adequada a projetos com restrição de espaço.

• Confiáveis em velocidades periféricas baixas a moderadas: Com lubrificação adequada, apresentam desempenho consistente nessas condições.

• Ampla variedade de materiais: O elastômero adequado atende a uma ampla faixa de temperaturas e meios.

Limitações das vedações de lábio

Capacidade limitada de pressão

Projetos padrão com lábio de borracha toleram apenas diferenças de pressão muito pequenas, normalmente em torno de 0,05 MPa (aproximadamente 7 psi). Pressões mais elevadas comprimem o lábio com maior força contra o eixo, aumentando o atrito e o calor, além de poder provocar vazamento ou falha prematura. As caixas de mancais tipo pedestal normalmente operam próximas à pressão atmosférica, portanto esse aspecto ganha relevância sobretudo em lavagens sob alta pressão ou em ambientes pressurizados.

Atrito, calor e desgaste

O contato constante provoca desgaste por atrito e geração de calor. O problema se agrava com lubrificação insuficiente, contaminação abrasiva e alta velocidade superficial.

Os limites de velocidade dependem da velocidade superficial do eixo, e não apenas das rpm: v (m/s) = π × d × n / 60.000, em que d é o diâmetro do eixo em mm e n é a rotação em rpm. Os limites de catálogo ficam na faixa de 10 a 15 m/s para retentores padrão em NBR, e são superiores em projetos com FKM e PTFE. Por exemplo, um eixo de 50 mm a 1.800 rpm opera a cerca de 4,7 m/s, bem dentro da faixa de retentores de lábio padrão.

Sensibilidade às condições do eixo

A forma de montagem do retentor altera os requisitos aplicáveis. Em unidades tipo inserto, o lábio normalmente trabalha sobre o anel interno temperado e retificado, de modo que um eixo comercial comum é aceitável. Quando um retentor separado da caixa trabalha diretamente sobre o eixo, este passa a ser a superfície de vedação. Em geral, os fabricantes de retentores especificam superfície temperada (aproximadamente 45 HRC ou mais, e mais dura em condições abrasivas), acabamento retificado fino (cerca de Ra 0,2 a 0,5 µm), sem marcas helicoidais de avanço, e batimento limitado. Siga sempre as recomendações do fabricante do retentor.

Acabamento superficial inadequado, dureza insuficiente, batimento excessivo ou desalinhamento podem comprometer a vedação. Com lubrificação deficiente, o próprio lábio pode até abrir uma canaleta no eixo.

Limitações ambientais

• Temperatura: Temperaturas ambientes elevadas ou calor gerado por atrito podem enrijecer e fissurar o elastômero, e o lábio perde sua força de vedação.

• Contaminação: Partículas pesadas ou abrasivas podem danificar o lábio ou o eixo, levando a falha prematura.

Designações comuns de retentores de contato em rolamentos

As designações dos rolamentos indicam qual retentor está instalado. Os códigos variam conforme o fabricante, portanto confirme o significado no catálogo do fornecedor. A seguir, são apresentados exemplos comuns.

Explorando os retentores de labirinto em mancais de rolamento tipo pedestal

O que são retentores de labirinto?

Um retentor de labirinto é um vedante sem contato. Uma parte gira com o eixo e a outra permanece fixa na carcaça, formando entre elas uma folga estreita e sinuosa. Como não há contato, não ocorre atrito, aquecimento nem desgaste no retentor.

A folga sinuosa dificulta a passagem de sujeira, respingos de líquidos e partículas. Em mancais tipo pedestal, a cavidade do labirinto normalmente é preenchida com graxa. A graxa bloqueia a folga e é lentamente expulsa para fora a cada relubrificação do rolamento, arrastando os contaminantes junto com ela (purga).

Como funcionam os retentores de labirinto

• Força centrífuga: À medida que o eixo gira, partículas e líquido na parte rotativa são projetados para fora, afastando-se do rolamento.

