Guida alla selezione di guarnizioni O-ring in nitrile (NBR) e fluorocarburo (FKM) per le comuni macchine industriali

La gomma nitrilica (NBR), conosciuta commercialmente come Buna-N, e l’elastomero fluorocarbonico (FKM) sono materiali fondamentali nel campo delle tenute industriali. La loro scelta è cruciale per garantire l'affidabilità e l'efficienza delle macchine nei settori quali la produzione industriale, l'automotive e le attrezzature pesanti. L’NBR è un copolimero di acrilonitrile e butadiene, la cui resistenza agli oli è proporzionale al contenuto di acrilonitrile —tipicamente compreso tra il 18% e il 50%. Questa struttura gli conferisce un’eccellente resistenza a oli, grassi, carburanti e fluidi idraulici di origine petrolifera (designazione ASTM D1418). L’intervallo di temperatura operativa è generalmente -40 °C a +120 °°C, sebbene esistano formulazioni speciali in grado di estenderlo. L’NBR offre inoltre una buona resistenza alla trazione, al rilassamento sotto compressione e all’abrasione, rendendolo una guarnizione economica e versatile per pompe, cilindri, steli di valvole e sistemi idraulici.

L’FKM, invece, è un polimero fluorurato di idrocarburi. I suoi eccezionali legami carbonio-fluoro garantiscono un’ottima resistenza alle alte temperature (servizio continuo fino a 200 °°C, servizio a breve termine fino a 230 °°C), a un’ampia gamma di sostanze chimiche (inclusi acidi, carburanti e lubrificanti aggressivi) e un’eccellente resistenza all’ozono e ai raggi UV. Tra i tipi più comuni di FKM figurano le classi A, B, F e GLT, ciascuna progettata per specifiche compatibilità con fluidi e per una maggiore flessibilità a basse temperature.

La scelta tra NBR e FKM segue un processo decisionale strutturato sotto forma di albero decisionale:

1. Compatibilità con i mezzi: Consultare le tabelle di resistenza chimica. L’NBR si gonfia in presenza di alcuni esteri e chetoni; l’FKM è generalmente inerte nei confronti degli idrocarburi e di molti composti organici, ma può essere attaccato da acqua calda, vapore e alcune ammine.

2. Profilo termico: Considerare sia la temperatura di esercizio continua sia il ciclo termico. L’FKM è obbligatorio per applicazioni ad alte temperature prolungate.

3. Pressione e attività dinamica: Entrambi offrono ottime prestazioni sia in applicazioni statiche che dinamiche, ma l’FKM presenta una migliore resistenza al rilassamento di compressione a temperature elevate.

4. Standardizzazione: Norme come l’AS568 definiscono le dimensioni, mentre le norme sui materiali, quali la SAE J515 (AS326 per determinati composti FKM, AS018 per NBR), specificano le proprietà dei composti. Un kit di guarnizioni O-ring organizzato secondo i numeri di riferimento AS568, contenente sia guarnizioni in NBR che in FKM, costituisce un asset essenziale per la manutenzione.

In pratica, un sistema idraulico in uno stabilimento manifatturiero statunitense potrebbe utilizzare guarnizioni in NBR per i suoi circuiti a olio minerale, ma passare a FKM per un circuito di fluido termovettore ad alta temperatura. In India e Indonesia, dove le temperature ambientali e l'umidità sono elevate, i registri di manutenzione degli impianti indicano che la sostituzione delle guarnizioni di pompe critiche da NBR a FKM può estendere gli intervalli di servizio del 300%, riducendo in modo significativo il costo totale di proprietà nonostante il prezzo unitario più elevato di FKM. Una progettazione adeguata della sede della guarnizione —che garantisca una compressione sufficiente (tipicamente del 15-25%), un riempimento volumetrico adeguato e una finitura liscia —è altrettanto cruciale della scelta del materiale per prevenire l’estrusione, il nibbling o il guasto a spirale.