Manual Tecnico Lubrificantes

1 LUBRIFICANTESELUBRIFICAÇÃOintrodução

ManualTécnico deLubrificantes

u mMÓDULO

1 CONSUMER-port 12/1/04 12:26 PM

Seção Um

Seção Dois

Seção Três

Seção Quatro

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O U M - i n t r o d u ç ã o página1

índice

ATRITO E LUBRIFICAÇÃO 2Atrito 3Lubrificação 4

O QUE FAZEM OS LUBRIFICANTES? 6Funções dos lubrificantes 7Tipos de lubrificantes 9Propriedades importantes dos lubrificantes 11

O QUE É UM LUBRIFICANTE? 20Óleos básicos e aditivos 21Óleos básicos 22Aditivos 23Formulação 27

A ESCOLHA DO LUBRIFICANTE CORRETO 29Recomendações dos fabricantes 30Testes de lubrificantes 31

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Iniciamos os nossos estudos sobre lubrificação elubrificantes vendo como o atrito se desenvolve e osproblemas que ele causa. Em seguida, explicaremoscomo são usados os lubrificantes para reduzir o atritoe analisaremos os factores que afetam a eficiência dalubrificação.

Quando você tiver completado o estudo desta seção,saberá como:

■ definir atrito, explicar as suas causas e resumir assuas consequências;

■ definir lubrificação, explicar como ela reduz o atritoe resumir os seus benefícios.

seção umatrito e lubrificação



O que é o atrito?

Quando uma superfície desliza sobre outra, hásempre alguma resistência ao movimento. Esta forçade resistência, ou atrito, depende da natureza dasduas superfícies em contato. Quando o atrito épequeno, por exemplo, quando um esquiador desceuma encosta com neve, o movimento é suave e fácil.Quando atrito é grande, contudo, o deslizamentotorna-se difícil e as superfícies em contato aquecem edesgastam-se. Isto acontece, por exemplo, quando sefreia uma roda para reduzir a velocidade.

O que causa o atrito?

O atrito é o resultado das asperezas das superfícies.Quando observadas no microscópio, até mesmo assuperfícies mais polidas, mostram minúsculasrugosidades ou asperezas. Duas superfícies queparecem estar em contato, na verdade só se tocamnos pontos salientes das suas asperezas. A cargatotal atua apenas sobre minúsculos pontos e apressão sobre cada um deles é enorme. Quando assuperfícies se movem as asperezas podem interagirprovocando a soldagem entre as superfícies. Quantomaior a carga aplicada, maior o atrito.

As consequências do atrito

Na maior parte das máquinas é importante reduzir aomínimo o atrito entre as partes móveis. Quando oatrito é excessivo, é necessário trabalho extra paravencê-lo, gerando calor e perda de energia. O atritotambém aumenta o desgaste reduzindo asssim a vidaútil da máquina.

atrito


Atrito e a sua causa

Contato entre duas superficies

Movimento

Atrito


O que é a lubrificação?

Qualquer processo que reduza o atrito entre duassuperfícies em movimento é chamado delubrificação. Qualquer substância usada para estefim é conhecida como o lubrificante.

Como a lubrificação reduz o atrito?

A principal função de um lubrificante é fornecer umapelícula que separe as superfícies e facilite o seumovimento. Em um modelo simples em que umlíquido atua como lubrificante, é como se este fossecomposto de várias camadas, com as duas camadasexternas aderindo firmemente às superfícies.Conforme uma superfície se move sobre a outra, ascamadas externas mantem-se aderentes àssuperfícies, mas as interiores são forçadas a deslizarumas sobre as outras. A resistência ao movimentodeixa de ser controlada pela força necessária paraseparar as asperezas das duas superfícies emmovimento. Ela passa a ser determinada pela forçanecessária para fazer deslizar as camadas delubrificante, umas sobre as outras , que é muitoinferior à que seria necessária para superar o atritoentre duas superfícies sólidas sem lubrificação.

As consequências da lubrificação

Como a lubrificação reduz o atrito, poupa energia ereduz o desgaste. Porém, mesmo os melhoreslubrificantes nunca eliminam totalmente o atrito. Nomotor de um automóvel, por exemplo, cerca de 20%da energia gerada é gasta no processo de superar oatrito.


lubrificação

Lubrificação

Contato entre duas superfícies

O efeito de um lubrificante


■ Atrito é o nome dado à força que resiste aomovimento relativo entre duas superfícies emcontato. O atrito gera calor, desperdiça energia eaumenta o desgaste.

■ Lubrificação é o nome dado a qualquer processoque reduza o atrito. A função principal dalubrificação é separar superfícies em contatotornando o movimento entre elas mais fácil.

■ A lubrificação poupa energia e reduz o desgaste.

sumário da seção um



Os lubrificantes desempenham várias funções alémda sua tarefa principal de reduzir o atrito e odesgaste. Nesta seção vamos ver as funções maisimportantes antes de analisar as propriedades queeles devem ter para um desempenho eficiente.Daremos uma atenção especial à viscosidade porqueela é quase sempre a propriedade mais importante deum lubrificante.

Quando tiver concluido esta seção, você saberá:

■ listar quatro funções importantes que oslubrificantes devem desempenhar;

■ dar exemplos de funções adicionais que oslubrificantes usados para aplicações especiaispossam ter de realizar;

■ listar quatro tipos básicos de lubrificantes eresumir as suas vantagens e desvantagens;

■ comparar e analisar as propriedades importantesdos tipos básicos de lubrificantes;

■ definir o termo viscosidade e explicar como osistema SAE é usado para classificar os óleos deacordo com a sua viscosidade;

■ resumir o significado das seguintes propriedadesdos lubrificantes: fluxo em baixa temperatura,estabilidade térmica e química, condutividadetérmica e calor específico, desemulsificação eemulsificação, inflamabilidade, compatibilidade etoxicidade.

seção doiso que fazem os lubrificantes?



Os lubrificantes não devem somente lubrificar. Namaior parte das aplicações devem também esfriar,proteger, manter a limpeza e algumas vezesdesempenhar também outras funções.

Lubrificação

A principal função de um lubrificante é simplesmentefacilitar o deslizamento de uma superfície sobre outra,reduzindo o atrito e desgaste e poupando energia.

Refrigerar ou esfriar

Qualquer material que reduza o atrito atua comorefrigerante, porque diminui a quantidade de calorprovocado pelo deslizamento entre duas superfíciesMesmo assim, muitas máquinas desenvolvem aindamuito calor que tem de ser removido para quefuncionem eficientemente. Os lubrificantes são muitousados para evitar superaquecimentos transferindo ocalor das zonas quentes para as mais frias.

Provavelmente o exemplo mais familiar do uso de umóleo usado para refrigerar é o óleo que usamos nomotor do nosso carro, mas esta função é vital emmuitas outras aplicações. Óleos para compressores,turbinas, engrenagens, fluidos de corte e muitasoutras aplicações devem ser bons refrigerantes.

Proteção contra a corrosão

Uma lubrificação eficaz minimiza o desgastemecânico reduzindo o contato entre superfícies emmovimento. Porém, desgaste químico, ou corrosão,podem ainda ter lugar. Óbviamente, que umlubrificante não deve causar corrosão. Idealmente,deve proteger ativamente as superfícies que lubrifica,evitando qualquer dano que possa ser causado porágua, ácidos ou outros agentes corrosivos quepossam ter contaminado o sistema.

Os lubrificantes protegem contra a corrosão de duasmaneiras diferentes. Envolvem as superfícies e criamuma barreira física contra o ataque, ou sãoformulados com inibidores que reagem e neutralizamos químicos corrosivos que se vão formando.

Mantendo a "limpeza"

A eficiência de operação de uma máquina pode serreduzida se os seus mecanismos foremcontaminados com poeira, areia ou produtos dedesgaste e corrosão. Estas partículas sólidas podemaumentar o desgaste e provocar mais corrosão epodem bloquear tubos de alimentação de óleo efiltros. Os lubrificantes ajudam a manter as máquinaslimpas e operacionais, afastando os contaminantesdos mecanismos lubrificados. Alguns lubrificantescomo os óleos para motores contem aditivos quemantem as partículas em suspensão e dispersam oscontaminantes solúveis no óleo. Isto impede que elesse depositem nas superfícies de trabalho lubrificadas.

as funções dos lubrificantes

página7

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O U M - i n t r o d u ç ã o


ubrificantes usadospara certas aplicações

podem necessitar dedesempenhar outrasfunções além das queforam acima descritas.Alguns exemplos:

Vedante

O óleo usado em motoresde combustão interna deveprover uma vedação eficazentre os anéis desegmento e paredes doscilindros. A vedação étambém importante nalubrificação decompressores e bombas.

Transmissão de força

Os óleos hidráulicos sãotambém usados natransmissão e controle deforça e para a lubrificaçãodas superfícies detrabalho do sistemahidráulico.

Isolamento

Os óleos isolantes oudielétricos são usados emtransformadores e chaveselétricas.

o u t r a s f u n ç õ e s d o s l u b r i f i c a n t e sI n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


L

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Há básicamente quatro tipos de substâncias capazesde desempenhar as funções de um lubrificante emmaior ou menor grau.

Líquidos

Muitos líquidos diferentes podem ser usados comolubrificantes, mas os mais largamente usados são osóleos minerais derivados do petróleo ou cru bruto. Asua manufatura e composição serão estudados emalgum detalhe na seção seguinte deste módulo.

Outros óleos usados como lubrificantes incluemóleos naturais (animais e vegetais) e óleossintéticos.

Os óleos naturais podem ser excelentes lubrificantesmas se deterioram mais rápidamente em uso do quepor exemplo, os minerais. No passado, raramenteforam usados isoladamente, embora fossem algumasvezes usados em combinação com óleos minerais.Recentemente, tem aumentado o interesse empossíveis aplicações de óleos vegetais naturais, comolubrificantes. São prontamente biodegradáveis e sãogeralmente menos prejudiciais para o meio ambientedo que os óleos minerais.

Os óleos sintéticos são fabricados por processosquímicos e tendem a ser dispendiosos. Eles sãoprincipalmente usados em aplicações críticas, porexemplo resistência a temperaturas extremas(Ex.:Aviação), mas o seu uso tem vindo a ser cadavez mais alargado para outros fins, tanto na industriacomo em automóveis e outros veículos.

Às temperaturas normais, os óleos fluem livremente,e podem ser fácilmente alimentados para umamáquina permitindo uma lubrificação eficaz eremovendo calor e partículas contaminantes. Poroutro lado, por serem líquidos, os óleos podem

escapar dos locais ou pontos que devem lubrificar,podem vazar, e podem não ser vedantes eficazes,impedindo a entrada de areia e umidade.

Graxas

Uma graxa é um lubrificante semi-sólido fabricado deum óleo e um agente espessante (ex.: um sabão ouuma argila), que cria um tipo de "reservatório" delubrificante que fica retido onde é aplicado. As graxasprotegem as superfícies da contaminação externa.Como não fluem tão livremente como os óleos, sãomais difíceis de lubrificar uma máquina em operação,e são piores refrigerantes.

Sólidos

As principais substâncias usadas como lubrificantessólidos são a grafite, o bissulfeto de molibdeno e oPTFE ou Teflon (politetrafluoretileno). São muitomenos usadas do que os óleos e as graxas mas sãoessenciais para aplicações especiais em condiçõesque os óleos ou graxas não podem suportar. Podem,por exemplo, ser usadas em temperaturas extremas eem ambientes químicos reativos. As pernastelescópicas do módulo lunar da Apolo foramlubrificadas com bissulfeto de molibdeno.

Gases

Ar, e outros gases, podem ser usados comolubrificantes mas geralmente somente para finsespeciais. Mancais lubrificados com gás podemoperar em velocidades muito altas, mas somentepodem suportar cargas relativamente baixas. Mancaisdeste tipo são aplicados nas brocas de altavelocidade usadas por dentistas.


tipos de lubrificantes

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lgumas características importantes dos principais tipos de lubrificantes sãocomparadas na tabela abaixo.

I n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


A

Facilidade delubrificar o mancal

Retenção nomancal

Vedante à entradade contaminantes

Proteção contra acorrosão

Faixa de temperaturade operação

Refrigeração

Óleos Graxas Sólidos Gases

****

**

**

****

*

***

***

***

**

***

***

*

*

--

-

***

*

*

***

**

**** * **

Chave: Excelente **** Muito bom *** Bom ** Satisfatório * Inaplicável -

comparação dos tipos principais de lubrificantes

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Muitos fatores são considerados quando se faz aescolha de um lubrificante. O mais importante entreeles é a viscosidade do lubrificante.

Viscosidade

A definição mais simples de viscosidade é aresistência ao escoamento. Nas mesmas condiçõesde pressão e temperatura um líquido de baixaviscosidade, como a água, escoa mais rápidamentedo que um líquido com alta viscosidade, por exemploum xarope.

As viscosidades dos óleos para motores decombustão interna são geralmente classificados deacordo com o sistema SAE desenvolvido pelaSociedade Americana de Engenheiros Automotivos.Para óleos de motor há onze graus especificados,

cada um correspondendo a uma faixa deviscosidades. Em cinco deles são feitas medidas deviscosidade a100°C. Em ordem crescente deviscosidade, SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50 eSAE 60. Para os restantes graus são feitas medidasde viscosidade máxima a temperaturas mais baixas:SAE 0W (medido a -35°C), SAE 5W (medido a -30°C), SAE 10W (medido a -25°C), SAE 15W(medido a -20°C), SAE 20W (medido a -15°C) e SAE25W (medido a -10°C). O sufixo ‘W’ indica que o óleoé adequado para o inverno.

Óleos que se enquadram em somente um dos grausacima indicados são conhecidos como monoviscosos.Óleos que atendam simultâneamente os requisitos dedois graus SAE, são conhecidos como multiviscosos.Por exemplo um óleo SAE 20-20W tem umaviscosidade a 100ºC na faixa do SAE 20 e a -15°Cenquadra-se na faixa de um SAE 20W.


propriedades importantes dos lubrificantes

Graus de viscosidade para óleos de motor (Sistema SAE J300)

-35

SAE 0W

SAE 5WSAE 10W

SAE 15W

SAE 20WSAE 25W

-30 -25 -20 -15 -10Temp (°C)

‘Espesso’

‘Fino’

Vis

cosi

dade

100

SAE 50

SAE 60

SAE 40

SAE 30

SAE 20

Graus de viscosidade aalta temperatura

(especificados Máx. e Min.)

Graus de viscosidadea baixa temperatura

(Só é especificada a viscosidademáxima)


lém de definir osgraus de viscosidade,

o sistema SAE tambémdefine a temperaturalimite de bombeamento(BPT) para graus ‘W’. Atemperatura limite debombeamento é definidacomo a temperatura maisbaixa em que o óleo demotor pode sercontinuamente bombeadoe fornecidoadequadamente à bombade óleo do motor.

c l a s s i f i c a ç ã o S A E d e v i s c o s i d a d eI n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


A

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Um sistema similar ao usado para óleos de motor éusado na classificação de óleos automotivos paraengrenagens. Neste sistema a viscosidade dos grausSAE 80, 85, 90, 140 e 250 é medida a 100°C e osgraus SAE 70W, 75W, 80W and 85W são medidos a -55°C, -40°C, -26°C e -12°C respectivamente. Osistema de classificação para estes óleos deengrenagens é independente do usado para óleos demotor, tornando difícil a a comparação deviscosidades. Por exemplo, um óleo de motor SAE 50pode ser na realidade mais viscoso do que um SAE80W para engrenagens.

Há outros sistema de classificação para lubrificantesindustriais de acordo com as suas viscosidades. Porexemplo, a International Standards Organisation(ISO). A ISO estabelece18 graus, sendo que cada umse distribui dentro de uma estreita faixa de

viscosidade. Um grau ISO é especificado pelo termoISO VG seguido de número que corresponde àviscosidade a 40°C. A viscosidade de qualquer grau écerca de 50% maior do que o grau anterior.

É importante notar que em qualquer dos sistemas onúmero SAE, BSI ou ISO somente se refere àviscosidade do óleo. Não dá qualquer outra indicaçãosobre outras propriedades ou sobre a qualidade edesempenho do mesmo.


Graus de viscosidade paralubrificantes industriais (Sistema ISO)

235710152232466810015022032046068010001500

FINO

ESPESSO


-55

SAE 75W

SAE 80W

SAE 85W

-40 -26 -12 0Temp (°C)

‘Fino’

Vis

cosi

dade

100

SAE 250

SAE 140

SAE 90SAE 85SAE 80

Graus de viscosidadea alta temperatura

Graus de viscosidadea baixa temperatura(Só é especificada a

viscosidade máxima)

‘Espesso’


viscosidade de umóleo pode ser definida

como a sua resistência aoescoamento e são usadosviscosímetros nolaboratório para mediresta propriedade.