• Trajeto sinuoso: Os contaminantes precisam percorrer um trajeto com várias mudanças de direção e, muitas vezes, avançar radialmente para dentro, contra o efeito centrífugo.

• Folga reduzida: As folgas muito pequenas aumentam a resistência ao fluxo, fazendo com que as partículas percam a energia necessária para atravessar.

• Preenchimento com graxa: O preenchimento da cavidade com graxa melhora a retenção de contaminantes e permite a purga durante a relubrificação.

Fig. 5 Força centrífuga

Materiais

• Bronze

• Aço e aço inoxidável

• Liga de alumínio (ex.: 6061)

• Plásticos de engenharia: poliimida-amida (PAI), compostos de PTFE, PEEK

• Ligas de níquel (ex.: Inconel 718) para turbomáquinas de temperatura extrema, raramente necessárias em mancais tipo pedestal

Tipos comuns de vedações labirinto

Os códigos abaixo (CF, L, M, S e SA) são designações de família de produto que ilustram as principais geometrias de vedação labirinto. Outros fabricantes utilizam códigos diferentes; portanto, compare a geometria e as especificações, e não apenas as letras.

Fig. 6 Vedação CF

Fig. 7 Vedação L

Fig. 8 Vedação M

Fig. 9 Vedação S

Fig. 10 Vedação SA

Vantagens das vedações labirínticas

• Sem contato, sem desgaste: Não há atrito, aquecimento nem desgaste na vedação, e o eixo ou o anel interno não sofre desgaste causado pela vedação.

• Capacidade para altas rotações: A própria vedação não impõe um limite de velocidade baseado em atrito. O limite prático é definido pelo rolamento e pelo lubrificante.

• Longa vida útil com baixa manutenção: Sem componentes sujeitos a desgaste, a vida útil da vedação é determinada pelo rolamento, pela graxa e pela manutenção das folgas dentro dos valores especificados.

• Alta proteção contra poeira e respingos em ambientes contaminados: O desempenho permanece consistente ao longo do tempo, especialmente quando a cavidade é preenchida com graxa e purgada.

• Maior capacidade de temperatura na vedação: Componentes metálicos e de plástico de alta performance suportam temperaturas mais elevadas do que elastômeros. Na prática, a graxa e o rolamento definem o limite.

Limitações dos vedadores labirínticos

• Vedação limitada em repouso: Quando o eixo para, poeira e líquidos podem penetrar. O preenchimento com graxa e os recursos de drenagem ajudam, mas não eliminam o risco.

• Sem vedação contra pressão ou líquido acumulado: Um vedador labiríntico restringe o fluxo, mas não promove vedação absoluta. Ele não consegue conter diferenças de pressão nem líquido empoçado.

• Não é, por si só, uma solução para lavagem: Jatos de água em alta pressão podem ser forçados através de uma folga sem contato, especialmente quando o eixo está parado.

• Sensibilidade à folga e ao alinhamento: O desempenho depende de folgas pequenas e consistentes. Tolerâncias, dilatação térmica, batimento, desalinhamento ou desgaste do rolamento podem reduzir a eficácia.

• Obstrução: Detritos pesados ou aderentes podem bloquear as passagens. A purga regular da graxa ajuda.

• Maior custo e maior espaço axial: A usinagem de precisão e a maior dimensão do conjunto de vedação normalmente tornam os vedadores labirínticos mais caros do que os vedadores de lábio.

Outras opções de vedação para mancais de apoio

• Vedadores de feltro: Econômicos e simples, são indicados para serviço leve, baixa velocidade e condições secas em ambiente interno. Oferecem proteção limitada contra poeira fina e umidade.

• Vedadores tipo V-ring: Um anel de borracha que gira com o eixo e veda axialmente contra uma face. É frequentemente usado como elemento externo de exclusão, à frente de um vedador de lábio.

• Vedadores taconite e combinados: Projetos em múltiplos estágios que combinam trajetos labirínticos, lábios de vedação e câmaras de graxa para as condições mais abrasivas e úmidas, como mineração, agregados e manuseio de cimento. Solicite ao fornecedor a classificação adequada para sua aplicação.

