Métodos de Fabricação e Vantagens da Borracha Composta para Juntas de Trocadores de Calor de Placas

Os Trocadores de Calor de Placas (PHEs) são dispositivos de transferência térmica altamente eficientes, utilizados em diversas indústrias, como HVAC, geração de energia, alimentos e bebidas e processamento químico. No cerne de seu desempenho e integridade à prova de vazamentos estão as juntas elastoméricas que vedam as placas. Essas juntas não são feitas de borracha bruta, mas de um compostoprecisamente projetado — uma mistura de polímeros brutos e vários produtos químicos. O processo de criação dessa mistura é chamado de composição ou mistura.

A criação do composto de junta PHE é um processo meticuloso e em várias etapas que garante consistência, qualidade e desempenho.

1. Seleção da Matéria-Prima:
   O processo começa com a seleção de um elastômero base adaptado à mídia específica da aplicação (água, vapor, óleo, produtos químicos) e faixa de temperatura. As escolhas comuns incluem:

   • Borracha de Nitrila Butadieno (NBR): Excelente resistência a óleos, combustíveis e água até ~120°C.
   • EPDM (Etileno Propileno Dieno Monômero): Excelente resistência à água quente, vapor, ácidos, álcalis e intemperismo. Não adequado para fluidos à base de petróleo.
   • FKM (Fluoroelastômero/Viton®): Resistência superior a altas temperaturas (até 200°C+), óleos e produtos químicos agressivos.
   • HNBR (Borracha de Nitrila Hidrogenada): Um NBR aprimorado com melhor resistência ao calor e a produtos químicos.

2. Pesagem e Alimentação:
   Quantidades precisas do polímero base, cargas, auxiliares de processamento e produtos químicos de cura são pesadas de acordo com uma receita proprietária (a formulação). A precisão é fundamental para obter as propriedades desejadas.

3. Mistura (Mastigação e Composição):
   Os materiais pesados são alimentados em um misturador resistente. Os dois tipos mais comuns são:

   

   Misturador Interno (por exemplo, Misturador Banbury): O misturador principal onde os ingredientes são combinados sob alta temperatura e força de cisalhamento. Este processo dispersa as cargas e aditivos uniformemente por toda a matriz polimérica, criando um lote homogêneo.

   Moinho de Dois Rolos: O composto misturado às vezes é transferido para um moinho de dois rolos para maior homogeneização, resfriamento e modelagem em folhas.

4. Teste (Controle de Qualidade - CQ):
   Amostras do composto misturado (chamado de "lote") são retiradas para testes rigorosos de CQ. Os testes principais incluem:

   • Viscosidade Mooney: Mede as características de fluxo do composto.
   • Medidor de Cura (Reômetro): Determina o tempo e a temperatura ideais de vulcanização e verifica o tempo de segurança de queima (cura prematura).
   • Densidade e Dureza: Garanta que o composto atenda às especificações.

5. Laminação e Resfriamento:
   Após passar no CQ, o composto quente e misturado é extrudado ou calandrado em folhas contínuas e espessas. Essas folhas são então resfriadas em um banho de água ou em racks de resfriamento para interromper qualquer vulcanização prematura.

6. Embalagem e Armazenamento:
   As folhas resfriadas são polvilhadas com um agente de separação para evitar a aderência, cortadas em tamanhos gerenciáveis, embaladas e rotuladas. Elas são armazenadas em local fresco e seco antes de serem enviadas aos fabricantes de juntas, que então as vulcanizarão em juntas acabadas.

O uso de um composto fabricado profissionalmente, em vez de misturar no local, oferece vantagens significativas que se traduzem diretamente no desempenho e na confiabilidade do PHE.

1. Consistência e Qualidade Excepcionais:
   Misturadores em escala industrial atingem um nível de homogeneidade e dispersão que é impossível de replicar com equipamentos em pequena escala. Cada lote é consistente, garantindo que cada junta feita a partir dele tenha propriedades mecânicas e químicas idênticas. Isso elimina variações de desempenho e possíveis pontos de falha.

2. Propriedades de Desempenho Otimizadas:
   A composição permite que os engenheiros "projetem" a borracha para necessidades específicas:

   • Resistência à Temperatura: Antioxidantes e antiozonantes são adicionados para retardar o envelhecimento e prolongar a vida útil em altas temperaturas.
   • Resistência Química: O tipo e a quantidade de polímero base são selecionados para resistir a mídias agressivas específicas.
   • Propriedades Mecânicas: Cargas de reforço (como negro de carbono) aumentam a resistência à tração e à ruptura, permitindo que a junta resista a altas pressões de fixação e choques do sistema.
   • Elasticidade e Deformação por Compressão: O sistema de vulcanização é otimizado para garantir que a junta retorne à sua forma original após a compressão, mantendo uma vedação permanente.

3. Maior Processabilidade para Fabricantes de Juntas:
   Os compostos são projetados com taxas de cura e propriedades de fluxo específicas. Isso os torna mais fáceis de processar durante o estágio de moldagem da junta, resultando em menos defeitos, definição de molde mais nítida e maior eficiência de produção.

4. Confiabilidade e Segurança a Longo Prazo:
   Um composto devidamente formulado garante a integridade da vedação a longo prazo. Isso evita tempo de inatividade dispendioso, vazamentos de fluidos valiosos ou perigosos, perda de eficiência do sistema e possíveis incidentes de segurança ou ambientais.

5. Custo-Benefício:
   Embora o custo inicial possa ser maior do que o das matérias-primas, o valor é imenso. Reduz o risco de falha da junta, elimina a necessidade de experiência e equipamentos de mistura internos e minimiza o desperdício de produção devido a material inconsistente.

A junta de borracha é um componente crítico e definidor de desempenho de um trocador de calor de placas. A ciência da composição da borracha transforma polímeros brutos em materiais de engenharia de alto desempenho. Ao alavancar compostos fabricados profissionalmente, as OEMs e as equipes de manutenção garantem que seus trocadores de calor operem com eficiência máxima, com máxima confiabilidade e segurança, protegendo, em última análise, seus ativos e seus resultados financeiros.