Arruela de Pressão (Grower): Quando Usar e Instalação [Guia 2025]

A arruela de pressão (grower, split lock washer) é uma arruela fendida em espiral projetada para criar tensão axial e resistir ao afrouxamento por vibração. Este guia cobre funcionamento, quando usar vs. porca autotravante, instalação correta, limitações em vibração severa e comparação de eficiência.

1. O Que é Arruela de Pressão

Especificação Completa:

Norma: DIN 127, DIN 7980, ASME B18.21.1 (Type A)
Nome Técnico: Split Lock Washer (fendida)
Apelido Brasileiro: "Grower" (corruptela de "Grover" - marca histórica)

Construção:
Material: Aço mola ASTM A227 (alto carbono 0,70-0,80% C)
Tratamento: Têmpera + revenimento (dureza 44-51 HRC)
Formato: Helicoidal (1,5-2 voltas)
Fenda: Abertura radial (permite compressão axial)

Dimensões:
- Diâmetro interno: Parafuso + 0,2 mm (M10 = 10,2 mm)
- Diâmetro externo: 1,8-2,2× diâmetro interno
- Altura livre: 1,5-3,0 mm (colapsa para 0,8-1,5 mm quando apertada)
- Espessura fio: 1,2-4,0 mm (aumenta com diâmetro)

Como Funciona (Teoria):

Princípio de Funcionamento:
1. Arruela em espiral é comprimida durante aperto
2. Mola deformada gera força axial (tensão na pré-carga)
3. Bordas fendidas "mordem" superfície + porca (fricção)
4. Teoria: Tensão adicional + fricção resistem vibração

Força Axial Gerada:
M6: 80-120 N (8-12 kgf)
M10: 200-350 N (20-35 kgf)
M16: 500-800 N (50-80 kgf)

Comparação Pré-Carga:
- Parafuso M10 8.8 apertado 50 N⋅m: 18.000 N pré-carga
- Grower M10 adiciona: 300 N (1,7% do total)
- Conclusão: Contribuição mínima à pré-carga

Limitações Críticas (Estudos NASA/Junker Test):

Eficiência Real vs. Vibração:
- Vibração leve (<20 Hz, <0,5 mm amplitude): 30-50% eficaz
- Vibração moderada (20-50 Hz): 10-20% eficaz
- Vibração severa (>50 Hz): 0-5% eficaz (ineficaz)

Por Quê Falha:
1. Colapso Plástico:
   - Grower colapsa permanentemente após aperto
   - Perde capacidade mola (não recupera altura)
   - Resultado: Força axial ~0 após 100-1.000 ciclos

2. Desgaste Superfícies:
   - Bordas "mordem" superfície (marcas permanentes)
   - Superfície desgasta → bordas afundam → perde contato
   - Material macio (alumínio): Ineficaz (desgaste rápido)

3. Atrito Insuficiente:
   - Força axial 1-2% da pré-carga (insignificante)
   - Vibração >50 Hz supera facilmente

2. Quando Usar Arruela de Pressão

Aplicações Apropriadas (Limitadas):

✅ Use Grower se:
1. Vibração Leve a Moderada:
   - Painéis elétricos (vibração ambiente <10 Hz)
   - Móveis e estruturas fixas (sem vibração contínua)
   - Eletrônicos (vibração transporte ocasional)

2. Orçamento Extremamente Limitado:
   - Custo grower: R$ 0,08 (M10)
   - Custo porca autotravante: R$ 0,28 (M10)
   - Economia: R$ 0,20 por fixação
   - Quando justifica: Produção massiva >10.000 unidades/mês

3. Material Base Duro:
   - Aço C30+ (dureza >15 HRC)
   - Ferro fundido (não desgasta rapidamente)
   - ❌ NÃO em alumínio (<10 HRC, bordas afundam)

4. Exigência Normativa Antiga:
   - Algumas normas antigas (pré-1990) especificam grower
   - Exemplo: Painéis elétricos NBR 5410 (edições antigas)
   - Modernas: Recomendam porca autotravante

Quando NÃO Usar (Crítico):

❌ NUNCA use Grower em:
1. Vibração Severa (>50 Hz):
   - Motores, compressores, bombas
   - Equipamentos rotativos (rpm >1.000)
   - Veículos (suspensão, motor, transmissão)
   - Solução: Porca autotravante DIN 985 (85-95% eficaz)

2. Segurança Crítica:
   - Estruturas metálicas (pontes, edifícios)
   - Equipamentos médicos
   - Aviação, aeroespacial
   - Norma: Grower proibido (NASA, SAE, AISC)

3. Material Base Macio:
   - Alumínio (<10 HRC): Bordas afundam, ineficaz
   - Plástico: Deformação permanente, perda total
   - Compósitos (fibra carbono): Dano à matriz