A viscosidade absoluta oudinâmica, é usada porengenheiros nos cálculosde projeto de mancais. Émedida através de umaunidade conhecida comocentipoise (cP)

Os fabricantes econsumidores delubrificantes geralmenteusam uma alternativamais conveniente, que é aviscosidade cinemática,que é a viscosidade

dinâmica dividida peladensidade do lubrificantee é medida em unidadesconhecidas comocentistokes (cSt). A águana temperatura ambientetem uma viscosidadecinemática de cerca de 1cSt e as viscosidades damaior parte dos óleoslubrificantes nas suastemperaturas de operaçãoestão entre 10 - 100 cSt.Os graus de viscosidadeSAE são expressos emcentipoises nas faixasmais baixas detemperatura e emcentistokes emtemperaturas altas. Osgraus de viscosidade ISOsão expressos emcentistokes.

v i s c o s i d a d eI n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


A

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Índice de viscosidade

A escolha do lubrificante adequado requer nãosomente conhecer a sua viscosidade, mas também amaneira como a viscosidade muda com astemperaturas de operação. A viscosidade de qualquerlíquido diminui quando a temperatura aumenta, assimum óleo que tenha a viscosidade adequada àtemperatura ambiente, poderá ser demasiado 'fino' àtemperatura em que irá funcionar. O inverso, isto é,um óleo com a viscosidade certa na sua temperaturade operação poderá ser muito viscoso em baixastemperaturas, não permitindo o arranque dosmecanismos que lubrifica.

O índice de viscosidade (IV) de um lubrificanteindica o efeito da temperatura sobre a viscosidade.Óleos com uma viscosidade sensível a mudanças detemperatura tem um baixo índice de viscosidade;óleos de alto índice de viscosidade são menosafetados pelas mudanças de temperatura.

O IV de um óleo é calculado a partir das viscosidadesa 40°C e 100°C. A faixa normal do IV para óleosminerais puros é de 0 a 100. Óleos com um IVsuperior a cerca de 85 são conhecidos como óleos dealto índice de viscosidade (HVI). Os que tem um IVabaixo de 30 são chamados de baixo índice deviscosidade (LVI) enquanto que os da faixaintermediária são conhecidos como de médio índicede viscosidade (MVI).

Como iremos ver na próxima seção, é possívelaumentar o índice de viscosidade de um óleo mineraladicionando um melhorador do índice deviscosidade. Se acrescentarmos a isto o uso demodernas técnicas de refinação, é possível produziróleos multiviscosos para motores com indices deviscosidade de 130 ou superiores.


40°C

'Fino'

Temperatura

Vis

cosi

dade

'Espesso'

100°C

Variação da viscosidade com a temperatura

Óleo HVI

Óleo MVI Óleo LVI


Além da viscosidade, diversas outras propriedadesdevem ser também consideradas para garantir que olubrificante continuará lubrificando, refrigerando eprotegendo contra a corrosão, mantendo a limpeza erealizando outras funções necessárias comsegurança e no período máximo possível de temponecessário para uma determinada aplicação.

Fluxo a baixa temperatura

Quando as máquinas e veículos operam em baixastemperaturas ambiente é importante que oslubrificantes usados mantenham a capacidade de fluirem baixas temperaturas. A temperatura mais baixaem que um óleo ainda flui é conhecido como o seuponto de fluidez. Na prática um óleo deve ter umponto de fluidez pelo menos 10ºC abaixo datemperatura de trabalho esperada.

Estabilidade térmica

Se um óleo aquecer em serviço, é importante que nãose decomponha de tal forma que não seja mais capazde lubrificar eficientemente, ou libere produtos dedegradação, inflamáveis ou perigosos.

Estabilidade química

Os lubrificantes podem entrar em contato com umagrande variedade de substâncias. Devem sercapazes de resistir a ataques químicos destassubstâncias, ou tornam-se impróprios para continuarsendo usados. Oxidação, por reação química com ooxigênio do ar é a causa mais importante dedeterioração de óleos minerais. Geram produtosácidos que podem corroer as superfícies e formardepósitos que se agarram em peças que operam emaltas temperaturas. A oxidação também produz borrasólida que pode prejudicar o fluxo do óleo.

Propriedades de transferência de calor

Os lubrificantes que são bons condutores de calordevem ser usados onde é necessário dissipar o calorde um mancal. A capacidade de uma substânciadissipar calor chama-se condutividade térmica.Geralmente óleos de viscosidade mais baixa sãomelhores condutores de calor do que óleos deviscosidade mais alta.

Nos sistemas em que a refrigeração depende dacirculação do óleo, o calor específico é umapropriedade importante, porque determina aquantidade de calor que o óleo consegue dissipar.


Formação de depósitos em pistões - resultado da oxidação definas películas de óleo, em altas temperaturas.


Corrosividade

Um lubrificante não deve corroer as superfíciesmetálicas com que entra em contato. Muitos óleosminerais contem pequenas quantidades de ácidosfracos, que geralmente não são prejudiciais. Contudo,óleos minerais que estão em contato com ar, em altastemperaturas, oxidam-se, formando compostosácidos. O óleo pode então provocar a corrosão desuperfícies metálicas.

A acidez ou basicidade de um lubrificante podem serexpressos em termos da quantidade de base ou ácidonecessário para neutralizá-lo. A avaliação destenúmero de neutralização fornece uma indicação dograu de deterioração de um óleo em serviço.

Desemulsificação (Capacidade de separação da água)

Quando se adiciona água a um óleo, forma-senormalmente uma camada separada, porque o óleo éinsolúvel. Em algumas situações, porém, é possíveldispersar a água no óleo, ou o óleo na água, na formade minúsculas gotículas. Estas misturas sãoconhecidas como emulsões, Na maior parte dasaplicações industriais a formação de emulsões deveser evitada. A emulsificação tem um efeito prejudicialsobre a capacidade do óleo de lubrificar e podeprovocar a corrosão das superfícies lubrificadas.

Em turbinas, compressores, sistemas hidráulicos eoutras aplicações em que os lubrificantes possam sercontaminados com água, é importante que olubrificante tenha boas propriedades dedesemulsificação. Qualquer água de contaminaçãodeverá separar-se rápidamente do óleo lubrificante,de maneira a que possa ser drenada e o óleo possaser recirculado e continue fazendo o seu trabalhoeficientemente.

Emulsificação

Embora a emulsificação seja geralmente indesejável,alguns lubrificantes são formulados na forma deemulsões. Por exemplo, em operações de corte demetais, as emulsões água-em-óleo são usadasporque refrigeram e lubrificam eficazmente aferramenta de corte. Emulsões de água-em-óleo sãousadas para alguns fluidos hidráulicos resistentes aofogo.


Um mancal corroído por ácidos formados pela oxidação do óleo

Emulsão de água-em.-óleo

Gotículasde água


Inflamabilidade

Não deverá haverá qualquer risco de incêndio do óleonas condições em que ele é usado. Uma indicação daresistência ao fogo de um óleo pode ser obtidaatravés do teste de ponto de fulgor. É a temperaturamais baixa em que os vapores libertados por umlíquido se podem inflamar em contato com umachama. É importante notar que o risco de incêndio noponto de fulgor poderá ser muito reduzido. Nãoapenas o óleo tem de ser aquecido até àquelatemperatura, como é necessário aproximar-se umachama da sua superfície antes que ele se inflame. Osóleos lubrificantes mais leves tem pontos de fulgorgeramente acima de 120°C

Compatibilidade

Um lubricante não deverá ter quaisquer efeitosprejudiciais sobre outros componentes do sistema.Por exemplo, deve ser compatível com vedantesusados para impedir vazamentos do óleo e tubosusados para transferir lubrificante de um componentepara outro, assim como, quaisquer tintas, plásticos,ou colas com que possa entrar em contato.

Toxicidade

Os lubricantes não devem óbviamente apresentarqualquer perigo para a saúde. Os lubrificantes maisusados tem como base óleos minerais altamenterefinados, que são produtos relativamenteinofensivos, em particular se o contato com eles forde curto prazo. Porém, eles podem conter aditivos,cujas características podem apresentar perigosespecíficos para a saúde e segurança. Noslubrificantes industriais, os perigos são muitoreduzidos porque as quantidades de aditivos sãopequenas. Quaisquer riscos potenciais são aindamais minimizados em se adotando precauçõesbásicas, por exemplo, evitando o contato dolubrificante com a pele, repetidamente ou durantelongos períodos e evitando a sua ingestão ouinalação.

Nas situações pouco habituais em que o uso de umlubrificante contendo aditivos perigosos é essencial,os fabricantes indicam claramente os riscosenvolvidos e as medidas adicionais de segurança aserem observadas. Esta informação está disponívelnas Folhas de Segurança dos Produtos e rótulos deaviso nas embalagens.



sumário da seção dois

■ Os lubrificantes geralmente desempenham muitasfunções.

■ A maior parte dos lubrificantes tem como baseóleos minerais, mas outros líquidos, graxas,sólidos e gases podem ser usados comolubrificantes

■ A propriedade mais importante de um lubrificantelíquido é a sua viscosidade ou resistência aoescoamento.

■ A viscosidade dos óleos é descrita em váriossistemas de classificação.

■ Os motores de combustão interna sãoclassificados pelo sistema SAE, em onze graus deviscosidade, cada um cobrindo uma faixa deviscosidades a uma temperatura especificada.Óleos multiviscosos atendem a mais do que umgrau de viscosidade.

■ Óleos para engrenagens automotivas sãoclassificados em graus de acordo com as suasviscosidades em um sistema SAE similar.

■ As viscosidades dos lubrificantes industriaispodem ser classificadas de acordo com umsistema desenvolvido pela ISO.

■ A viscosidade de um líquido diminui com oaumento da temperatura e a extensão da variaçãoda viscosidade é indicada pelo índice deviscosidade.

■ O índice de viscosidade é determinado através demedições de viscosidade feitas a 40ºC e 100ºC esitua-se normalmente na faixa 0-100. Asviscosidades dos óleos com baixos índices deviscosidade variam mais com com as mudançasde temperatura do que as viscosidades dos óleoscom altos índices de viscosidade.

■ Além da viscosidade e índice de viscosidade, háainda outras propriedades dos óleos lubrificantesque influenciam o seu comportamento em serviço:- ponto de fluidez- estabilidade térmica e química- condutividade térmica e calor espicífico- proteção contra a corrosão- desemulsificação e emulsificação- inflamabilidade- compatibilidade e- toxicidade.



A maior parte dos lubrificantes são fabricados comóleos minerais, contendo ou não alguns aditivos quereforçam ou modificam o seu desempenho. Estaseção começa por analisar porque os oleos mineraissão bons lubrificantes. Considera depois acomposição química dos óleos minerais e a influênciasobre as suas propriedades. Finaliza com a descriçãodos aditivos mais importantes para os lubrificantes.

Quando tiver estudado esta seção, saberá:

■ listar as três principais razões porque os óleosminerais são tão largamente usados comolubrificantes e indicar cinco das mais importantesvantagens que eles tem;

■ especificar os tipos mais importantes decompostos encontrados em óleos minerais;

■ indicar como a composição de um óleo mineralinfluencia as suas propriedades de escoamento eestabilidade;

■ indicar os aditivos mais importantes paralubrificantes, porque são necessários edescrever as suas principais funções.


seção 3o que é um lubrificante?


A larga maioria dos lubrificantes é fabricada comòleos minerais, isto é, extraídos do petróleo bruto.Inicialmente os óleos minerais consistiamsimplesmente daquelas frações de viscosidadeadequada, obtidas durante a destilação do petróleo.Atualmente, a fabricação de lubrificantes é umprocesso muito mais complexo.

Este processo envolve geralmente várias fases derefinação e mistura para a produção de òleosbásicos com propriedades adequadas. Os óleosbásicos, por eles próprios, não conseguemgeralmente desempenhar todas as funçõesnecessárias em um lubrificante. Assim, adicionam-seaditivos ao óleo básico para produzir o lubrificantefinal. Os aditivos ou melhoram alguma propriedade dolubrificante ou conferem-lhe uma característicainteiramente nova.

Os óleos minerais são largamente usados comolubrificantes, porque possuem três propriedadesessenciais:

tem características de viscosidadeadequadas;

são refrigerantes eficazes porque são bonscondutores de calor e tem um elevado calorespecífico;

tem a capacidade de proteger contra acorrosão.

Além disso, os óleos minerais:

são relativamente econômicos e abundantes;

são relativamente estáveis do ponto de vistatérmico e químico;

são compatíveis com a maior parte doscomponentes usados em sistemas delubrificação;

são práticamente “não-perigosos”;

podem ser misturados com outros óleos e umagrande variedade de aditivos para prolongar oumodificar as suas propriedades;

e podem ser fabricados para produzir ascaracterísticas físicas pretendidas.


òleos básicos e aditivos


Os óleos lubrificantes básicos são produzidos atravésda refinação de petróleo bruto e misturando os óleosbásicos refinados. O petróleo bruto ou cru é umamistura complexa de compostos químicos, que variasubstancialmente dependendo da sua origem. Comoseria de esperar, as propriedades dos óleos básicosproduzidos de diferentes crus, variam tambémconsiderávelmente. Misturando óleos básicos emdiferentes proporções, é possível obter um grandenúmero de produtos com uma ampla faixa deviscosidades e propriedades químicas.

Como as propriedades de um óleo básico, refletemessencialmente a sua composição química, éimportante analisar mais detalhadamente quais oscomponentes de um óleo mineral. Todos os óleosminerais consistem principalmente dehidrocarbonetos, que são compostos químicosformados só por carbono e hidrogênio. Há três tiposbásicos de hidrocarbonetos: alcanos, cicloalcanos earomáticos.

Alcanos

Estes compostos conhecidos anteriormente comoparafínicos, são formados de átomos de carbono,agrupados em cadeias retilíneas ou ramificadas. Sãomuito estáveis quando sujeitos a calor ou oxidação .Tem um alto índice de viscosidade, mas umcomportamento apenas regular nas propriedades deescoamento em baixa temperatura.

Cicloalcanos

O tipo mais comum de hidrocarboneto encontradonos óleos lubrificantes, os cicloalcanos (anteriormenteconhecidos como naftênicos tem moléculas em quealguns dos seus átomos de carbono se apresentamna forma de anéis. Estes compostos são menosestáveis do que os alcanos e as viscosidades sãomais sensíveis às mudanças de temperatura.Contudo, tem um bom comportamento em baixastemperaturas. São também bons solventes e bonslubrificantes em regimes de lubrificação limite, isto é,mantem a lubrificação de superfícies em contato,submetidas a cargas pesadas.

Aromáticos

Como os cicloalcanos, os aromáticos contem anéisde átomos de carbono. Porém, contem umaproporção inferior de hidrogênio. São bons solventese bons lubrificantes em condições de lubrificaçãolimite, mas tem características fracas de viscosidade.

Além do seu conteúdo de hidrocarbonetos, os óleosminerais podem incluir pequenas quantidades decompostos que contem elementos como o oxigênio,nitrogênio e enxofre. Muitos destes compostos sãoinstáveis quando sujeitos a calor ou oxidação epodem promover a formação de lacas, vernizes eoutros depósitos.


òleos básicos

Hidrocarbonetos – formados só por carbono e hidrogênio.

Alcanos

Cicloalcanos

Aromáticos


As máquinas modernas, tanto para fins industriais ouautomotivos, coloca grandes exigências sobre aqualidade dos lubrificantes. A fim de satisfazer estasexigências, a maior parte dos lubrificantes contempequenas quantidades de aditivos que reforçam aspropriedades dos óleos básicos ou conferempropriedades adicionais.

Há muitos tipos diferentes de aditivos, sendo quealguns podem cumprir diferentes funções. Acombinação de aditivos usados nos lubrificantesdependem da sua aplicação final.

Os aditivos podem ser divididos em três categorias:

Aditivos que modificam a performance dolubrificanteEstão incluidos os melhoradores ouaumentadores do índice de viscosidade eabaixadores do ponto de fluidez

Aditivos que protegem os lubrificantesEstão incluidos os anti-oxidantes e os agentesanti-espuma

Aditivos que protegem as superfícies lubrificadasEstão incluidos os inibidores de corrosão,inibidores de ferrugem, detergentes,dispersantes e aditivos anti-desgaste.


aditivos


Aditivos que modificam a performance de umlubrificante

Melhoradores do índice de viscosidade sãoadicionados aos óleos básicos para reduzir a variaçãoda viscosidade com a temperatura. São úteis nasaplicações em que um lubrificante necessita trabalharsatisfatóriamente em uma ampla faixa detemperaturas. Por exemplo, óleos de motor usadosem climas frios devem ser suficientemente "finos"para permitir a partida fácil do motor a frio e contudosuficientemente "grosso ou espesso" para lubrificareficientemente nas altas temperaturas geradas nointerior do motor. A maior parte dos óleosmutiviscosos são tratados com melhoradores doíndice de viscosidade e tem uma melhor performanceatravés de uma ampla faixa de temperaturas do queos óleos básicos não tratados.

Abaixadores do ponto de fluidez são usados paraminimizar a tendência de um óleo mineral congelar esolidificar quando é refrigerado. São aditivos semprenecessários para a maior parte dos óleos usados emmáquinas operando em baixas temperaturas.


Variação da viscosidade com a temperatura

40°C

3

Temperatura

Óleo mineralcom melhoradordo índice deviscosidade

Óleomineralsemaditivos

Vis

cosi

dade

cin

emát

ica

(cSt

)

1000

200

50

10

100°C


Aditivos que protegem o lubrificante

Anti-oxidantes melhoram a estabilidade à oxidaçãodos lubrificantes e são particularmente importantespara os óleos sujeitos a aquecimento em serviço. Sãolargamente usados; práticamente todos os óleos comaditivos, contêm algum anti-oxidante.

