A Importância do Dimensionamento Correto do Composto Elastomérico para a Segurança Plena na Aplicação de Elementos de Vedação em Petróleo e Gás

Dr. Ricardo Santos Ferreira – Fundador e CVO da Athon S/A. Especialista em elementos de vedação para Perfuração e Exploração de Petróleo e Gás Na indústria de petróleo e gás, particularmente em aplicações offshore e de alta pressão, os elementos de vedação são componentes críticos para manter a integridade dos sistemas e evitar falhas catastróficas. No centro do desempenho desses elementos está o composto elastomérico, cuja formulação e dimensionamento devem ser criteriosamente definidos conforme as condições operacionais do sistema. Este artigo aborda os principais aspectos técnicos e os riscos associados à má especificação do composto, destacando sua influência direta na confiabilidade, segurança e durabilidade das vedações em ambientes hostis.

⸻

1. Introdução

As operações de perfuração e produção de petróleo exigem vedações confiáveis e duradouras, capazes de suportar pressões elevadas, temperaturas extremas, cargas cíclicas e exposição contínua a fluidos agressivos como H₂S, CO₂, salmoura e hidrocarbonetos aromáticos. Nessa equação, o composto elastomérico não pode ser tratado como um insumo genérico. Ele deve ser dimensionado com precisão, levando em consideração variáveis críticas como compressibilidade, resistência química, dureza, fadiga térmica e elasticidade.

⸻

2. O papel dos elastômeros nas vedações críticas

Elastômeros são polímeros com elevada capacidade de deformação elástica, utilizados para fabricar:

• O-rings

• Back-up rings

• Lip seals

• Vedadores moldados e perfis especiais

A performance desses elementos depende diretamente das propriedades físico-químicas do composto, que por sua vez são definidas por:

• Tipo de polímero base (ex: FKM, HNBR, EPDM, FFKM)

• Sistema de cura (peróxido, enxofre, etc.)

• Carga reforçante (negro de fumo, sílica)

• Plastificantes, antioxidantes e agentes de processo

⸻

3. Riscos do subdimensionamento ou superdimensionamento

A má escolha do composto pode gerar:

• Degradação química precoce, levando à perda de elasticidade e vedação

• Extrusão sob alta pressão, principalmente em vedações dinâmicas

• Compression set elevado, com deformação permanente do selo

• Embrittlement térmico (enrijecimento em altas temperaturas)

• Falhas por permeabilidade excessiva a gases

Essas falhas podem gerar vazamentos de fluido, contaminação do sistema, paradas não programadas e até acidentes ambientais e humanos graves.

⸻

4. Critérios de dimensionamento seguro

O dimensionamento adequado de compostos elastoméricos deve considerar:

• Faixa de temperatura operacional contínua e de pico

• Pressão de trabalho estática e dinâmica (inclusive picos transitórios)

• Ciclos de carga mecânica e térmica esperados

• Compatibilidade com o fluido de contato primário e secundário

• Condições de envelhecimento químico e oxidativo esperadas

• Normas de qualificação exigidas (API 6A Annex F, NORSOK M-710, etc.)

Além disso, é indispensável a validação laboratorial com testes de:

• Compression set

• Resistência à tração e alongamento

• Dureza Shore A/D

• Volume swell em contato com fluidos críticos

• Envelhecimento acelerado térmico e químico

⸻

5. Conclusão

Em aplicações críticas como a perfuração e produção de petróleo e gás, não existe margem para erro na especificação do composto elastomérico. O dimensionamento correto, baseado em engenharia de materiais avançada, é o que garante a vedação plena, a segurança do sistema e a vida útil dos componentes.

A abordagem técnica e preventiva deve sempre prevalecer: investir em composto certo é investir em segurança, produtividade e continuidade operacional.

⸻

Referências Técnicas

1. API 6A – Specification for Wellhead and Christmas Tree Equipment

2. NORSOK M-710 – Qualification of non-metallic sealing materials

3. ISO 23936 – Non-metallic materials for oil and gas production

4. ASTM D1414 – Standard Test Methods for Rubber O-Rings