4. Superfícies Tratadas:
   - Galvanização espessa (>50 μm): Bordas não mordem
   - Revestimentos duros (nitreto, cromo): Grower não penetra
   - Pintura: Bordas removem pintura (corrosão)

3. Comparação com Alternativas

Grower vs. Porca Autotravante DIN 985:

Teste Junker (ISO 16130) - Padrão Ouro Vibração:

Método:
- Fixação submetida a 2.000 ciclos vibração (50 Hz, amplitude 1 mm)
- Mede perda pré-carga (torque residual)
- Aprovado: Mantém >80% pré-carga após 2.000 ciclos

Resultados M10 8.8 (Torque inicial 50 N⋅m):
1. Sem travamento: 0 N⋅m após 150 ciclos (100% perda) ❌
2. Grower DIN 127: 8 N⋅m após 500 ciclos (84% perda) ❌
3. Porca nylon DIN 985: 42 N⋅m após 2.000 ciclos (16% perda) ✅
4. All-metal DIN 980 M: 45 N⋅m após 2.000 ciclos (10% perda) ✅

Conclusão: Grower perde 84% em 500 ciclos (ineficaz)

Grower vs. Arruela Dentada (Toothed Washer):

Arruela Dentada Externa (DIN 6798 A):
- Dentes externos radiais (12-24 dentes)
- Mordem superfície de apoio
- Eficiência: 40-60% (melhor que grower)
- Aplicação: Conexões elétricas (aterramento)

Arruela Dentada Interna (DIN 6798 J):
- Dentes internos radiais
- Mordem porca + superfície
- Eficiência: 50-70%
- Aplicação: Eletrônica (espaço confinado)

Comparação:
- Grower: 30-50% (pior)
- Dentada: 40-70% (melhor, mas ainda inferior a autotravante)
- Porca nylon: 85-95% (padrão moderno)

Custo M10:
- Grower: R$ 0,08
- Dentada externa: R$ 0,15 (+88%)
- Dentada interna: R$ 0,18 (+125%)

4. Instalação Correta

Sequência de Montagem:

CORRETO:
Cabeça Parafuso → Arruela Plana (opcional) → Peça →
Arruela Grower → Porca

Regras:
✅ Grower SEMPRE sob porca (não sob cabeça parafuso)
✅ Lado agudo (borda externa) voltado para porca
✅ Arruela plana entre grower e peça (protege superfície)

ERRADO:
❌ Grower sob cabeça parafuso (não funciona, desliza)
❌ Grower + arruela plana entre grower e porca (reduz mordida 50%)
❌ Lado agudo voltado para peça (danifica sem benefício)

Torque de Instalação:

Torque: MESMO que sem grower (grower não altera torque necessário)

M6 classe 8.8: 10 N⋅m
M8 classe 8.8: 25 N⋅m
M10 classe 8.8: 50 N⋅m
M12 classe 8.8: 85 N⋅m

NUNCA adicionar torque extra (não melhora travamento, apenas colapsa grower mais)

Erros Comuns:

❌ Erro 1: Reutilizar grower colapsado
- Problema: Perdeu elasticidade (colapso plástico permanente)
- Identificação: Altura <50% original (calibrador)
- Solução: SEMPRE substituir (custo R$ 0,08 insignificante)

❌ Erro 2: Usar em alumínio
- Problema: Bordas afundam em superfície macia (perda contato)
- Resultado: Ineficaz após 10-50 ciclos
- Solução: Porca autotravante + arruela plana

❌ Erro 3: Empilhar múltiplas growers
- Problema: Não aumenta eficiência (ambas colapsam)
- Resultado: Desperdício (mesma performance que 1 grower)
- Solução: Usar 1 grower ou trocar por autotravante

❌ Erro 4: Grower + porca autotravante
- Problema: Redundante (autotravante já tem travamento)
- Resultado: Custo desnecessário (R$ 0,28 + R$ 0,08 = R$ 0,36)
- Solução: Autotravante sozinha (R$ 0,28, mesma eficiência)

5. Alternativas Modernas

Matriz de Substituição:

Aplicação Atual com Grower → Substituto Recomendado:

1. Painéis Elétricos (vibração leve):
   - Atual: Grower M6 (R$ 0,06)
   - Substituto: Porca nylon DIN 985 M6 (R$ 0,18, +200%)
   - Benefício: 85% vs. 30% eficiência (+183%)

2. Móveis Metálicos (sem vibração contínua):
   - Atual: Grower M8 (R$ 0,07)
   - Manter: Grower aceitável (vibração ocasional transporte)
   - Alternativa premium: Dentada externa (R$ 0,15, +114%)

