Guarnizioni resistenti all'abrasione in NBR e CR per nastri trasportatori, coclee e raschietti

I sistemi di trasporto costituiscono la rete arteriosa delle industrie mineraria, degli aggregati, agricola e della movimentazione di materiali sfusi. Essi spostano milioni di tonnellate di materiale ogni anno e la loro affidabilità è fondamentale per la produttività dell’impianto. Un componente critico, ma spesso trascurato, di tale affidabilità è il semplice sigillo montato sui rulli di supporto, sugli alberi di trasmissione e sui punti di trasferimento. Questi sigilli svolgono una doppia funzione: trattenere il grasso lubrificante all’interno dei cuscinetti ed escludere contaminanti abrasivi (polvere, sabbia, umidità) dalla camera del cuscinetto. Il loro guasto provoca un rapido usura dei cuscinetti, il blocco dei rulli, la rottura delle cinghie e costosi fermi imprevisti.

L’ambiente operativo determina il materiale del sigillo. Il principale nemico è l’abrasione a tre corpi, in cui particelle dure rimangono intrappolate tra il labbro di tenuta e l’albero, agendo come una mola abrasiva. Il nitrile (NBR) e il cloroprene (CR o Neoprene) sono i due elastomeri più comuni scelti per affrontare questa sfida, ciascuno con vantaggi specifici.

Nitrile (NBR): Lo standard di settore per le guarnizioni a impiego generale. I suoi principali punti di forza sono l’eccellente resistenza ai grassi e agli oli a base di petrolio, le buone proprietà meccaniche (resistenza alla trazione, resistenza allo strappo) e il rapporto costo-efficacia. Per la maggior parte delle applicazioni con nastri trasportatori che utilizzano grassi standard al litio o complessi al calcio, il NBR è perfettamente adeguato. La sua resistenza all’abrasione è buona, ma può essere compromessa da un’esposizione costante all’ozono e agli agenti atmosferici nelle installazioni all’aperto.

Cloroprene (CR): Questo materiale rappresenta un’alternativa interessante. Possiede proprietà meccaniche simili a quelle del NBR, ma supera nettamente quest’ultimo nella resistenza all’ozono, agli agenti atmosferici e a fiamme di intensità moderata. Il CR offre inoltre una migliore resistenza all’invecchiamento e alla formazione di crepe per flessione quando esposto alla luce solare e agli agenti atmosferici. Inoltre, resiste a una gamma più ampia di sostanze chimiche, garantendo una maggiore resistenza verso acidi deboli e basi alcaline che possono essere presenti nei materiali lavorati (ad es. roccia fosfatica, alcuni minerali). Il suo punto debole è la minore resistenza rispetto al NBR nei confronti degli oli e dei carburanti derivati dal petrolio, sebbene offra ottime prestazioni con molti lubrificanti sintetici e fluidi idraulici resistenti al fuoco (HFC, HFD).

Selezione per tipo di nastro trasportatore:

1. Rulli di supporto per nastri trasportatori: Questi rappresentano i punti di tenuta più numerosi. Le guarnizioni sono sottoposte costantemente a nuvole di polvere. La prassi standard prevede l’uso di guarnizioni a labirinto di tipo a contatto o di guarnizioni multilabbro realizzate in NBR o CR. In ambienti estremamente umidi o corrosivi (ad esempio, nebbia salina costiera nelle Filippine, polveri acide in alcune miniere indiane), il CR è preferito per la sua resistenza agli agenti ambientali. Molti rulli di supporto sono oggi dotati di guarnizioni a labirinto non a contatto basate su polimeri per una durata ottimale, con una guarnizione interna a contatto in NBR che funge da barriera finale.

2. Guarnizioni per alberi di coclee: Queste guarnizioni impediscono la fuoriuscita del materiale trasportato dal canale. L’usura è elevata e può essere presente umidità. Il CR è spesso la scelta migliore grazie alla sua resilienza complessiva agli agenti ambientali. Per applicazioni destinate al settore alimentare, si utilizzano specifiche miscele di NBR approvate dalla FDA.

3. Giunti per raschiatore/nastro trasportatore a catena e ruote dentate di trascinamento: Soggetti a urti, disallineamenti e carichi elevati. Di norma si specifica un NBR più resistente, altamente composto, con un valore di durezza superiore (90 Shore A) o con labbro rinforzato in tessuto, per resistere a tagli e strappi.

Una strategia di manutenzione efficace va oltre la semplice scelta del materiale. Impianti negli Stati Uniti (carbone), in India (minerale di ferro) e nelle Filippine (nickel) hanno implementato le migliori pratiche:

· Lubrificazione centralizzata con funzione di spurgo: I sistemi automatici di ingrassaggio non solo lubrificano, ma creano anche una barriera di pressione positiva, spingendo fuori, oltre i labbri della tenuta, il grasso usato contaminato.

· Kit di tenute e cuscinetti: La standardizzazione delle combinazioni tenuta/cuscinetto per ciascun tipo di rullo di rinvio semplifica le sostituzioni durante gli arresti programmati per la manutenzione.

· Monitoraggio delle condizioni: L’analisi delle vibrazioni o l’impiego dell’imaging termico consentono di identificare tempestivamente i rulli di rinvio con cuscinetti in fase di guasto (spesso causato da cedimento della tenuta), prima che questi provochino danni secondari al nastro.

I dati provenienti da un importante produttore statunitense di aggregati hanno dimostrato che la sostituzione di una semplice guarnizione in NBR a singola lama con una guarnizione in CR a doppia lama dotata di scanalatura per lo spurgo del grasso sul principale nastro trasportatore terrestre ha aumentato il tempo medio tra i guasti (MTBF) dei rulli di rinvio da 8 a oltre 24 mesi, garantendo un chiaro ritorno sull’investimento grazie alla riduzione dei costi di manodopera e di riparazione del nastro.