Comparação direta: vedação de lábio versus vedação labiríntica

As vedações labirínticas são indicadas para velocidades mais altas e ambientes contaminados, como ventiladores, sopradores e motores, pois não sofrem desgaste. As vedações de lábio são mais adequadas a velocidades mais baixas e oferecem boa vedação em parada, com menor custo. Muitos mancais pedestal combinam as duas soluções.

Observação: Os valores apresentados são típicos e servem apenas como referência. Confirme os limites na ficha técnica do fabricante para o seu vedador e lubrificante específicos.

Como escolher o vedador adequado para o rolamento com mancal

Analise estes fatores em sequência:

• Velocidade superficial: Calcule v = π × d × n / 60.000 e compare com o limite nominal do vedador.

• Contaminação: Identifique o tipo de contaminação (poeira seca, abrasivo úmido, jato de água) e sua severidade.

• Temperatura: Verifique não apenas o vedador, mas também o material do vedador, a graxa e o rolamento.

• Paradas: Partidas e paradas frequentes, ou longos períodos em repouso, favorecem vedadores de contato.

• Lavagem: Determine se o conjunto recebe jato direto e em qual pressão.

• Eixo e montagem: Verifique o acabamento, a dureza e o batimento para vedadores de lábio, e as folgas e o alinhamento para vedadores labirinto.

Para aplicações de lavagem sanitária e ambientes corrosivos, consulte nossos rolamentos de aço inoxidável e conheça nossos rolamentos montados.

Perguntas frequentes

Um retentor labiríntico é melhor do que um retentor de lábio?

Nenhum dos dois é superior em todas as aplicações. Retentores labirínticos são mais adequados para velocidades elevadas e ambientes com contaminantes, pois não sofrem desgaste; já os retentores de lábio oferecem melhor vedação em repouso e têm menor custo. Muitos mancais tipo pillow block para serviço pesado utilizam ambos em conjunto.

Qual retentor é mais adequado para ambientes de lavagem sanitária?

Retentores de contato multiborda em caixas resistentes à corrosão, com anel defletor e graxa alimentar compatível, costumam ser o ponto de partida. Um labirinto aberto pode permitir a entrada de jato pressurizado, especialmente quando o eixo está parado. Verifique a classificação IP para as suas condições e relubrifique após a lavagem sanitária.

Posso usar um retentor de lábio e um retentor labiríntico em conjunto?

Sim. Retentores combinados e do tipo taconite posicionam um estágio labiríntico externamente a um estágio de lábio, com graxa entre eles. O labirinto bloqueia a maior parte dos contaminantes, e o lábio garantir a vedação em repouso.

Qual é a diferença entre retentores de contato e retentores sem contato para rolamentos?

Retentores de contato, como os retentores de lábio, tocam a superfície girante. Eles vedam bem, mas geram atrito, calor e desgaste. Retentores sem contato, como retentores labirínticos e blindagens, mantêm uma pequena folga. Não sofrem desgaste, porém oferecem uma vedação menos completa.

Retentores labirínticos precisam de graxa?

O retentor em si não requer lubrificação, mas o rolamento sempre requer. Em mancais tipo pillow block, a cavidade labiríntica normalmente é preenchida com graxa, o que melhora a vedação e permite a expulsão de contaminantes durante a relubrificação.

Como calcular a velocidade superficial do eixo?

Utilize v (m/s) = π × d × n / 60.000, com d em mm e n em rpm. Um eixo de 50 mm a 1.800 rpm resulta em cerca de 4,7 m/s.

Não tem certeza de qual vedação sua aplicação requer? Envie-nos o diâmetro do eixo, a velocidade, a temperatura e o ambiente de operação, e nossa equipe de engenharia ajudará na escolha mais adequada. Entre em contato com nossa equipe técnica ou solicite um orçamento.