Quando um óleo mineral é exposto ao oxigênio do ar,reage formando ácidos orgânicos, lacas pegajosas eborra. Os ácidos podem provocar corrosão, as lacaspodem causar a adesão entre partes móveis e a borratorna o óleo mais viscoso e pode bloquear oríficios,tubos e filtros de óleo, do sistema de lubrificação. Asreações com o oxigênio dependem do grau decontato com o oxigênio. Ocorrem mais rápidamenteem altas temperaturas e são também aceleradas pelapresença de umidade e outros contaminantes noóleo, por exemplo, sujidade, partículas metálicas,ferrugem e outros produtos de corrosão,

Os anti-oxidantes bloqueiam as reações de oxidaçãoe retardam a deterioração do lubrificante. Têm umaação específica que continua desde que estejampresentes no óleo, mesmo em pequenasconcentrações. Mas, quando se esgotam, o óleo seoxida rápidamente. É, portanto, essencial que o óleoseja trocado antes que as suas propriedades anti-oxidantes se tenham esgotado.

Os agentes anti-espuma impedem a formação deespumas nos óleos lubrificantes.Óleos lubrificantesaltamente refinados, geralmente não formam espuma,Porém, as espumas podem desenvolver-se napresença de certos contaminantes, especialmente emmáquinas em que o óleo esteja sujeito a fortebatimento e agitação. A espuma aumenta aexposição do óleo ao ar e por esta razão favorece aoxidação do mesmo. Poderá causar a perda de óleodo sistema através dos mecanismos de ventilação dear. A situação pior, é que também reduz a eficiênciade lubrificação; uma película de espuma é umlubrificante muito menos eficaz do que uma películacontínua de lubrificante. As espumas que se possamformar em fluidos hidráulicos, afetam sériamente oseu comportamento, que passa a funcionar comouma "esponja" e restrigem drásticamente a suacapacidade de transmitir força eficientemente.

página25



Aditivos que protegem a superfície lubrificada

Inibidores de corrosão restringem as alteraçõesquímicas que podem ser causadas às superfícies porcontaminantes no óleo que as lubrifica. As causasmais prováveis da corrosão são os ácidos. Estespodem formar-se por oxidação do lubrificante ou, emmotores de combustão interna, durante a queima doscombustíveis.

Os inibidores de corrosão são normalmentecompostos fortemente básicos, solúveis no óleo, quereagem químicamente com os ácidos, neutralizando-os.

Inibidores de ferrugem são inibidores de corrosãoespecialmente preparados para inibir a ação da águaem metais ferrosos. São geralmente necessários emóleos de turbina e hidráulicos, porque estes tipos deóleo inevitávelmente se contaminam com água.

Detergentes são frequentemente adicionados aóleos de motor e protegem as superfícies lubrificadasde maneiras diferentes. Reduzem os depósitos decarbono e lacas em altas temperaturas, impedem acolagem de anéis de segmento e fornecem umareserva de basicidade para neutralisar quaisquerácidos formados durante o processo de combustão.Eles podem também ter propriedades anti-oxidantes eanti-ferrugem.

Dispersantes são adicionados aos óleos para manterquaisquer contaminantes, como fuligem e produtos dedegradação do óleo, em suspensão. Inibem, portanto,a agregação de partículas que poderiam bloquearcanais de óleo e filtros, impedindo que se depositemsobre as superfícies onde possam interferir com alubrificação e dissipação de calor.

Agentes anti-desgaste são necessários quando nãoé possível manter o regime de lubrificaçãohidrodinâmica e haja algum contato entre assuperfícies em movimento. É usual distinguir entredois tipos de agentes anti-desgaste:Os aditivos anti-desgaste (adsorção) e os aditivosde extrema pressão.

Os aditivos anti-desgaste (adsorção), conhecidos eminglês por "anti-scuffing", são compostos que sãoadsorvidos nas superfícies metálicas, formando umapelícula protetora, que impede o contato direto metal-com-metal e reduz significativamente o atrito e odesgaste.

Os aditivos de extrema pressão (EP) são necessáriosem situações onde ocorram cargas muito altasinclusive cargas de choque, em que os aditivos anti-desgaste (adsorção) seriam ineficazes. Estascondições de carga são frequentemente encontradasem dentes de engrenagens sujeitas a cargas muitoseveras. Os aditivos EP são estáveis emtemperaturas normais, mas quando ocorrem altastemperaturas resultantes, por exemplo, da pressãoentre os dentes de engrenagens, eles se decompõemreagindo químicamente com o metal dasengrenagens para formar uma película lubrificanteprotetora.



A maior parte dos lubrificantes modernos consiste deuma mistura de vários óleos básicos e muitosaditivos. A mistura, ou formulação, destescomponentes para produzir o melhor produto parauma aplicação específica pode ser uma tarefa muitocomplicada. É frequentemente necessárioestabelecer um compromisso entre requisitosconflitantes de performance, compatibilidade e custo.

Já vimos como a mistura de óleos básicos envolveuma seleção balanceada do conteúdo de alcanos,cicloalcanos e aromáticos para produzir uma misturafinal com as melhores propriedades de escoamento,solvência e lubrificação. O mesmo tipo de operação énecessário na mistura dos aditivos. Cada aditivo deveser compatível com o óleo básico e todos os outrosingredientes da formulação, caso contrário poderátornar-se ineficaz. Compatibilidade total pode serdifícil de alcançar. Além disso, é naturalmenteimportante do ponto de vista comercial, minimizar ocusto do processo de formulação e do produto final.

Quando a formulação tiver sido desenvolvida, éessencial saber se irá funcionar corretamente e comsegurança na aplicação a que se destina. Mediçõesde propriedades físicas (como a viscosidade e índicede viscosidade) e propriedades químicas (comoacidez e estabilidade térmica) podem forneceralgumas indicações. Contudo, se o lubrificante ou aaplicação forem fora do comum, é essencial executarum teste de performance.

Nos testes de performance, as condições previstas deoperação do lubrificante, são simuladas. O teste podeser realizado no próprio equipamento de serviço emcondições reais de trabalho ou, mais provavelmente,em equipamentos de teste em laboratório. Qualquerque seja o método utilizado, na avaliação deresultados será necessário abrir o equipamento oumaquinaria de teste e examiná-los cuidadosamente

assim como fazer uma análise detalhada da condiçãodo lubrificante durante e depois do teste. Algumasdas investigações que são mais realizadas, sãodescritas na próxima seção.

O desenvolvimento de uma formulação típica para umlubrificante pode tornar necessária a execução dediferentes testes, sendo que o resultado obtido emqualquer deles poderá levar à reformulação doproduto e a continuação dos testes na máquina ouequipamento. Um projeto completo de formulaçãopode, portanto, levar um ano ou mais e custar maisde 400 mil dolares (EUA). Não há muitas companhiasque tenham as capacidades e os recursosnecessários para desenvolver este tipo de programas.Mas todas as marcas "SeaShell" têm uma formulaçãoque foi desenvolvida e testada da forma descrita. Osnossos clientes podem estar confiantes de que osnossos produtos farão o trabalho que deles seespera, de forma eficiente, econômica e segura.


formulaçãoFormulação-algumas questões a serem respondidas

Performance:

O que é suficientemente bom?É um produto de uso geral?Há quaisquer requisitos especiais?Que compromissos se podem fazer?

Custo:

Quanto custará a formulação:a desenvolver? a testar? a fazer?

Quanto irá pagar o cliente:por um produto adequado?por um produto "premium"?

Compatibilidade:

As propriedades de quaisquer dos aditivos:reforçam-se entre eles?anulam-se entre eles?

A formulação é estável:Em uso? Em armazém?


■ A maior parte dos lubrificantes é feita de óleosminerais e contem aditivos para modificar aspropriedades dos óleos básicos.

■ Os óleos minerais são particularmente adequadospara serem usados como lubrificantes devido àssuas características de viscosidade, de dissipaçãode calor e de proteger contra a corrosão.

■ Os óleos minerais têm também a vantagem de sereconômicos, de fácil disponibilidade, compatíveiscom a maior parte de outros materiais com queestão em contato, práticamente não perigosos,geralmente miscíveis com outros óleos e aditivos epodem ser fabricados dentro de padrõesconsistentes de performance e qualidade.

■ Os óleos minerais são derivados do cru depetróleo. São em grande parte compostos de trêstipos básicos de hidrocarbonetos: alcanos,cicloalcanos e aromáticos.

■ Lubrificantes com elevada composição de alcanossão muito estáveis ao calor e oxidação e têm umalto índice de viscosidade.

■ Lubrificantes com elevado conteúdo decicloalcanos são menos estáveis e tem um índicede viscosidade inferior, mas tem boaspropriedades de escoamento em baixastemperaturas.

■ Óleos e outros produtos com elevado conteúdo dearomáticos são fácilmente oxidados e têmcaracterísticas de viscosidade/temperaturainsatisfatórias.

■ Os aditivos são normalmente adicionados aosóleos lubrificantes para modificar as suaspropriedades.

■ Aditivos que modificam o desempenho doslubrificantes incluem os melhoradores de índice deviscosidade e abaixadores do ponto de fluidez.

■ Aditivos que protegem o lubrificante de maneira aque ele possa continuar a desempenhar as suasfunções, incluem agentes anti-oxidantes e anti-espuma.

■ Aditivos que protegem a superfície lubrificadaincluem inibidores de corrosão e aditivosdetegentes, dispersantes, anti-desgaste e deextrema pressão.

■ A formulação de um lubrificante envolveconsiderações sobre performance, compatibilidadee custo. Testes de performance são essenciaispara avaliação dos novos lubrificantes ouexistentes em novas aplicações.


sumàrio da seção três


A seção final deste módulo analisa dois assuntosmuito importantes. Primeiro, examinamos osprincípios que envolvem a escolha do lubrificantecerto para uma determinada aplicação. Em seguida,olhamos para os testes que podem ser feitos paraavaliar a performance do lubrificante e garantir queele continua desempenhando o trabalho que foiprevisto.

Quando tiver completado esta seção, saberá:

■ resumir os passos seguidos na prática, narecomendação de um lubrificante:

quando a máquina em que ele vai ser aplicado é conhecida;

quando é pedido uma alternativa ou equivalênciade um produto existente ou já sendo usado;

■ listar oito testes usados para monitorar aperformance de um lubrificante e resumir a suaimportância;

■ descrever os princípios em que se baseiam ostestes usados na monitoração dos lubrificantes.


seção quatroa escolha do lubrificante correto


Na prática, os fabricantes de todos os tipos deinstalações e equipamentos normalmente especificamas propriedades e padrões de desempenho ouperformance que os lubrificantes adequados para assuas máquinas devem atender. Uma especificaçãotipo, pode, por exemplo, estabelecer limites deviscosidade a uma ou mais temperaturas, ponto defluidez, ponto de fulgor e propriedades anti-corrosão,juntamente com a indicação dos métodos de testeusados para determinar estas características.Frequentemente a especificação inclui também umarecomendação para usar uma ou mais marcas delubrificantes. Quando estas recomendações dosfabricantes estão disponíveis, a escolha dolubrificante deve ser feita sempre com base nelas.

Quando não houver recomendações dos fabricantes,o fornecedor dos lubrificantes, junto com o fabricantedo equipamento, se necessário, poderão aconselharos clientes sobre as marcas de lubrificantes maisadequadas para uma aplicação específica.

Substituindo um lubrificante por outro

O usuário de um lubrificante , muitas vezes pretendesaber se um produto alternativo ou equivalente, podesubstituir a marca de lubrificante que está sensousada. Este tipo de substituição pode ajudar a reduzircustos, melhorar a eficiência ou racionalisar a linha delubrificantes utilizada. Nestas situações é muitasvezes tentador, mudar para o lubrificante queaparentemente tem uma especificação similar àmarca utilizada. Este tipo de decisão não deve sertomado, sem ser primeiro devidamente ponderado. É possível que a marca que está sendo usada nãoseja a correta e que, portanto, possa haver umlubrificante melhor para aquela aplicação do que oproduto equivalente.

Quando se planejar substituir um lubrificante poroutro, portanto, é essencial considerar a aplicaçãoespecífica, em que o lubrificante vai ser usado. Namaior parte dos casos, é possível fazer umarecomendação confiável, com base nos requisitosespecificados pelos fabricantes. Nos poucos casosem que esta informação não está disponível, asrecomendações devem-se basear na análise daspropriedades que o lubrificante deve atender e nascondiçoes de operação. Pode ser necessário recorrera suporte técnico mais especializado.


recomendações dos fabricantes


É boa prática coletar periódicamente amostras doslubrificantes em serviço para serem analisados. Ostestes feitos desta forma são conhecidos comomonitoração dos lubrificantes. Os resultadosdestes testes podem revelar informações tanto sobreo estado do óleo como das máquinas que ele estálubrificando. Alguns dos testes usados são muitosimples e podem ser aplicados fácilmente até nossistemas de menor dimensão. Outros são maissofisticados e tendem a ser usados para monitorar alubrificação de sistemas e máquinas de maiordimensão. (ex.: turbinas, motores Diesel marítimos ede geração de energia, etc.

Alguns dos testes que são mais usados e ainformação que eles fornecem, são analisados emseguida:

Aparência

O aspecto de um óleo pode fornecer muitainformação sobre a o seu estado. Escurecimento,espessamento e a presença de borra e partículas defuligem significam superaquecimento e oxidação. Aágua também pode afetar o aspecto do óleo e éindicação de que há condensação ou uma fuga emalgum ponto do sistema de lubrificação. Partículas dedesgaste são frequentemente encontradas durante operíodo de rodagem, mas se aparecerem em umsistema mais antigo, podem indicar que estáocorrendo um desgaste sério.

Viscosidade

Na verificação da viscosidade de um óleo usado, umaamostra do deste, é comparada com uma amostra domesmo óleo novo, isto é, antes de serusado.Qualquer "espessamento" do óleo pode ser causadopor oxidação, contaminantes sólidos, ou ambos osfatores. Por outro lado, se o óleo se tornar "fino", emum motor, por exemplo, indica geralmente diluiçãocom combustível não queimado. Em outras situações,podem ocorrer tanto o "espessamento" como o"afinamento" simultâneamente e a viscosidadeaparenta ser normal.

Ponto de fulgor

A existência de apenas uma pequena quantidade decombustível não queimado no óleo de motorprovocará uma queda do ponto de fulgor. Outrosprodutos inflamáveis terão um efeito similar. Água econtaminantes nâo-inflamáveis tem um efeitocontrário e por vezes, se também estiverempresentes no óleo, tendem a encobrir o valor real doponto de fulgor.


testes de lubrificantes

Aumento de viscosidade devido a partículas de fuligem

Tempo de serviço (horas)

Vis

cosi

dade

(cSt

)


viscosidade pode seravaliada

qualitativamente de formasimples, comparando ofluxo de amostras de óleousado e não usado,através de um pequenofunil. Na prática, aviscosidade de um líquidoé geralmente medida commais precisão pelo tempode escoamento de umaquantidade conhecida dolíquido, através de umpequeno orifício ou tuboestreito. Váriosinstrumentos diferentesconhecidos comoviscosímetros foramdesenvolvidos paradeterminar a viscosidadedesta forma. Osresultados obtidos sãogeralmente expressos emtempos de escoamento erelacionados com oinstrumento usado namedição, mas podem serrapidamente passadospara centistokes, usandouma tabela de conversão.

Um instrumentorelativamente simplespara medição deviscosidade é o Visgage.Este instrumentobásicamente consiste dedois tubos de vidro, cada

um contendo uma esferametálica. Um dos tuboscontem um óleo padrão deviscosidade conhecida e ooutro o óleo em teste. Asviscosidades dos dois óleossão comparadasinclinando o instrumentoe deixando que as esferasmetálicas deslizemsuavemente através dosóleos. Quando a primeiraesfera atingir uma marcapré-estabelecida, oinstrumento é colocadonovamente na posiçãohorizontal e a viscosidadedo óleo em teste pode serlida na escala oposta àposição da outra esfera.

O Visgage não é adequadopara a medição daviscosidade de líquidosopacos, como por exemplo,óleos fortementecontaminados ou muitooxidados , porque a esferanão é visível através doóleo escuro.

m e d i n d o a v i s c o s i d a d eI n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


A

Marcasgraduadas

Seção capilar

Viscosímetro capilar de nível suspenso

Óleo em teste

Esfera metálica

Esfera metálica

Óleo padrão

Escalas deviscosidade

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Testes de contaminação por água

O teste mais simples para deteção da água é aquecero lubrificante acima de 100º C. Existindo água, estaferve e faz o óleo crepitar e salpicar. Testes maisprecisos, requerem que o óleo seja tratado com umproduto químico que reage com a água para produzirhidrogênio, ou destilando a água do óleo, usando umsolvente.

Acidez e basicidade

A acidez de um lubrificante pode ser expressa emtermos do seu número ácido, equivalente àquantidade de base necessária para neutralizá-lo. Deforma similar, a basicidade pode ser expressa emtermos do seu número base, que é a quantidade deácido necessária para neutralizá-lo. A oxidação doóleo gera produtos ácidos e a avaliação do númeroácido total (TAN), portanto, dá uma indicação do graude deterioração do óleo em serviço.