3. Equipamentos Industriais (vibração moderada):
   - Atual: Grower M10 (R$ 0,08)
   - Substituto: Porca nylon DIN 985 M10 (R$ 0,28, +250%)
   - Benefício: Elimina reapertos (manutenção -80%)

4. Estruturas Metálicas (crítico):
   - Atual: Grower M12 (PROIBIDO normas modernas)
   - Substituto: All-metal DIN 980 M M12 (R$ 1,80)
   - Obrigatório: AISC, RCSC proíbem grower

Custo-Benefício da Substituição:

Exemplo Painel Elétrico (200 fixações M8):

Opção 1 - Grower:
- Componentes: 200 × R$ 0,07 = R$ 14,00
- Reaperto anual: 4h × R$ 60/h = R$ 240,00
- Total 5 anos: R$ 14 + (R$ 240 × 5) = R$ 1.214,00

Opção 2 - Porca Nylon:
- Componentes: 200 × R$ 0,22 = R$ 44,00
- Reaperto: Não necessário (mantém 90% após 5 anos)
- Total 5 anos: R$ 44,00

Economia: R$ 1.214 - R$ 44 = R$ 1.170,00 (96% redução)
ROI: Imediato (elimina manutenção)

6. Normas e Recomendações

Normas que Proíbem/Não Recomendam Grower:

NASA Reference Publication 1228 (1990):
"Lock washers (split type) are NOT recommended for applications
requiring high reliability in vibration environments."

AISC 360-22 (Structural Steel):
"Split lock washers shall not be used as the sole locking device
in structural connections subject to vibration."

SAE J1237 (Automotive):
"Split lock washers provide minimal locking effectiveness and
are not recommended for critical fastening applications."

VDI 2230 (German Engineering - Cálculo de Parafusos):
"Split washers ineffective for preventing self-loosening.
Use prevailing torque nuts (DIN 985, 980) instead."

Normas que Ainda Especificam (Antigas):

ABNT NBR 5410:1997 (Instalações Elétricas - Edição Antiga):
- Especifica grower em conexões elétricas
- Edição moderna (2004+): Recomenda dentada ou autotravante

DIN 127 (1989):
- Norma de fabricação da grower
- Não garante eficácia (apenas dimensional/material)
- Nota 2024: Considerada obsoleta (substituída por EN 16130 - Junker test)

7. Preços e Fornecimento

Preços Grower DIN 127 (Aço Zincado):

Grower Inox 304:

Comparação Custo Total (M10):

8. FAQ

P: Grower funciona em vibração severa?

R: NÃO. Teste Junker (ISO 16130) mostra perda 84% pré-carga em 500 ciclos (vibração 50 Hz). Eficiência real 0-5% em vibração >50 Hz. Solução: Porca autotravante DIN 985 (85-95% eficaz) ou All-Metal DIN 980 M (95-98%).

P: Posso usar grower + porca autotravante juntas?

R: Redundante e desnecessário. Porca autotravante já tem prevailing torque (travamento mecânico). Grower adiciona: 0% eficiência (porca já trava) + R$ 0,08 custo extra. Use apenas porca autotravante.

P: Por que grower ainda é vendida se ineficaz?

R: Legado histórico. Grower popular 1950-1990 (antes estudos NASA/Junker). Normas antigas especificam. Baixo custo atrai (R$ 0,08 vs. R$ 0,28 autotravante). Mas TCO (custo total) maior (manutenção reaperto).

P: Grower danifica galvanização?

R: Sim. Bordas afiadas (44-51 HRC) removem galvanização (12-25 HRC) durante aperto. Resultado: Corrosão localizada. Solução: Arruela plana entre grower e peça (protege superfície) ou usar porca autotravante (não danifica).

9. Conclusão

Arruela de pressão (grower) tem eficiência limitada 30-50% em vibração leve e 0-5% em vibração severa (>50 Hz). Normas modernas não recomendam para aplicações críticas. Porca autotravante DIN 985 é substituto superior (85-95% eficaz, TCO -95%) para vibração. Grower viável apenas em vibração ocasional + material duro + orçamento extremamente limitado.

Resumo de Seleção:

• Vibração leve (<20 Hz): Grower M10 (R$ 0,08) aceitável
• Vibração moderada (20-50 Hz): Porca nylon DIN 985 M10 (R$ 0,28, +250% eficiência)
• Vibração severa (>50 Hz): All-Metal DIN 980 M M10 (R$ 1,20, 95-98% eficaz)
• Segurança crítica: Grower PROIBIDO (NASA, AISC, SAE)
• TCO 5 anos: Porca nylon -95% vs. grower (elimina reapertos)

Última atualização: Janeiro/2025. Baseado em DIN 127, ISO 16130 (Junker Test), NASA RP-1228, AISC 360-22.