Previsão do tempo de vida de gaxetas de borrachas NBR e EPDM utilizadas em trocadores de calor de placas do modelo BP30

Abstract

Os elastômeros de acrilonitrila-butadieno (NBR) e etileno-propileno-dieno monômero (EPDM) são amplamente utilizados como vedações em trocadores de calor de placas devido às suas propriedades de elasticidade e resiliência. Contudo, o contato com fluidos, oxigênio, ozônio e calor pode resultar em deformações permanentes ao longo do tempo. O objetivo deste estudo é investigar as propriedades mecânicas das gaxetas, como dureza e compression set (CS), discutindo as reações moleculares de cisão e reticulação em corpos de prova contínuos (bocais) e descontínuos com a finalidade de prever seu ciclo de vida. O envelhecimento termo-oxidativo foi induzido em estufas, com amostras expostas a temperaturas entre 80°C e 140°C durante períodos de 3 a 180 dias. A previsão da vida útil foi realizada com base nos métodos de Time Temperature Superposition (TTS) e Arrhenius, utilizando as curvas de evolução do CS. Os resultados obtidos demonstram que as gaxetas de EPDM apresentam maior resistência ao envelhecimento termo-oxidativo, resultando em um tempo de vida útil superior quando comparadas às gaxetas de NBR.

Acrylonitrile-butadiene (NBR) and ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) elastomers are widely used as seals in plate heat exchangers due to their elasticity and resilience properties. However, exposure to fluids, oxygen, ozone, and heat can lead to permanent deformations over time. This study aims to investigate the mechanical properties of gaskets, such as hardness and compression set (CS), by discussing the molecular reactions of chain scission and crosslinking in both continuous (o-rings) and discontinuous samples, with the goal of predicting their service lifetime. Thermo-oxidative aging was induced in ovens, with samples exposed to temperatures ranging from 80°C to 140°C for periods between 3 and 180 days. The service lifetime prediction was based on Time Temperature Superposition (TTS) and Arrhenius methods, using CS evolution curves. The results show that EPDM gaskets demonstrate greater resistance to thermo-oxidative aging, resulting in a longer service lifetime compared to NBR gaskets.