Em motores Diesel, a queima do combustível liberacompostos ácidos de enxofre que provocam acorrosão e oxidação do óleo de motor. Os aditivosdetergentes, fornecem uma reserva de basicidadepara neutralisar esses ácidos e neste caso, adeterminação do número base total (TBN), dá umainformação importante sobre o grau de depleção dosaditivos.

Testes da mancha de óleo (mata-borrão)

Uma gota de óleo é colocada em uma folha de mata-borrão especial, deixando-se espalhar a mancha doóleo. Um óleo novo apresenta uma mancha,uniforme, de côr amarela pálida e transparente. Umóleo contaminado, apresenta uma mancha de côr"marron" ou preta, ou com anéis das mesmas cores.O aspecto preciso da mancha de óleo depende daquantidade e tipo de contaminantes.

Espectroescopia de infra-vermelhos

Muitos produtos de oxidação contêm um grupoquímico, chamado grupo carbonilo, que absorve osraios infra-vermelhos de um comprimento de ondacaracterístico. Esta propriedade pode ser usada paraverificar a oxidação.

Análise espectrográfica

A análise espectrográfica de óleo (soa) é umatécnica sofisticada que permite identificar oselementos presentes no óleo e determinar a suaconcentração. Pode ser usada para auxiliar naidentificação das causas de contaminação edesgaste. Por exemplo, a presença de sílica é umaindicação de possível entrada de poeira e finaspartículas de areia no óleo; valores anormais deconcentração de cobre, chumbo e estanho, estãoprovavelmente associados a desgaste excessivo demancais.


Alguns exemplos de testes de mancha de óleo em mata-borrão


■ Na prática, a escolha de um lubrificante para umaaplicação se baseia nas recomendações dofabricante do equipamento em que o lubrificantevai ser usado.

■ Um lubrificante não deve ser recomendado comosubstituto de outro, somente porque têmpropriedades e aplicações semelhantes. Éessencial que o lubrificante recomendado sejarealmente o adequado para essa aplicação.

■ Vários testes podem ser realizados para monitorara performance dos lubrificantes. Eles permitemavaliar tanto a condição do óleo como doequipamento lubrificado.

■ Os testes mais importantes utilizados namonitoração dos lubrificantes incluem: aspecto,viscosidade, ponto de fulgor, contaminação comágua, valor de neutralização (básico ou ácido),testes mata-borrão, espectroscopia de infra-vermelhos e análise espectrográfica.


sumário da seção quarto


2 ÓLEOS PARAENGRENAGENS


d o i sMÓDULO


M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O D O I S – ó l e o s p a r a e n g r e n a g e n s página1

índice

Seção um

Seção dois

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO DAS ENGRENAGENS 2Introdução 3Tipos de engrenagens 4Combinações de engrenagens 8

LUBRIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS 11Funções dos lubrificantes para engrenagens 12Propriedades dos lubrificantes para engrenagens 13Seleção de lubrificantes para engrenagens automotivas 16


As engrenagens desempenham um papel importantena indústria e no sector de transporte, encontrando-seem quase todos os tipos de máquinas industriais eveículos. A sua lubrificação assume realmente umagrande importância. Para compreendermos osprincípios e a prática da lubrificação de engrenagens,necessitamos de ter alguns conhecimentos básicossobre os vários tipos de engrenagens e quando eporquê são usados. Estes tópicos são o assunto daprimeira seção deste módulo.

Após ter completado o estudo desta seção, vocêsaberá:

■ explicar o que é uma engrenagem, o que faz equais as vantagens sobre qualquer outro métodomecânico de transmissão de força;

■ indicar e descrever os três tipos principais deengrenagens usadas para transmitir movimentoentre eixos paralelos e resumir as vantagens edesvantagens;

■ indicar dois tipos de engrenagens usados paratransmitir movimento entre eixos convergentes equais as diferenças entre eles;

■ indicar três tipos de engrenagens usados paratransmitir movimento entre eixos não convergentese resumir as suas vantagens e desvantagens;

■ explicar porque são usadas normalmente ascombinações de engrenagens e descrever ascombinações mais utilizadas.

princípios de funcionamentodas engrenagens

seção um



Uma engrenagem é simplesmente uma roda comdentes.

Duas ou mais engrenagens são usadas emcombinação para transmitir movimento entre eixos derotação, normalmente com variação de velocidade etorque (momento de torção) e muitas vezes commudança de direção.

A grande vantagem das engrenagens sobre outrosmétodos mecânicos de transmissão de força, taiscomo correias, correntes e cordas, é que elas podemtransmitir maiores forças a maiores velocidades,suavemente e sem deslizamento.

As engrenagens proporcionam uma forma tãoconveniente e efetiva de transmissão de movimento eforça, que permite que elas sejam usadas em quasetodos os tipos de máquinas e equipamentos. Existemem uma grande variedade de tamanhos, desde asminúsculas engrenagens dos relógios e outrosmecanismos delicados, até às enormes engrenagensde alguns metros de diâmetro usadas em certos tiposde caixas de engrenagens industriais.

As engrenagens são muitas vezes usadas paratransmitir força entre um motor e uma máquina.Permitem que o motor e a máquina funcionemeficientemente. Por exemplo, um típico motor deautomóvel trabalha com maior eficiência a cerca de4000 rpm. As rodas dos veículos só podem rodar avelocidade muito inferior a esta. Mesmo, por exemplo,a 110 km/h as rodas rodam a cerca de 1000 rpm. Asengrenagens da caixa de velocidades e do diferencialpossibilitam a necessária redução de velocidade.

introdução


Um mechanismo simples de engrenagens

Transmissão de um veiculo de tração às 4 rodas


tipos de engrenagens


Há somente poucos tipos de engrenagens básicas,apesar das enormes variações possíveis detamanhos e aplicações. As engrenagens podem serclassificadas de acordo com a direção em quetransmitem o movimento: entre eixos paralelos, eixosconvergentes ou eixos não convergentes.

Engrenagens que transmitem movimento entre eixosparalelos

A engrenagem mais simples é a de dentes retos.São engrenagens com dentes retos, que sãoparalelos aos eixos. Quando a engrenagem roda, sóum ou dois dentes de engrenagens opostas,engrenam simultâneamente. O contato entre dentes éfeito abruptamente e em toda a largura do dente.Como resultado, as engrenagens de dentes retos têmtendência a ser ruidosas e de engrenamento brusco,particularmente em altas velocidades. Quando algumdesgaste ocorre nos dentes, a situação é agravada.

As engrenagens helicoidais são semelhantes às dedentes retos, mas os dentes são ligeiramente curvose fazem um ângulo com o eixo. Este desenho permiteque o contato entre dentes se faça gradual esuavemente, com vários dentes em contatosimultâneamente. As engrenagens helicoidais rodam,portanto, mais silenciosamente e menosruidosamente do que as de dentes retos. Além disso,se algum dos dentes da engrenagem se desgastar,mais carga será transferida para outros dentes emcontato e a carga no dente desgastado será reduzida.Devido a estas vantagens, as engrenagenshelicoidais são largamente utilizadas para transmitirforça a alta e baixa velocidade entre eixos paralelos.

A principal desvantagem das engrenagens helicoidaissimples é que, como os seus dentes engrenam a umcerto ângulo, produzem impulsos laterais. Mancaisque podem absorver estes impulsos laterais devempor isso ser utilizados em conjunto com asengrenagens helicoidais simples.

Engrenagens de dentes retos

Engrenagens helicoidais


Os impulsos laterais podem ser eliminados com autilização de engrenagens helicoidais duplas,também conhecidas por "espinha de peixe". Nestecaso, cada roda tem dois conjuntos de denteshelicoidais, rodando em direções opostas. Osimpulsos laterais produzidos pelos conjuntos dedentes opostos anulam-se, eliminando assim os seusefeitos. As engrenagens helicoidais duplas sãonormalmente usadas quando há cargas elevadas enecessidade de um funcionamento silencioso esuave, como por exemplo, em redutores develocidade das turbinas e outras aplicações similares.

As rodas dentadas clíndricas, helicoidais simples ouduplas ilustradas na figura da pagina anterior sãomuitas vezes conhecidas por engrenagensexternas. A engrenagem de pinhão e cremalheira eas engrenagens internas ilustradas nas figurasabaixo são duas variações comuns deste tipo deengrenagens que parecem diferentes, mas têmcaracterísticas similares.


Engrenagens helicoidais duplas

Interna

Pinhão e cremalheira


Engrenagens que transmitem movimento entre eixosconvergentes ou concorrentes

Quando é necessário transmitir força ou movimentoentre dois eixos convergentes, segundo determinadoângulo, devem ser usadas engrenagens cônicas.Podemos imaginar os dentes das engrenagenscônicas como sendo usinados a partir de um conemontado sobre o eixo e não de um cilindro como asanteriormente descritas. Há dois tipos deengrenagens cônicas:

Engrenagens cônicas de dentes retos. Estedesenho permite somente, à semelhança do queacontece com as engrenagens cilíndricas, que um oudois pares de dentes estejam em contatosimultâneamente. Estão, portanto, limitadas avelocidades relativamente baixas.

Engrenagens cônico-helicoidais que são usinadascom dentes angulares para proporcionar umengrenamento mais suave. Têm vantagenssemelhantes às engrenagens cilíndricas helicoidais epodem rodar a velocidades muito superiores às dasengrenagens cônicas planas.

Engrenagens que transmitem movimento entre eixosnão convergentes

O movimento pode ser transmitido entre eixos quenão são nem paralelos nem convergentes através deengrenagens helicoidais reversas ou cruzadas ouhiperbólicas. Nestes casos há uma área muitolimitada de contato entre os dentes, o que geraesforços consideráveis. Estas engrenagens somentepodem ser usadas para a transferência de pequenascargas a baixas velocidades, o que limita a suaaplicação na indústria.


Engrenagens cônicas de dentes retos e helicoidais

Engrenagens não convergentes


Engrenagens hipóides são usadas para transmitirforça e movimento entre dois eixos em ângulo reto.São similares às engrenagens cônico-helicoidais,porém os eixos de acionamento e acionado não seinterceptam, estando desviados dos respectivoscentros. As engrenagens hipóides dão origem aproblemas de lubrificação especiais e por esta razão,este tipo de engrenagens é pouco aplicado naindustria. Contudo, com uma lubrificação adequadaestas engrenagens operam suave e silenciosamentea altas velocidades. A sua principal aplicação é nosdiferenciais dos veículos automóveis. Devido àpossibilidade do eixo de transmissão poder estardescentrado, a altura da caixa do diferencial nointerior da viatura pode ser reduzida dando maiorespaço para os passageiros.

A engrenagem tipo parafuso sem-fim é umdesenvolvimento da engrenagem helicoidal em queos dois eixos fazem um ângulo reto entre si. Aengrenagem de pequeno tamanho, ou parafusosem- fim, tem um ou mais filetes de rosca contínuosque a torna equivalente a uma engrenagem depoucos dentes. Esta engrenagem, semelhante a umparafuso, aciona a roda de corôa, que parece umaengrenagem cilíndrica helicoidal, exceto os dentesque são curvos para engrenar nos dentes do parafusosem-fim. Este tipo de engrenagens é muito usado emaplicações industriais. Podem ser usadas paraproduzir maiores velocidades de redução e portanto,maiores aumentos de torque, do que outrasengrenagens mais simples. Como veremos maistarde, o atrito nas engrenagens tipo parafuso sem-fimpoderá ser considerável, requerendo normalmentelubrificantes muito mais viscosos do que, porexemplo, as engrenagens de dentes retos


Descentrado

Engrenagens hipóides

Engrenagens de parafuso sem fim


Teoricamente um simples par de engrenagens é tudoo que é necessário para converter uma determinadavelocidade de entrada em qualquer velocidade desaída necessária. Se os eixos de entrada e saídadevem rodar na mesma direção, só são necessáriastrês engrenagens.

As combinações de engrenagens podem ser divididasem engrenagens abertas ou fechadas, sendo estasmuitas vezes chamadas de caixas de engrenagens.

Caixas de engrenagens que usam combinações deengrenagens helicoidais são largamente utilizadas,porque podem transmitir cargas substanciais combaixo nível de ruído e eficientemente. Uma versãodeste tipo de caixa de engrenagens, em que épossível selecionar qualquer uma de diferentescombinações de engrenagens, encontra a sua maioraplicação nas transmissões automotivas.

As transmissões automotivas permitem que avelocidade do motor e torque (a força de rotação ou detorção) sejam ajustados para condições específicas dedireção ou condução do veículo e também àscondições de operação. Incluem diferentes tipos detransmissão, de manual a sistemas totalmenteautomáticos.

combinações de engrenagens


Caixa de velocidades – exemplo de engrenagens fechadas


Quando é necessário mudar a direção e a velocidadede rotação, é usada uma combinação diferente detipos de engrenagens. É este o caso de veículosmotorizados, onde é necessário converter atransmissão de potência no sentido longitudinal domotor, através de um ângulo reto, às rodas ou outrosmecanismos. Isto é feito através de um diferencial ou“eixo transversal” (combinação de transmissão ediferencial), em que um conjunto de engrenagensreduz a velocidade e transmite potência às rodas,permitindo que elas rodem em diferentes velocidades.Dependendo do tipo de veículo (tração nas rodasdianteiras ou traseiras, ou nas quatro rodas), sãousados diferentes sistemas e combinações deengrenagens. Engrenagens de dente retos, cônicas,helicoidais e hipóides estão entre os tipos maiscomuns.

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M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O D O I S – ó l e o s p a r a e n g r e n a g e n s

Combinações de engrenagens helicoidais e cônico-helicoidais

Conjunto de engrenagens interligadas

Engrenagens epicíclicas

Engrenagemcentral (sol)

Engrenagensplanetárias


■ As engrenagens são largamente usadas naindústria para transmitir movimento, muitas vezescom mudança de velocidade, torque e direção.

■ As engrenagens operam suavemente natransmissão de maiores forças em velocidadesmais altas, do que em outros métodos mecânicosde transmissão de força, tais como, cordas,correias e correntes.

■ Há básicamente poucos tipos de engrenagens. Asmais importantes são: cilíndricas de dentes retos,helicoidais e helicoidais duplas (usadas paratransmitir movimento entre eixos paralelos);cônicas (usadas para transmitir movimento entreeixos que se interceptam); parafuso sem-fim(usadas para transmitir movimento entre eixos quenão se interceptam.

■ As engrenagens cilíndricas têm rodas com dentesretos, usinados paralelamente ao eixo dasengrenagens. Têm um funcionamento pesado eruidoso e são propensas ao desgaste. Asengrenagens helicoidais simples têm rodas comdentes usinados em ângulo, relativamente ao eixo.Rodam mais suavemente e podem, portanto,suportar cargas mais pesadas em altasvelocidades. Contudo, geram impulsos laterais. Asengrenagens helicoidais duplas têm todas asvantagens das helicoidais simples e não geramimpulsos laterais.

■ Quando é necessário mudar a direção e avelocidade de rotação, é usada uma combinaçãodiferente de tipos de engrenagens. Isto é feitoatravés de um diferencial ou “eixo transversal”(combinação de transmissão e diferencial), em queum conjunto de engrenagens reduz a velocidade etransmite potência às rodas, permitindo que elasrodem em diferentes velocidades. Dependendo dotipo de veículo (tração nas rodas dianteiras outraseiras, ou nas quatro rodas), são usadosdiferentes sistemas e combinações deengrenagens. Engrenagens de dente retos,cônicas, helicoidais e hipóides estão entre os tiposmais comuns.

resumo da seção um



Nesta secão vamos primeiramente rever as principaispropriedades que os lubrificantes para engrenagensdevem ter para realizar as suas funções. Veremos emseguida, quais os fatores a tomar em consideraçãoquando selecionamos um lubrificante paradeterminada aplicação.

Após ter estudado a informação desta seção, vocêsaberá:

■ indicar as quatro funções mais importantes de umlubrificante para engrenagens;

■ resumir as vantagens e desvantagens dos óleos egraxas como lubrificantes para engrenagens;

■ descrever o significado das seguintes propriedadesdos lubrificantes para engrenagens: viscosidade,índice de viscosidade, propriedades anti-desgaste(extrema pressão), resistência à oxidação,propriedades anti-corrosão, propriedades anti-espuma e demulsibilidade ou desemulsificação.

seção doisa lubrificação das engrenagens



A eficiência com que as engrenagens trabalham,depende não só da forma como estão sendoutilizadas, mas também dos lubrificantes que foramaplicados. Os lubrificantes para engrenagens têmvárias funções importantes a cumprir:

Lubrificação

A principal função de um lubrificante paraengrenagens é reduzir o atrito nos dentes diminuindoassim o desgaste. Em condições ideais, isto seriaobtido com a formação de uma fina película de fluídoseparando as superfícies em contato.

Arrefecimento

Particularmente no caso de engrenagens fechadas, o lubrificante deve atuar como um refrigerante edissipar o calor gerado pelo rolamento e deslizamentoentre os dentes.

Proteção

As engrenagens devem ser protegidas contra acorrosão.

Conservação da limpeza

Os lubrificantes devem impedir a acumulação dedepósitos na área de contato, ex.: devido à oxidaçãodo óleo e também remover as partículas de desgastee outras que se vão formando durante oengrenamento dos dentes das engrenagens,mantendo o sistema limpo.

Os óleos minerais são largamente utilizados comolubrificantes para engrenagens porque tem acapacidade de lubrificar, refrigerar e protegereficentemente, com baixo custo e segurança. Osóleos sintéticos são também usados em algumasaplicações, normalmente em engrenagens com umalto grau de deslizamento, ou trabalhando longosperíodos em altas temperaturas.

As graxas semi-fluidas podem também ser usadaspara lubrificar engrenagens e principalmente ascaixas de engrenagens que tenham tendência aperder óleo, devido a vazamentos. As graxassintéticas semi-fluidas são recomendadas para asunidades que têm lubrificação permanente("lubricated- for-life). As graxas para engrenagens sãomacias para minimizar o atrito e limitar a tendênciadas engrenagens de cortar "passagens" através dagraxa, deixando os dentes da engrenagem secos.Como a sua capacidade de refrigeração é inferior àdos óleos, o seu uso deve ser restrito a caixas deengrenagens pequenas, lentas ou de trabalhointermitente. Para esta última aplicação, as graxassemi-fluidas têm a vantagem de manter uma películalubrificante nos dentes das engrenagens, mesmoquando elas estão paradas. Podem, portanto, manteruma película lubrificante, logo que as engrenagenscomeçam a trabalhar.

funções dos lubrificantespara engrenagens



Um lubrificante para engrenagens deverá terdeterminadas características para desempenharadequadamente as suas funções. As maisimportantes são:

ViscosidadeO lubrificante deve ter viscosidade suficientementealta para manter uma película de "espessura"adequada entre os dentes das engrenagens, emquaisquer condições de trabalho. Quanto mais alta éa viscosidade, mais fácil se torna manter essapelícula. Contudo há outros fatores que devem sertomados em consideração.

Um lubrificante de engrenagens não só lubrifica osdentes das engrenagens, como também os mancaisque suportam os eixos das rodas das engrenagens.Um aumento de viscosidade provoca uma perda depotência, porque as rodas das engrenagens e osrespectivos mancais de suporte são sujeitos a um

esforço de arrastamento maior. Isto tem comoconsequência um aumento de temperatura, quer nosistema de engrenagens quer no óleo, causando asua rápida oxidação e tornando-o mais espesso. Asituação se agrava porque os óleos de altaviscosidade não são eficazes na dissipação do calor.Se a viscosidade for demasiado alta, os mancaispodem sofrer um superaquecimento, podendo, napior das hipóteses avariar. Além destasdesvantagens, os óleos de alta viscosidade têmtambém tendência para a formação de espuma, fracademulsibilidade, são difíceis de filtrar e são menoseficientes na separação dos contaminantes sólidos.

Contudo, a escolha de um óleo de engrenagens paratransmissões de veículos é muito facilitada pelo fatode todos os fabricantes usarem o sistema declassificação SAE para especificarem um óleo paraengrenagens adequado aos seus equipamentos.

propriedades dos lubrificantes para engrenagens



-55

SAE 75W

SAE 70W

SAE 80W

SAE 85W

-40 -26 -12Temp (°C)

‘Espesso'

‘Fino'

Vis

cosi

dade

100

SAE 250

SAE 140

SAE 90SAE 85SAE 80

Graus de viscosidade aalta temperatura

Graus de viscosidadea baixa temperatura(Só é especificada a

viscosidademáxima)

No sistema de classificação usado para óleos deengrenagens automotivas (SAE J306), os grausSAE 90, 140 e 250 baseiam-se em medições deviscosidade feitas a 100ºC e os graus SAE 70W,75W, 80W e 85W em medições feitas a –55ºC, -40ºC, -26ºC e -12ºC respectivamente. Este padrãofoi atualizado em julho de 1988 e as seguintesadições foram feitas:

■ Dois novos graus de viscosidade SAE 80 e SAE85, também baseados em medições deviscosidade feitas a 100ºC, usadosprincipalmente na Europa para especificar aspropriedades viscométricas para lubrificantesdestinados a transmissões manuais.

■ Um requisito para que o óleo de engrenagens,se mantenha na sua faixa de viscosidade, apósum teste de estabilidade ao cisalhamento. Arazão principal desta exigência é o usocrescente de óleos multiviscosos de faixa deviscosidade ampla, contendo quantidadessignificativas de polímeros. Se estes polímerosquebrarem em serviço, a viscosidade seráreduzida, o que poderá eventualmente contribuirpara que a película de óleo seja insuficiente eocorra avaria do equipamento.

■ Um conjunto guia de identificação daviscosidade e regras de rotulagem. Ambospermitem estabelecer um vocabuláriointernacional padrão para identificar oslubrificantes para engrenagens automotivas,tornando assim mais fácil para o consumidor,selecionar o grau de viscosidade correto, semconfusão.



A viscosidade de um óleo diminui quando atemperatura aumenta. O efeito da temperatura naviscosidade é descrito através do índice deviscosidade. Os óleos que têm um elevado índice deviscosidade apresentam menor variação deviscosidade com a temperatura do que aqueles quetêm um baixo índice de viscosidade.

Quando as engrenagens trabalham dentro de umaampla faixa de temperaturas, o índice de viscosidadedo lubrificante deve ser o mais elevado possível paramanter a viscosidade dentro dos limites requeridos. O óleo não se deve tornar tão fino a altastemperaturas, que não mantenha uma película delubrificante adequada. Por outro lado, não se devetornar demasiadamente espesso a baixastemperaturas, de forma que possa dificultar omovimento das engrenagens ou não circule nosistema de lubrificação.

Propriedades anti-desgaste

Em certas aplicações, particularmente quando asengrenagens são submetidas a grandes esforços oucargas de choque elevadas, não é possível a um óleomineral puro, manter uma película lubrificantesuficientemente espessa de modo a impedir o contatometal-com-metal. Nestes casos deverão seradicionados no óleo aditivos de extrema-pressão(ou EP). Devido às temperaturas relativamente altas,que se desenvolvem quando dois dentes dasengrenagens se comprimem um contra o outro, estesaditivos reagem químicamente com a superfíciemetálica dos dentes, formando uma películaresultante dessa reação química. Esta película émais macia e flexível do que as duas superfíciesmetálicas em contato e atua como lubrificante,enquanto se mantiverem as condições de extremapressão e temperatura, diminuindo assim o atrito e odesgaste.



Resistência à oxidação

Todos os óleos minerais oxidam formando ácidosorgânicos, lacas viscosas e borra. Esta quebra daestrutura molecular depende do grau de exposição aoar, e é acelerado na presença de calor, umidade e porcertos contaminantes sólidos, especialmentepartículas não ferrosas. Os lubrificantes paraengrenagens são muitas vezes sujeitos a severascondições de trabalho, que promovem a oxidação.São aquecidos pelo atrito, agitados e batidos pelaação de movimento das engrenagens e por fimatomizados pelo movimento rápido de rotação derodas, eixos e mancais.

Aditivos anti-oxidantes devem ser adicionados aoslubrificantes para engrenagens para retardar oprocesso de oxidação, e consequente corrosão eformação de borra, prolongando assim a vida útil doslubrificantes.

Propriedades anti-corrosão

Os lubrificantes para engrenagens devem ser não sónão-corrosivos mas também devem proteger assuperfícies que lubrificam contra a ferrugem e outrasformas de corrosão. A causa mais comum decorrosão das engrenagens é a água queeventualmente entra para o interior da caixa deengrenagens, devido, por exemplo, a um vazamentono sistema de refrigeração ou através dacondensação da umidade existente na atmosferaambiente. Esta última forma de contaminação é umdos problema das caixas de engrenagens quetrabalham intermitentemente e permanecem inativaspor longos períodos.

Um óleo com propriedades anti-corrosivas, deveráespalhar-se fácil e uniformemente sobre todas assuperfícies metálicas. Os óleos minerais puros novostem muitas vezes insuficiência de propriedades deumedecimento das superfícies, porém, estas vãoaumentando com o uso, conforme as impurezas sevão formando. Quando se pretende um alto grau deresistência à corrosão e à ferrugem, deverão seraplicados óleos contendo inibidores de corrosão.

Propriedades anti-espuma

A formação de espuma ocorre quando os lubrificantesestão sujeitos à ação de batimento e agitação,provocados pelas engrenagens em altas velocidades.A situação pode piorar pela ação das bombas eoutros componentes do sistema de circulaçao doóleo. A espuma pode reduzir drasticamente aeficiência da lubrificação e causar a perda delubrificante através do respirador da caixa deengrenagens.

Os óleos altamente refinados de baixa viscosidadegeralmente têm boas propriedades anti-espuma, masem algumas situações, pode ser necessário usar umóleo contendo aditivos anti-espuma.

Desemulsificação ou demulsibilidade

Na indústria, os lubrificantes de engrenagens sãomuitas vezes contaminados com água, sendo poresta razão necessário que estes tenham boaspropriedades de desemulsificação, para que olubrificante e a água se separem rapidamente. Seocorrer a formação de uma emulsão de água-no-óleo,esta irá reduzir a eficiência da lubrificação dasengrenagens e mancais, promovendo assim umamais rápida deterioração do óleo.



As classificações de serviço APIA seleção de óleos para engrenagens de transmissãode veículos deve ser sempre feita com base nasrecomendações dos fabricantes. A viscosidade segueo sistema de classificação SAE de óleos paraengrenagens e depende também das temperaturas detrabalho e do ambiente.

Outros requisitos de performance dos óleos sãogeralmente definidos com base em especificaçõesinternacionais, como por exemplo as estabelecidaspelo Instituto de Petróleo Americano (API - AmericanPetroleum Institute), especificações MIL-L do ExércitoAmericano ou dos próprios fabricantes, por ex.:Daimler Chrysler, ZF, Eaton, GM, Ford, Volvo, JohnDeere, etc.

■ GL-1 é o menos severo e os seus requisitos são normalmentesatisfeitos por óleo de motor ou óleos minerais de altaqualidade. Destina-se a ser usado em, por ex.: caixas develocidades manuais e diferenciais de engrenagens cônico-helicoidais ou do tipo parafuso sem-fim, onde as cargas sobreas engrenagens são moderadas e óleos contendo aditivos deextrema pressão não são necessários.

■ GL2 requer óleos contendo aditivos anti-ferrugem e anti-oxidantes e é indicado para o tipo de serviço característico deengrenagens automotivas do tipo parafuso sem-fim,trabalhando em condições de carga, temperatura e velocidadesde deslizamento, em que os lubrificantes satisfatórios para acategoria de serviço API-GL-1 não serão o suficiente.

■ GL-3 define o tipo de serviço característico de transmissõesmanuais e diferenciais cônico- helicoidais, trabalhando emcondições moderamente severas de velocidade e carga.Geralmente requerem um lubrificante que tenha capacidade desuportar cargas.maiores do que as que satisfazem a categoriade serviço GL-1, mas abaixo dos requisitos que atendem àespecificação GL-4.

■ GL-4- Tipo de serviço característico de engrenagens hipóidesautomotivas, trabalhando em altas velocidades, baixo torque econdições de baixa velocidade e alto torque. Os óleos quesatisfazem os requisitos de performance desta categoria, nãosão adequados para diferenciais hipóides com cargaselevadas. Os óleos API-GL-4, são usados em transmissõesmanuais sincronizadas e combinações de transmissão ediferencial e também em diferenciais hipóides e cônico-helicoidais

■ GL-5 – Tipo de serviço típico de engrenagens hipóides, emautomóveis e outros equipamentos automotivos sujeitos aelevadas cargas, pressões de deslizamento e cargas dechoque. Necessita de óleos tratados com quantidadescrescentes de aditivos de extrema pressão (EP). Como regrageral, não deverão ser usados em caixas de velocidades ououtros sistemas de engrenagens contendo componentesfabricados com metais amarelos (ex.: bronze), como acontece,por exemplo, em caixas de velocidades sincronizadas. O tipode aditivos usado nestes óleos reage quimicamente com ometal amarelo, quando submetido a elevadas pressões etemperaturas e pode danificar estes componentes ou modificaras suas características de atrito.

No seguimento das classificações API GL, que têm vindo a serutilizadas há muitos anos, várias especificações novas forampublicadas e estão-se tornando um padrão de referência paradescrever a qualidade do lubrificante.

API Categoria MT-1Esta categoria foi introduzida em 1995 e descreve os requisitos deperformance de óleos de engrenagens para aplicação emtransmissões manuais não sincronizadas, como as encontradasem caminhões e ônibus para serviço pesado. Esta categoria deperformance proporciona proteção contra a combinação dadegradação térmica com o desgaste de componentes edeterioração dos vedantes de óleo, o que não acontece com osóleos para engrenagens que satisfazem somente os requisitos dasclassificações API GL-1 a GL-5.

MIL-PRF-2105EUma outra classificação relativamente nova, também publicada em1995, que combina a os requisitos de performance da MIL-L-2105D e API MT-1. Tem sido usada em muitos países do mundo,mas ainda não passou a ser usada globalmente

SAE J2360Idêntica à MIL-PRF-2105E com uma exceção. Dentro destepadrão, qualquer companhia de petróleo em qualquer parte domundo pode obter uma aprovação formal e a aprovação do seuproduto publicada em uma Lista Qualificada de Produtos.

Especificações futurasContinua sendo executado trabalho no desenvolvimento de novasespecificações de performance, para satisfazer os requisitos daindustria de veículos automóveis que está sempre em contínuatransformação. Uma destas especificações foi temporáriamentedesignada por PM-1 e destina-se ao uso em transmissõessincronizadas em serviço leve e uma outra está em curso paraatender as necessidades de transmissões sincronizadas emserviço pesado.


seleção de lubrificantes


■ Os lubrificantes para engrenagens devemlubrificar, refrigerar, proteger e manter uma limpezaeficiente.

■ Óleos minerais e sintéticos são geralmente ospreferidos para a lubrificação das engrenagens.

■ A propriedade mais importante de um lubrificantepara engrenagens é a sua correta viscosidade.Geralmente, a viscosidade ideal, é a menorpossível, contudo, assegurando uma corretalubrificação dos dentes das engrenagens.

■ Outras propriedades relevantes que os óleos deengrenagens devem ter, são as seguintes:

um índice de viscosidade apropriado, para que asua viscosidade se mantenha dentro de limitesaceitáveis, em toda a faixa de temperaturas emque as engrenagens vão trabalhar;

propriedades anti-desgaste para minimizar o atritoe desgaste, quando trabalham com pesadascargas;

propriedades de resistência à oxidação, anti-corrosão e anti-espuma, assim como uma boademulsibilidade.

■ A seleção de um lubrificante para uma caixa develocidades é definida principalmente pelasrecomendações do fabricante: a viscosidadesegue o sistema de classificação SAE e todos osoutros requisitos de performance se baseiamgeralmente nas especificações dos própriosfabricantes e/ou especificações API (Instituto dePetróleo Americano) ou especificações militaresdos E.U.A.

■ As temperaturas ambiente e de operação da caixade velocidades, também devem ser consideradasquando se faz a seleção do lubrificante adequado.


resumo da seção dois


3 ÓLEOS PARACOMPRESSORESDE AR


t r ê s

MÓDULO


índice

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ò D U L O T R Ê S - Ó l e o s p a r a c o m p r e s s o r e s d e a r página1

Seção Um COMPRESSORES DE AR ROTATIVOS 2Introdução 3Tipos de compressores de ar rotativos 4Compressores rotativos de palhetas 5Compressores rotativos de parafuso 7Lubrificantes para compressores rotativos de parafusos e de palhetas 9


Compressores rotativos de diversos tipos são muitasvezes usados como alternativa aos compressoresalternativos. Nesta seção são descritos os tipos econsideradas as necessidades de lubrificação doscompressores de ar rotativos mais usados.

Após ter estudado esta seção, saberá:

■ descrever as principais categorias decompressores rotativos e distinguir entre osprincípios básicos em que eles operam;

■ explicar como funciona um compressor depalhetas;

■ descrever como são lubrificados os compressoresrotativos de palhetas;

■ explicar como funciona um compressor deparafuso;

■ descrever como são lubrificados os compressoresrotativos de parafuso;

■ especificar as características necessárias noslubrificantes destinados a compressores rotativosde palhetas e parafuso.


seção umcompressores de ar rotativos


introdução


Um compressor é uma máquina que aspira,comprime e fornece um gás, em alta pressão. A suafunção básica é converter energia mecânica parauma forma em que ela possa ser armazenada edepois libertada, permitindo que o gás se expanda.Os compressores de gás são usados nas industriasde petróleo e gás natural, fábricas de processamentoquímico e na industria de plásticos. Mas de todos osusos de compressores, o mais importante e o únicoque vamos analisar neste Módulo, é o usado naprodução de ar comprimido.

Práticamente todas as fábricas modernas,construções e oficinas estão equipados com muitasfontes de ar comprimido. Esta fonte de energia éinstantânea, segura e flexível e pode ser usada paramovimentar todos os tipos de ferramentaspneumáticas, assim como para refrigerar e operar

máquinas e também para controlar processos defabricação de vários tipos. Os compressores de arpodem variar de pequenas máquinas portáteis usadasem estaleiros de construção até grandes instalaçõesfixas que fornecem ar em unidades industriais.Contudo, a grande variedade de formas e tamanhosde compressores de ar e máquinas de deslocamentopositivo, podem ser classificados em dois grupos:compressores alternativos e compressoresrotativos.

Comos veremos, a lubrificação destes dois tipos decompressores pode levantar problemas específicosporque podem gerar condições que criam umambiente adverso aos lubrificantes. Devem serusados óleos especiais para compressores,desenvolvidos para responder a condições difíceis.Para se poder apreciar as exigências especiais dalubrificação de compressores de ar precisamos sabercomo estas máquinas trabalham e que requisitosimpõem sobre os lubrificantes. Começaremos por veros compressores alternativos; os compressoresrotativos serão abordados na próxima seção.


Os compressores rotativos são máquinas onde acompressão do gás é produzida pela rotação de umou mais rotores. Estão sendo cada vez mais usados.Entre os vários tipos diferentes de compressoresrotativos, os mais importantes são:

Compressores rotativos de palhetas

Compressores rotativos de parafuso

Estes dois tipos de máquinas trabalham segundo omesmo princípio básico que os compressoresalternativos: um volume de ar é capturado e o espaçoque ocupa é reduzido para que o ar sejamecânicamente comprimido.As máquinas são muitasvezes referidas como compressores rotativos dedeslocamento positivo.


tipos de compressores de ar rotativos

Compressor rotativo de palhetas

Compressor rotativo de parafuso


Como funcionam

O compressor de palhetas rotativas oudeslizantes tem um rotor cilíndrico que é montadodescentradamente numa câmara cilíndrica. O rotorcomporta um certo número de palhetas que podemdeslizar para dentro e para fora de ranhuras. Quandoo rotor gira as palhetas fazem pressão contra oslados da câmara e a dividem em compartimentos detamanhos diferentes.

O ar é introduzido através de uma porta de admissãopara um compartimento quando está no seu maiortamanho.O ar capturado entre as palhetas é feito girarem volta do compressor, sendo progressivamentecomprimido para um volume cada vez menor. O arpressurizado é descarregado quando ocompartimento atinge o seu tamanho menor.

Compressores pequenos rodando a baixa velocidade,fornecendo ar a baixas pressões têm, muitas vezes,palhetas de plástico ou outros materiais nãometálicos. São geralmente refrigerados a ar; aletas nocilindro de compressão, ajudam a garantir uma

refrigeração adequada. Em compressoresmaiores,girando a velocidades superiores, aspalhetas são geralmente de aço temperado. Estasmáquinas são normalmente refrigeradas por águaque circula através de uma camisa que rodeia ocilindro.


compressores rotativos de palhetasPalhetas deslizantes

Rotor

Compressor rotativo de palhetas

Camisa derefrigeração

Válvuladeretenção

Entrada de ar

Saída de arcomprimido

21

3

Como funciona umcompressorrotativo de palhetas

1 O ar é aspirado para dentro dacâmara à medida que o volumeentre o rotor e a sua carcaçadiminui.

2 O ar é capturado entre aspalhetas e varrido em volta dacâmara, ficando cada vez maiscomprimido.

3 O ar comprimido édescarregado do compressorquando o volume entre o rotor e asua carcaça é mínimo.


Para reduzir o desgaste entre as extremidades daspalhetas e a parede do cilindro, podem ser montadosanéis de retenção sobre as palhetas. Os anéis rodamem ranhuras no cilindro e rodam com as palhetas,mantendo os topos das palhetas afastadas da parededo cilindro.

Os compressores rotativos são compactos e muitasvezes máquinas fáceis de transportar. Existem comcapacidades de saída desde 0,5 m3/min, os menoresnecessários em termos práticos, até 150 m3/min,suficientes para muitas aplicações industriais. Oscompressores que trabalham com um só estágio sãocapazes de produzir pressões até 7 bar. Oscompressores de dois estágios com refrigeradorintermédio podem ser usados para gerar pressões até10 bar.



os compressoresrotativos de palhetas,

estas têm que serlubrificadas tanto ondedeslizam, para dentro epara fora das ranhuras dorotor, como onde raspam,nas paredes do cilindro eanéis de retenção. Váriossistemas de lubrificaçãoforam projetados. Umgeralmente utilizado éenviar óleo através decanais no rotor até à basede cada ranhura. A forçacentrífuga impele o óleopara fora até às paredesdo cilindro. Em outro tipo,muitas vezes usado emmáquinas menores, aspalhetas são lubrificadaspor uma névoa de óleocriada pela injeção de óleona admissão de ar. Osrolamentos do rotor sãolubrificados por umsistema de alimentação deóleo separado que usa omesmo óleo.

Qualquer que seja osistema de alimentaçãousado é necessário umseparador para removero óleo do ar comprimido efazê-lo regressar aosistema de circulação.

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ò D U L O T R Ê S - Ó l e o s p a r a c o m p r e s s o r e s d e a r

N

a lubrificação dos compressores rotativos de palhetas

Lubrificação de um compressor rotativo de palhetas

Lubrificação dostopos das palhetas

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A maior parte dos compressores comprados hoje emdia são do tipo rotativo de parafuso (embora o grandenúmero de compressores alternativos que estãoainda em serviço indique que estas máquinas sejamainda provavelmente o tipo mais comum decompressor). Os compressores rotativos de parafusonão conseguem atingir pressões tão altas como osalternativos mas, porque são mais silenciosos, maisfáceis de usar e mais baratos em operação emanutenção, são preferidos para muitas aplicaçõesindustriais.

Como funcionam

Os compressores rotativos de parafuso consistembasicamente de dois parafusos que engrenam, ourotores, um dos quais tem uma superfície convexaenquanto o outro tem uma superfície côncava. Osparafusos rodam dentro de um compartimento quetem portas para a admissão e escape do ar, em toposopostos. À medida que os parafusos rodam o ar éadmitido pela porta de entrada para os espaços entre

eles, capturado, conduzido para a frente,comprimidocontra uma placa final, e,finalmente,descarregado sobpressão pela porta de saída.

Um compressor rotativo de parafuso de um estágiopode fornecer ar a pressões até 5 bar; podem-seatingir pressões até 15 bar com máquinas de doisestágios. Há compressores com capacidades de 3 a500 m3/min.


compressores rotativos de parafusos

A ação de um compressor rotativo de parafuso

1 Á medida que osparafusos desengrenam,o ar é aspirado pelaentrada para o espaçoentre os rotores

2 Á medida que a rotaçãocontinua, a bolsa de ar éisolada da entrada ecomeça a ser comprimida

3 O parafuso continua aavançar e a bolsa de ar éconduzida para a frente ecomprimida contra oprato de descarga

4 A porta de saída édescoberta e o arcomprimidodescarregadosuavemente através dela

Um compressor rotativo de parafuso

Rotorfêmea

Porta saída

Porta entrada

Rotor macho


aior parte doscompressores

rotativos de parafuso sãodo tipo banhado em óleoem que o óleo é injetadona câmara de compressãoatravés de um canalcentral. O óleo se misturacom o ar, evita que osrotores se toquem e vedaqualquer folga entre eles.Também atua como umrefrigerador eficiente. Omesmo óleo é bombeadopara lubrificar osrolamentos do rotor. Osistema de lubrificação deum compressor típico éilustrado ao lado.

O ar comprimidoproduzido porcompressores banhadosem óleo contem umaquantidade significativade óleo. Não se devedeixar sair este óleo damáquina, quer por razõeseconômicas quer porrazões de proteção doambiente. Um elementoimportante do sistema delubrificação é oseparador de óleo queremove a maior parte doóleo do ar comprimido efaz o seu retorno aosistema de circulação deóleo. Um filtro final naentrada de ar doreservatorio removequalquer vestígio de óleoque não tenha sidoextraído pelo separador.


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M

a lubrificação dos compressores rotativos de parafuso

Filtro deadmissão de ar

Compressor rotativo de parafuso

Reservatório de ar

Filtrofinal

Tanque de óleo

Filtrode óleo

Separador

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Assim como nos compressores de ar alternativos, osóleos usados nos compressores rotativos têm delubrificar, proteger e vedar.

Para os compressores rotativos são normalmenterecomendados óleos com graus de viscosidades ISO32 a 100, e com um alto índice de viscosidade. Oscompressores rotativos de palhetas normalmenterequerem óleos com viscosidades na faixa superiorpara manter um filme de óleo eficiente e vedar entreos topos das palhetas e as paredes dos cilindros.

O principal requisito, para ambos os tipos decompressores é que o óleo resista à oxidação, devidoàs condições severas que são geradas. Isto é aindamais importante para os compressores do tipobanhado em óleo, onde este é intimamente misturadocom o ar comprimido quente. As lacas e lamas queresultam da oxidação podem bloquear filtros einterferir, de outras formas, com a eficiência daoperação das máquinas. Por exemplo, noscompressores rotativos de palhetas, os depósitospodem fazer com que as palhetas fiquem presas nasranhuras. Isto não só provoca uma compressãoirregular, mas também leva ao aumento do atrito edesgaste. O atrito gera temperaturas mais altas,provoca mais oxidação e conduz à formação de maisdepósitos.

Os requisitos adicionais são:

- boas propriedades anti-corrosão para ajudar aproteger os vários componentes contra a ferrugem eprolongar a vida útil do compressor. Mesmo emcondições ambientais severas, o lubrificante deverámanter um excepcional grau de limpeza interna parauma ótima performance;

- boas propriedades de libertação de bolhas de ar eperformance anti-espuma do óleo para reduzir aomínimo os efeitos de cavitação no sistema e diminuira tendência para a compressibilidade do fluido;

- boas propriedades de separação de água paraimpedir a formação de emulsões estáveis. Este tipode contaminação teria um impacto sério naperformance do óleo e reduziria o seu tempo deserviço.


lubrificantes para compressoresrotativos de parafuso e palhetas


■ Nos compressores rotativos o ar é comprimidoatravés da rotação de um rotor. Os tipos maisimportantes de compressores rotativos são o depalhetas e o de parafuso, sendo ambos do tipo dedeslocamento positivo. Trabalham capturandobolsões de ar e comprimindo-os.

■ Compressores axiais e centrífugos operamsegundo um princípio diferente: produzindomudanças de velocidade em um gás.

■ Compressores rotativos de palhetas sãocompressores de deslocamento positivo em quepalhetas deslizantes, montadas em um rotorcolocado fora do centro em um cilindro,progressivamente levam bolsas de ar para umvolume menor. São compactos, facilmentetransportáveis e adequados para produzir arcomprimido em vazões e pressões moderadas.

■ Os compressores rotativos de parafuso sãocompressores de deslocamento positivo em que oar comprimido é produzido pela ação de doisrotores, do tipo parafuso, que engrenam um nooutro. Embora não possam produzir ar com osaltos volumes e pressões atingidas peloscompressores alternativos são indicados paramuitas aplicações industriais. Estão se tornandocada vez mais populares porque são silenciosos,compactos e de operação econômica.

■ Os lubrificantes usados nos compressoresrotativos de deslocamento positivo têm delubrificar, refrigerar, proteger e vedar. Devem terexcelente resistência à oxidação, boaspropriedades de libertação de bolhas de ar e anti-espuma e ter a capacidade de separar a águarápidamente.




4 GRAXAS


q u a t r oMÓDULO


Seção um

Seção dois

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O Q U A T R O – g r a x a s página 1

índice

NATUREZA E PROPRIEDADES DAS GRAXAS 2O que é uma graxa? 3O que há em uma graxa? 4Propriedades das graxas 6Alguns tipos de graxas 7

UTILIZAÇÃO E SELEÇÃO DE GRAXAS 10Porque são utilizadas graxas? 11Onde são usadas as graxas? 13Escolha da graxa apropriada 15Aplicação das graxas 18


Graxas são lubrificantes que atuam muitas vezescomo óleos mas que não fluem livremente. As suaspropriedades fora do comum de escoamento astornam os lubrificantes ideais para várias aplicações.Nesta seção veremos a composição das graxas edescreveremos algumas das suas característicasmais importantes.

Após ter estudado esta seção, você saberá:

■ definir o termo ‘graxa’ e resumir as propriedadesdas graxas que as tornam lubrificantes eficazes;

■ listar os tipos de ingredientes usados para fazeruma graxa e as proporções aproximadas em quesão utilizados;

■ explicar o significado da consistência de um graxa;

■ listar os principais tipos de graxas e resumir assuas propriedades mais importantes.

seção um natureza e propriedades das graxas



Graxas são lubrificantes com uma consistência semi-líquida a sólida. Elas não são simplesmente óleosmuito viscosos mas sim óleos misturados com outrosingredientes de forma a produzir uma matéria tipo gel.

Quando usadas como lubrificantes, as graxascomportam-se como óleos em muitos casos.Reduzem o atrito criando uma película que separa assuperfícies em movimento. Contudo, as graxas têm avantagem de permanecer onde são colocadas. Têmmenos tendência que os óleos para vazar para foradas máquinas e para escapar das superfícies quelubrificam, por ação da gravidade ou força centrífuga.Ao mesmo tempo as graxas podem criar um selo deproteção contra a umidade e contaminantes sólidos.Estas propriedades mostram que as graxas podem,

muitas vezes, atuar como lubrificantes eficientes eeconômicos, especialmente em mecanismos que sãodifíceis de alcançar ou que necessitam de lubrificaçãopouco frequente.

Como veremos na próxima seção, a aplicação maisimportante das graxas é a lubrificação dos diversostipos de rolamentos.

o que é uma graxa?



Todas as graxas consistem basicamente de umlíquido lubrificante, ou óleo básico, que tem umagente espessante ou simplesmente espessantepara o transformar em um produto semi-sólidoestável. Certos aditivos podem também ser incluídospara dar à graxa qualidades especiais. Graxas comuma ampla faixa de propriedades próprias paradiferentes aplicações podem ser produzidas alterandoa natureza e as proporções do óleo básico, doespessante e aditivos. Uma graxa típica contem cercade 85-90% de óleo básico, cerca de 10-15% deespessante e cerca de 5-10% de aditivos.

Óleos básicos

Óleos básicos de diferentes composições epropriedades podem ser usados para a fabricação degraxas. A seleção de um óleo para uma determinadagraxa é essencialmente determinada pelascaracterísticas requeridas para a graxa e tem umagrande influência nas suas propriedades delubrificação. As graxas fabricadas com óleos mineraissão indicadas para a maior parte das aplicações e,porque são relativamente econômicas, talvez 90% oumais das graxas usadas na indústria têm óleosminerais na sua composição.

As graxas que têm de trabalhar em temperaturasmuito baixas ou muito altas e/ou numa faixa muitaampla de temperaturas podem ser formuladas comfluidos de base sintética. Estes fluidos tais comopolialfaolefinas, XHVI, esteres e silicones sãoalternativas normalmente usadas em vez de óleosminerais. Por outro lado, uma combinação de fluidosde base sintética e óleos minerais pode ser usadapara proporcionar um melhor equilíbrio entre umaperformance numa faixa mais ampla de temperaturase a para permitir uma melhor solvibilidade dosaditivos.

o que há em uma graxa?


Óleo básico (85-90%)

Aditivos (5-10%)

Espessante (10-15%)

Graxa


Agentes espessantes

A quantidade e tipo de espessante usado para fazeruma graxa tem um efeito significativo na suaconsistência, isto é, na sua maciez ou dureza. Asgraxas são muitas vezes classificadas de acordo coma natureza do espessante utilizado. Os principaisespessantes utilizados são sabões metálicos. Umsabão é um sal formado quando um hidróxidometálico, ou álcali, reage com um ácido gordo, umtipo de ácido orgânico derivado de gorduras. Asprimeiras graxas eram feitas com sabões de cálcio esódio. Estes são ainda usados, mas as graxas desabão de lítio são agora mais populares; são maisestáveis e podem ser usadas em uma faixa maisampla de temperaturas. Sabões de alumínio e báriotambém podem ser usados como espessantes.

Algumas graxas de sabão metálico são feitas comuma mistura de sabões, por exemplo de cálcio e lítio;são conhecidas como graxas de sabão misto.Outras, conhecidas como graxas de sabãocomplexo são feitas usando um sabão metálico e umagente "complexo", normalmente um ácido inorgânicoou orgânico. Exemplos típicos são os complexos delítio com ácido bórico ou ácido azeláico e graxas decomplexo de alumínio, largamente usadas emaplicações na industria alimentícia.

Também há graxas sem sabão, algumas paraaplicação em alta temperatura, como a bentonite (umtipo de argila), sílica e grafite em pó. Uma novageração de graxas sem sabão, está agora disponível,contendo espessantes à base de poliuréia. Estas

graxas combinam excelentes propriedadeslubrificantes com alta estabilidade térmica e umaresistência natural à oxidação.

Aditivos

Muitas graxas contêm aditivos para melhorar aspropriedades existentes ou conferir outras adicionais.Entre os aditivos mais usados estão:

estabilizadores, para assegurar que o óleo base e oespessante formem uma estrutura estável, uniforme econsistente em toda a graxa;

anti-oxidantes, que ajudam a proteger o óleo baseda oxidação;

inibidores da corrosão, que asseguram que a graxaproteja efetivamente as superfícies metálicas quelubrifica;

anti—desgaste e EP (extrema pressão), parareduzir o desgaste e aumentar a capacidade de cargada graxa;

lubrificantes sólidos, como bissulfeto de molibdênioe pó de grafite, que são incorporados nas graxas parautilização em altas temperaturas e cargas elevadas;

"Agentes de adesividade" ("tackifiers") podem serusados para melhorar a adesão da graxa à superfíciee desta forma manter uma película de graxa sobre asuperfície metálica. Um exemplo é o poliisobuteno.


Microfotografias de graxas de sabão delítio e cálcio mostram uma malha dasfibras dos sabões.


Consistência

A consistência de uma graxa é a medida da suadureza. Varia com a temperatura e dependeprincipalmente da quantidade e tipo de espessanteutilizado. A consistência também é influenciada pelotipo de óleo base e as condições em que a graxatrabalha.

As graxas variam de muito macias, semi-líquidas comuma consistência tipo creme espesso, a duras, tipocera sólida. São normalmente classificadas de acordocom o sistema de graduação NLGI desenvolvido peloInstituto Nacional Americano de Graxas Lubrificantes.Este sistema especifica nove graus desde 000, amais macia, passando po 00, 0, 1, 2, 3, 4, 5 e 6, amais dura. Os graus mais usados são 1, 2 e 3; osgraus 1 e 2 são muitas vezes utilizados para alubrificação de rolamentos embora possa sernecessário o grau 3 para rolamentos que trabalhemem temperaturas mais elevadas.

Os efeitos da temperatura

Quando uma graxa com base de sabão é aquecida,amolece gradualmente até uma temperatura críticaem que a sua estrutura quebra e a graxa se liquefaz.A temperatura a que a liquefação ocorre é chamadaponto de gota. Se a graxa for deixada esfriar depoisde ter sido aquecida acima do seu ponto de gota,poderá não retomar a sua consistência original. Oponto de gota, portanto, nos dá alguma indicação damáxima temperatura em que uma graxa pode serusada, embora muitos outros fatores devam sertambém tomados em consideração. É importantenotar que algumas graxas sem sabão, à base porexemplo de argila ou poliuréia, não são afetadas damesma forma que as graxas com sabão, porque osseus espessantes não se liquefazem quando a graxaé aquecida.

Quando uma graxa é esfriada endurece gradualmentee eventualmente é atingido um ponto em que a graxaé demasiado dura para atuar como lubrificante. Atemperatura mais baixa em que uma graxa podetrabalhar é geralmente determinada pelo seu óleobásico. Graxas para temperaturas baixas devem serfabricadas com óleos básicos com baixa viscosidadea baixas temperaturas.

Alguns destes efeitos da temperatura podem serultrapassados, usando graxas contendo óleos básicosaltamente refinados e/ou fluidos de base sintética..

propriedades das graxas

T H E L U B R I C A N T S T E C H N I C A L H A N D B O O K : M O D U L E F O U R - g r e a s e s página 6

A consistência é determinada deixando afundar um conemetálico na graxa e medindo a sua penetração


Graxas de sabão de lítio

As graxas de sabão de lítio são as mais usadas. São utilizadas como graxas multifuncionais e sãonormalmente a primeira escolha para a lubrificaçãode rolamentos. Têm uma textura suave característica,semelhante a manteiga e são normalmentefabricadas com consistência correspondente aosgraus NLGI 1, 2 e 3. Podem ser utilizadas emtemperaturas elevadas (até 120°C) e, quandoformuladas com óleos minerais ou sintéticos de baixaviscosidade e baixo ponto de fluidez, são tambémindicadas para aplicação em baixas temperaturas (até -30°C).

Graxas de complexo de lítio

As graxas de complexo de lítio são fabricadasusando os mesmos componentes das graxas normaisde lítio mas com a adição de um agente complexo,como por exemplo ácido bórico ou azeláico. Esteagente melhora a estabilidade térmica, estabilidademecânica, ponto de gota e características deresistência à água da graxa. As graxas de complexode lítio podem ser usadas em aplicações até 150°Cem operação contínua. Em temperaturas inferiores,tem uma vida mais longa do que as graxasconvencionais de lítio.

Graxas de sabão de cálcio

As graxas de sabão de cálcio, ou sabão de cal, são otipo mais antigo de graxas industriais. Têm umatextura macia, são fáceis de aplicar, têm boaresistência a água e uma estabilidade mecânicarazoável. A maior parte destas graxas estão limitadasa aplicações com temperaturas de operaçãorelativamente baixas, não superiores a 60°C. Estalimitação é uma consequência do fato da estabilidadedestas graxas depender da presença de umapequena quantidade de água. Quando esta água seperde a estrutura da graxa quebra. Há algumasgraxas de sabão de cálcio de alta qualidade que sãoestabilizadas por outros agentes. Estas podem serusadas em temperaturas até 120°C.

Graxas de sabão de sódio

As graxas de sabão de sódio, ou de soda, foram asprimeiras graxas de alto ponto de fusão e podem serusadas numa faixa de temperaturas superior à das desabão de cálcio. Têm tendência a ter uma texturafibrosa e têm uma razoável estabilidade mecânica.Absorvem água, o que lhes dá boas propriedadesinibidoras de ferrugem mas torna-as impróprias parausar em condições de muita umidade onde sãoarrastadas pela ação de lavagem da água.

alguns tipos de graxas



Graxas de outros sabões metálicos

Sabões de estrôncio, bário e alumínio são tambémusados para fabricar graxas. Entre eles, as graxas desabão de alumínio são as mais comuns. Têm boaspropriedades de adesividade e uma excelenteresistência a água. São largamente utilizadas naindustria alimentícia devido à sua capacidade desatisfazer as exigências rigorosas da US FDA paragraxas a ser usadas com produtos alimentícios, nocaso de contato acidental. Graxas de cálcio tambémpodem ser usadas na industria alimentícia, mas nãosão capazes de igualar as propriedades de altatemperatura das graxas de complexo de alumínio

Graxas de argila

As graxas que têm espessantes inorgânicos sãogeralmente menos eficientes do que as graxas à basede um sabão. Contudo, uma vez que conservam asua estrutura em temperaturas até 250°C ou mais,podem ser utilizadas em temperaturas mais altas doque as outras graxas (uma temperatura máxima detrabalho de 180°C é possível)

Graxas de poliuréia

As graxas sem sabão que têm espessantesorgânicos, baseados em vários tipos de poliuréiaestão-se tornando cada vez mais largamente usadas,em particular para aplicações exigentes, querequerem uma vida longa da graxa em altastemperaturas. Um grande número de espessantes depoliuréia diferentes, pode ser produzido, permitindoque as graxas sejam formuladas para aplicaçõesespecíficas. As graxas de poliuréia tem excelenteestabilidade térmica e podem ser usadas emtemperaturas até 200°C. Tem boas propriedades delubrificação inerentes e boa resistência à água.Podem ser usadas nas condições mais severas, porexemplo, em aciarias e em juntas homocinéticas(velocidade constante) em veículos automotivos.



■ A graxa é um lubrificante com uma consistênciasemi-líquida a sólida, obtida por dispersão de umagente espessante num óleo base. As graxascomportam-se em muitos aspectos como óleosquando são utilizadas como lubrificantes mas,como não fluem livremente, têm menos tendênciaa vazar e vedam melhor. Podem, por isso serusadas para lubrificação em muitas situações emque os óleos são inadequados.

■ A maior parte das graxas são baseadas em óleosminerais mas podem ser usados óleos sintéticos,especialmente quando se pretende que trabalhemem temperaturas muito altas ou muito baixas.

■ Os espessantes mais usados em graxas sãosabões metálicos, geralmente lítio, sódio, e sabõesde cálcio. Espessantes sem sabão (tantoorgânicos como inorgânicos) podem ser usadosem graxas que têm de trabalhar através de umaampla faixa de temperaturas e necessitam deoutras propriedades melhoradas para aplicaçõesespecializadas.

■ Muitas vezes são misturados aditivos paramelhorar as propriedades existentes ou paraconferir outras novas. Aditivos estabilizadores,anti-oxidantes, inibidores de corrosão, aditivos anti-desgaste e EP e lubrificantes sólidos são muitasvezes adicionados às graxas

■ As propriedades de escoamento ou fluxo dasgraxas diferem das propriedades dos óleosminerais. A diferença mais significativa é que a suaviscosidade varia tanto com a temperatura comocom a velocidade de fluxo.

■ A consistência de um graxa é uma propriedademuito importante. É uma medida de maciez oudureza. A consistência depende principalmente daquantidade de espessante utilizado. A consistênciadas graxas é medida de acordo com aclassificação NLGI. Há nove graus desde 000, amais macia, até 6, a mais dura.

■ As graxas de sabão de lítio são largamenteutilizadas como graxas multifuncionais porque têmuma excelente estabilidade térmica e mecânica eboa resistência à água. Outras graxas de sabãometálico, ou têm uma faixa de temperatura deoperação limitada e boa resistência à água (cálcio)ou, ao contrário, são adequadas para aplicaçõesem alta temperatura, mas têm uma fracaresistência à água (sódio). Graxas sem sabãopodem ser usadas em temperaturas muito maisaltas, sendo que as graxas de poliuréia orgânicaproporcionam uma lubrificação e características deresistência à água superiores, que são necessáriaspara condições mais severas de trabalho.




Esta seção começa com a revisão das vantagens edesvantagens das graxas como lubrificantes.Veremos então onde as graxas são usadas e ocritério a seguir para a sua seleção.

Após ter estudado a informação chave desta seção,você saberá:

■ explicar porque as graxas são por vezes preferidaspara a lubrificação em vez dos óleos;

■ listar as vantagens e desvantagens das graxas emrelação aos óleos;

■ listar os fatores que afetam a seleção de graxaspara mancais de rolamentos e outras aplicações;

■ dar outros exemplos de aplicações onde a graxa éusada para lubrificação;

■ explicar porque as graxas em serviço precisam sersubstituidas ou reabastecidas regularmente edescrever os sistemas mais comuns usados paraaplicar graxas.


seção dois seleção e utilização das graxas


A principal função de um lubrificante é reduzir o atritoe desgaste entre duas superfícies em movimento. Istoé conseguido formando-se uma película delubrificante entre as duas superfícies, que as separa elhes facilita o deslizamento de uma sobre a outra.Os óleos são quase sempre mais eficientes que asgraxas porque fluem mais livremente e podempenetrar em todas as áreas de um mecanismo queprecisem de lubrificação. Contudo, há muitassituações em que as graxas são claramentepreferíveis aos óleos por que têm outras vantagens. Aescolha entre um óleo e uma graxa para uma certaaplicação é essencialmente determinada pelaspropriedades de escoamento ou fluxo requeridas dolubrificante. Devido à sua resistência ao escoamento ,é mais difícil introduzir graxa entre duas superfíciespara formar uma película lubrificante. Mas, uma vez apelícula formada, é mais difícil de remover.

Vantagens das graxas

Conveniência – A graxa fica mais facilmente retidaonde é colocada. Isto a torna simples e econômica naaplicação. Tem pouca tendência para escorrer dassuperfícies lubrificadas, por isso não é necessário tersistemas muito elaborados para controlar e aplicar olubrificante.

Persistência – Quando um sistema lubrificado comóleo é parado, o óleo começa imediatamente aescorrer das superfícies lubrificadas. Quando osistema reinicia o seu funcionamento, as superfíciespodem ter falta de lubrificante durante algum tempo eserem danificadas pelos efeitos do atrito e dodesgaste. Contudo, num sistema lubrificado por graxauma película de lubrificante fica retido nas superfíciesdurante a paragem. Isto reduz o atrito no arranque eproporciona uma proteção imediata contra odesgaste.

Proteção – As fracas propriedades de escoamentodas graxas também ajudam a evitar a saída de graxadas superficies lubrificadas e facilita a formação deuma capa protetora contra a corrosão. Ao mesmotempo, um excesso de graxa pode atuar como umeficiente vedante impedindo a entrada de sujidade eumidade.

Limpeza – Os óleos têm tendência a vazar e salpicar;as graxas não. Isto torna as graxas particularmentevaliosas para a lubrificação de maquinaria usada nafabricação de produtos como alimentos,medicamentos e têxteis que deve ser mantidaescrupulosamente limpa.


porque são utilizadas graxas?


Desvantagens das graxas

Propriedades de refrigeração – As graxas nãoconseguem dissipar o calor tão eficientemente comoos óleos. Não podem por isso ser usadas emaplicações onde a transferência de calor dassuperfícies lubrificadas seja de grande importância.

Contaminação – Tal como os óleos, as graxaspodem ser contaminadas com sujidade, partículas dedesgaste, produtos de oxidação e umidade. Numsistema lubrificado por óleo, estes contaminantespodem ser arrastados para fora, mas num sistemalubrificado por graxa ficam retidos nela. Oscontaminantes sólidos aumentarão o desgaste dassuperfícies enquanto os produtos de oxidação e águapoderão danificar a estrutura da graxa e por último,quebrá-la.

Limitações de projeto – Quanto mais aumenta avelocidade de um rolamento, mais calor é gerado.Como a graxa não refrigera como o óleo, osrolamentos lubrificados por graxa aquecem maisrapidamente e continuam rolando a uma temperaturasuperior à dos rolamentos lubrificados com um óleocorretamente selecionado. Um rolamento lubrificadopor graxa não pode, portanto, trabalhar a velocidadestão altas como as dos rolamentos lubrificados poróleo.



A aplicação mais importante das graxas é nalubrificação de rolamentos. Estes rolamentos sãousados em quase todos os tipos de máquinas eequipamentos automotivos. Muitos tipos diferentes derolamentos podem ser usados em unidades seladasde "lubrificação permanente" ("sealed for life"), quesão abastecidas de graxa pelo fabricante dosrolamentos e não requerem qualquer serviçoposterior. Podem também instalar-se rolamentos emequipamentos onde esteja previsto o reabastecimentoperiódico com graxa. .


onde são usadas as graxas?

Alguns tipos de rolamentos

Uma carreira deesferas

Carreira dupla deesferas

Rolos cilíndricos Rolos cônicos Agulhas


Lubrificação de chassis

Muitos veículos comerciaisde maior dimensãonecessitam de lubrificaçãodo chassis, que énormalmente feita comuma graxa semi-fluida.Esta graxa deve terexcelente estabilidademecânica, boaperformance em umaampla faixa detemperaturas e boaresistência à ação delavagem pela água.

Equipamento elétrico

Estas aplicações incluemalternadores, sistemas dear condicionado,embreagens magnéticas emotores de ventiladoreselétricos. Este tipo deequipamentos está-setornando cada vez maiscompacto e leve, comelevada performance epotência desenvolvida. Osrolamentos e as graxasque os lubrificam,portanto, trabalham emcondições cada vez maisseveras de temperatura,velocidade e carga.

Juntas homocinéticas(velocidade constante)e juntas universais

Estes mecanismos sãousados para transmitirpotência entre eixos emângulos e velocidadesdiferentes em aplicaçõesautomotivas. Sãounidades seladas de"lubrificação permanente"e requerem graxascapazes de trabalhar emuma ampla faixa detemperaturas e quetenham boas propriedadesanti-desgaste.

outras aplicações automotivas com graxaI n f o r m a ç ã o a d i c i o n a l


Linha de graxa Bomba

Junta fixa

Junta c/ movimento de êmbolo (“Plunge joint”)

Pontos de lubrificação automática c/ graxa


Os fatores mais importantes que afetam a escolha dagraxa para rolamentos são a sua velocidade, carga,temperatura e ambiente de trabalho.

Velocidade

A graxa usada para lubrificar rolamentos comvelocidades relativamente baixas deve sersuficientemente macia para preencher os espaços àvolta das esferas ou rolos. Por outro lado, não deveser tão macia que crie um atrito excessivo e impeça omovimento dos elementos rolantes. Uma graxa NLGI2 é a escolha mais comum.

Para os rolamentos que trabalham em altasvelocidades deve ser usada uma graxa mais duraNLGI 3. A graxa não pode ser tão rígida que permitaao elemento rolante abrir um "canal ou sulco" atravésdela e por esta razão não captar lubrificante emquantidade suficiente para formar uma película delubrificante eficaz.

Tamanho do rolamento

Os fabricantes publicam instruções para a lubrificaçãodos rolamentos tendo em conta a velocidade etamanho dos rolamentos.

Carga

Para rolamentos que suportam cargas estáveis aseleção da graxa adequada pode geralmente ser feitasem tomar em consideração a dimensão da carga.Contudo, os rolamentos que estão sujeitos a vibraçãoou choques devem ser lubrificados com graxas maisduras do que em outras condições seria necessário.Uma graxa muito macia pode depositar no fundo dacaixa do rolamento e ser batida pelos elementosrolantes, criando mais atrito interno e calor adicional.

Quando há possibilidade de cargas de choqueseveras são aconselháveis as graxas com aditivosEP. Estas graxas também são necessárias para osrolamentos de rolos cônicos onde há um elevadonível de atrito entre os topos dos rolos e asextremidades das pistas de rolamento.


escolha da graxa apropriadapara mancais de rolamentos

Vibrações ou cargas de choque podem fazer com que a graxacaia no fundo da caixa do rolamento.

Num rolamento de rolos cônicos as cargaspesadas podem causar um atrito excessivoentre os topos dos rolos e as extremidades daspistas de rolamento.

Carga

Atrito


Temperatura

O principal efeito da temperatura é alterar aconsistência da graxa. Além disso, a temperaturapode afetar tanto a viscosidade do seu óleo básicocomo a capacidade de reação de alguns dos aditivosusados.

Altas temperaturas

Para os rolamentos que trabalham em altastemperaturas é importante usar um graxa que nãoamacie tanto que provoquem um excessivo batimentoda graxa. Os vários espessantes usados determinama faixa de temperaturas de trabalho As graxas desabão de cálcio só podem ser usadas emtemperaturas de até 60°C, enquanto que as graxassintéticas e de poliuréia orgânica podem ser usadasaté cerca de 200°C.

A viscosidade do óleo básico deve ser tal que permitamanter a película de lubrificante na temperatura detrabalho do rolamento. Contudo, o óleo não podetornar-se demasiado viscoso a temperaturasambientes normais, caso contrário haverá problemasno arranque a frio.

Um óleo mineral de boa qualidade com viscosidadeem torno de 100 cSt a 40°C serve para a maioria dasaplicações. Contudo, quando for necessário reforçar acapacidade de suportar cargas, são necessáriosóleos básicos de viscosidade mais alta (geralmenteaté 200 cSt a 40°C).

Finalmente, temperaturas altas promovem a oxidaçãodo óleo básico. Isto pode levar a um espessamentodo óleo e à formação de depósitos que poderãointerferir com a suavidade do funcionamento dorolamento. As graxas que contêm aditivos inibidoresda oxidação ajudam a evitar este problema.

Baixas temperaturas

As graxas usadas para alubrificação de rolamentos quetrabalham em baixas temperaturasdevem ter uma composição quepermita um arranque fácil dorolamento. Têm normalmenteconsistências NLGI 0, 1 e 2 e têmóleos básicos com baixo ponto defluidez e viscosidade inferior a 100cSt a 40°C. São usados fluidos debase sintética nas graxas que têmde lubrificar a temperaturas muitobaixas.


Faixa de temperatura de trabalhode várias graxas

Cálcio Sabão dealumínio

Sódio Lítio Complexode lítio

Complexode cálcio

Graxas multifuncionais

Complexode

alumínio

Graxasintética

Tipo semsabão

Tem

pera

t ura

ºC

0

50

100

150

200Temperatura de operação recomendada(ponto baixo depende em parte daviscosidade do oleo usado na graxa)

Zona de perigo (não recomendada)

Ponto de gota (graxa liquefaz-se)

250


Condições ambiente de trabalho

Em ambientes sujos , como minas de carvão epedreiras, as graxas são largamente utilizadas dada asua capacidade de vedar, impedindo assim a entradade impurezas. Poderão ser escolhidas graxas maisduras para uma melhor vedação, por exemplo usandouma graxa NLGI 3 em vez de uma NLGI 2.

As graxas que são usadas em locais muito úmidosou molhados devem ter a capacidade de proteger orolamento da corrosão. Quando há possibilidade decontato com grandes quantidades de água, deve serusada uma graxa resistente à água que seja difícil deser lavada pela água para fora do rolamento, assim,por exemplo, uma graxa de sabão de lítio é preferívelem vez de uma graxa de sabão sódio.

Graxas biodegradáveis altamente especializadasestão agora disponíveis para serem usadas dentro eem volta dos rios, lagos, florestas em outros meiosambiente sensíveis. Estas graxas são fabricadas apartir de espessantes e óleos básicos especialmenteselecionados, com base em óleos de plantas naturais,por exemplo óleo de colza. Qualquer vazamento ouderramamento acidental terá um impacto mínimo nomeio ambiente porque a graxa é rapidamentefragmentada em produtos finais inofensivos.



Intervalos de lubrificação

As graxas em serviço degradam-se sob o efeito dotrabalho mecânico, altas temperaturas, oxidação,contaminação, etc. Como não podem drenar oscontaminantes automaticamente, como os óleos, têmde ser substituídas ou reabastecidas regularmente.Os intervalos de lubrificação dependem muito dotamanho e tipo do rolamento e das condições detrabalho, particularmente a velocidade e temperaturade operação.

Sistemas de lubrificação

A graxa dos rolamentos é muitas vezes reabastecidacom uma pistola de graxa manual. Este aparelhosimples, operado através de um pistão, contem umacerta quantidade de graxa que pode ser introduzidano rolamento através de uma graxeira ou lubrificadorexistente na caixa do rolamento. A graxa nova énormalmente bombeada para a dentro da caixa dorolamento através da graxeira até que a graxa usadatenha sido expelida e a nova possa ser vista saindo. Orolamento é então rodado durante algum tempo paraque qualquer excesso de graxa seja expelido.


aplicação das graxas

Bico dapistola

Tubo dedescarga

Corpo dapistola

Alavanca

Tamparemovível

Uma pistola típica de graxa

Sistema automático de lubrificação a graxa

Da bomba

Válvula

Para o rolamentoPistãoCâmaraIntermédia

Mola

Tubo central cheio de graxa do abastecimento anterior

Retorno para oreservatório, através daválvula de drenagem

Para outros injetores

Câmara de descarga


Outros tipos de de equipamento usados noreabastecimento de graxa são ilustrados nosdiagramas.

Um deles é um copo de lubrificação, que é fixado aocomponente que necessita ser lubrificado. O copo éfeito atuar por um parafuso ou mola e pode seroperado por um sistema manual, mecânico oupneumático para abstecer graxa nova. Existe umlubrificador mais avançado chamado "lubrificador deponto único", do tipo eletromecânico, que é operadopor um motor elétrico acoplado a um conjunto deengrenagens e acionado por baterias alcalinas. Estesistema pode ser regulado de forma a dar diferentesperíodos de descarga de graxa e pode ser fornecidojá abastecido com diversos tipos de graxa, incluindocomplexo de lítio, poliuréia ou graxas para a industriaalimentícia.

Finalmente, um dos meios mais modernos e eficientesde abastecer graxa é através de um sistema delubrificação centralizado automático. Este sistemaabastece graxa através de um rede de tubulações aoscomponentes da máquina que necessitam serlubrificados. A quantidade de graxa é controlada pelaação de um sistema de bombas e válvulas. As graxasusadas têm geralmente uma consistência NLGI grau 1ou inferior, mas mesmo assim são necessáriaselevadas pressões para forçar a graxa através dosistema de lubrificação.

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O Q U A T R O – g r a x a s página19

Um copo de graxa de parafuso de operação manual.


■ As graxas são geralmente lubrificantes menoseficientes que os óleos porque não fluem tãolivremente. Contudo, são muitas vezes preferidaspara certas aplicações porque são de aplicaçãosimples e econômica, permanecem onde sãoaplicadas, proporcionam uma excelente vedação eproteção e não tendem a vazar ou salpicar.

■ As graxas não são recomendáveis para utilizaçõesem que seja importante que o lubrificante consigadissipar o calor eficientemente. Embora reduzam aentrada de sujidade são menos eficientes do queos óleos na manutenção da limpeza.

■ A aplicação mais importante das graxas é nalubrificação de rolamentos.

■ A seleção da graxa mais conveniente para alubrificação de rolamentos e outras aplicaçõesdepende da sua velocidade, tamanho, carga,temperatura de trabalho e do ambiente ondeopera.

■ As graxas, como todos os lubrificantes, degradam-se em serviço e devem ser substituídas oureabastecidas a intervalos regulares. Podem serreabastecidas manualmente ou aplicadas usandodispositivos automáticos ou sistemas delubrificação centralizada.




5 ÓLEOS HIDRÁULICOS


c i n c oMÓDULO


Seção Um

Seção Dois

M A N U A L T É C N I C O D E L U B R I F I C A N T E S : M Ó D U L O C I N C O – ó l e o s h i d r á u l i c o s página 1

índice

INTRODUÇÃO À HIDRÁULICA 2Princípios básicos da hidráulica 3Alguns componentes de sistemas hidráulicos 4Utilização dos sistema hidráulicos 7

FLUIDOS HIDRÁULICOS 9As funções dos fluidos hidráulicos 10Propriedades requeridas dos fluidos hidráulicos 11Seleção de fluidos hidráulicos 16Limpeza, lavagem e monitoração de sistema hidráulicos 18


Os sistemas hidráulicos são largamente usados naindústria para transmitir e controlar a força. Podem-secomparar bem com os sistemas elétricos e mecânicose têm as vantagens de serem compactos, eficazes ebons multiplicadores de força. A primeira seção destemódulo pretende demonstrar os princípios básicos dahidráulica e descreve os componentes maisimportantes destes sistemas.

Quando concluir o estudo desta seção, você saberá:

■ explicar o significado do termo hidráulica;

■ saber a diferença entre os termos hidráulica,hidrostática, hidrodinâmica e hidrocinética;

■ descrever um macaco hidráulico e explicar o seufuncionamento;

■ descrever os principais tipos de bombas usadasnos sistemas hidráulicos.

seção umintrodução à hidráulica



O termo hidráulica originalmente referia-se apenas aaplicações das propriedades dos líquidos,especialmente água. Hoje, contudo , o seu significadoestá associado à utilização de líquidos paratransmissão de energia.

Os princípios básicos de funcionamento de umsistema hidráulico estão ilustrados na figura abaixoque mostra um macaco hidráulico. Neste dispositivo opistão de uma pequena bomba é usado paratransmitir pressão a um líquido. Essa pressão étransmitida através do líquido a um cilindro no qualum pistão maior suporta uma carga. Á medida que aforça no pistão menor é aumentada , a pressãoaumenta até ser suficiente para levantar a carga.

A característica principal do sistema ilustrado nafigura acima é a conversão de umapequena força em outra muito maior. A força aplicadano pistão menor é amplificada pelo pistão maiorproporcionalmente aos seus tamanhos. Por exemplo,uma força de 10 newtons aplicada a um pistão comuma área de 1 cm2 exercerá uma força de 1000newtons em um pistão com área de 100 cm2.

Este simples sistema hidráulico tem que sermodificado para ser possível controlar a direção evelocidade do movimento e a força transmitida. Épossível obter um sistema operacional, introduzindoum reservatório de fluído, duas válvulas deretenção para direcionar e controlar o movimentoascendente da carga e uma válvula de descargapara despressurizar o sistema e controlar omovimento de descida.

Nesse sistema, quanto mais rápido é ofuncionamento da bomba hidráulica , maisrapidamente o peso será levantado, desde que apressão acumulada no sistema seja suficiente. Avelocidade de subida do peso depende do volume defluído que entra no cilindro.

princípios básicos da hidráulica


Bomba Cilindro

Bomba

Reservatório

Válvulas de retenção

Válvula dedescargaCarga

Carga

Um simples macaco hidráulico funcional Um sistema hidráulico


Fluidos hidráulicos

O componente mais importante de um sistemahidráulico é o fluido que ele contém. Nos primeirossistemas era usada a água, que ainda é utilizada emalguns grandes sistemas, como por exemplo emcomportas onde o líquido pode ser descarregado umavez utilizado. São ainda utilizados produtos à base deágua para sistemas hidráulicos, nos casos em que hárisco de fogo (usinas siderúrgicas, minas de carvão,etc.). Contudo, na maior parte dos casos sãoutilizados óleos minerais.

Os óleos minerais satisfazem a condição essencialexigida dos fluidos hidráulicos: capacidade detransmitir pressão em ampla faixa de temperaturas.Além disto, tem a importante vantagem de lubrificaras partes móveis do circuito hidráulico e protegê-lasda corrosão. Contudo, os óleos minerais puros nãoconseguem responder satisfatóriamente a todos osrequisitos exigidos de um óleo hidráulico. A maiorparte dos óleos hidráulicos tem, portanto, aditivos quemelhoram as suas propriedades.

As propriedades requeridas dos fluidos hidráulicosbem como a natureza dos aditivos que eles contêmserão analisados com algum detalhe na Seção 2deste módulo.

Bombas hidráulicas

O coração de qualquer sistema hidráulico é a bombahidráulica. Estas bombas podem ser de três tipos:bomba de engrenagens, de palhetas e de pistão. Oprincípio de funcionamento de cada um destes tiposserá descrito em seguida. Mais detalhes sobre algunstipos de bombas, serão dados na informaçãoadicional.

As bombas de engrenagens são compactas,simples mecânicamente e relativamente baratas. Sãoutilizadas para sistemas de baixa pressão operando abaixa vazão. As escavadoras usam normalmente estetipo de bomba.

A bomba de engrenagens consiste de um par deengrenagens que rodam dentro de uma caixa fechadaou carcaça. Um eixo exterior aciona uma engrenagemque por sua vez faz rodar a outra no sentido inverso.À medida que as engrenagens rodam, o fluido éaspirado de um lado e transportado pelos dentes dasengrenagem, pela periferia da caixa e finalmentedescarregado do outro lado.

alguns componentes desistemas hidráulicos


1 Fluido é aspirado do reservatório à medidaque os dentes desengrenam

Bomba de engrenagens externa.

2 Fluido é aprisionadonos espaços entre osdentes das engrenagense a carcaça e feito girar

em volta da bomba

3 Fluido é forçadopara fora da bombaconforme dentesvoltam a engrenar


As bombas de palhetas são muito usadas porquesão compactas e podem fornecer maiores vazões doque as bombas de engrenagens.

A bomba de palhetas

A bomba de palhetas mais simples consiste em umrotor cilindrico montado descentrado em uma caixa oucarcaça cilíndrica. O rotor transporta um conjunto depalhetas que deslizam para dentro e para fora deranhuras. Quando o rotor roda, o volume entre aspalhetas expande-se e contrai-se. O fluido é admitidona bomba onde o espaço entre o rotor e a caixa vaiaumentando, roda dentro da caixa e é descarregadoquando esse volume se aproxima do mínimo.

As bombas de pistão podem gerar pressões evazões muito mais elevadas do que os outros tipos debombas. São normalmente utilizadas em aplicaçõesestáticas e em grandes aplicações móveis.

A bomba de pistão em linha

A bomba de pistão em linha é o de desenho maissimples. Nesta bomba, um pistão sobe e desce emum cilindro ligado a um conjunto de biela /virabrequim. Durante a descida do pistão, o fluido éadmitido no cilindro através da válvula de admissão.O fluido sai do cilindro pela válvula de saída quando opistão completa o seu percurso de subida.


1 O fluido é aspiradoquando a vàlvula deadmissão abre e o pistãose desloca no seupercurso de descida

2 O fluido é expelidoatravés da vàlvula desaída quando o pistãocompleta o seu percursode subida

Pistão

Biela

Virabrequim

A bomba de pistão em linha.

Bomba de palhetas.

Estator

Portaadmissão

Portadescarga

Cavidadecom oleo

Palhetadeslizante

Rotor


Motores hidráulicos

O motor hidráulico é o componente do sistema onde otrabalho mecânico é realizado através do movimentodo fluido hidráulico. Os motores mais simples sãoatuadores lineares em que o fluido exerce pressãosobre um pistão dentro de um cilindro.

O movimento de rotação pode ser reproduzido pormotores hidráulicos semelhantes às bombas hidráulicascom um funcionamento oposto a estas.

Válvulas de controle

As válvulas são utilizadas nos circuitos hidráulicospara controlar a pressão de trabalho (que determina acarga que pode ser movimentada ), a vazão do fluido(que determina a velocidade em que a carga semove) e a direção do fluxo (que determina a direçãodo movimento).

Reservatórios

O reservatório é outro componente importante dosistema hidráulico. Um reservatório bem projetado évedado para impedir a contaminação do fluido e temum respirador com filtro incorporado que permite aoar entrar à medida que o nível do fluido varia. Temuma capacidade suficiente para cobrir as variaçõesde nível do fluido que podem ocorrer durante ofuncionamento do sistema hidráulico.

Filtros

A filtragem de fluidos aumenta a vida útil e aconfiabilidade dos sistemas e componentes detransmissão de força por meio de um fluido. Filtrosfinos da dimensão apropriada devem ser colocadosimediatamente a seguir a componentes críticos, comopor exemplo, servoválvulas. Devido à sua maiorcapacidade de retenção e de vazão, os filtros maisgrossos ou abertos devem ser usados em locaismenos críticos, como por exemplo na bomba. Numprojeto típico, um filtro de 25 microns (absoluto) seriausado na saída de uma bomba com 3 microns(absoluto), à frente do carretel e das servoválvulas.


Quando o óleo entra em A, o pistão é forçado para adireita. Uma força externa, ex.: uma mola, faz voltar o

pistão à sua posição original.

Quando o óleo entra em A, o pistão move-se para adireita. Quando entra em B, o pistão move-se para a

esquerda.

Um cilindro de efeito duplo

Um cilindro de efeito simples

A

A B

O reservatório de um sistema hidráulico

Reservatoriodescai emdireção aválvula dedrenagem

Válvuladreno

Filtro deaspiração

Para a bomba

AnteparoTubo de enchimento

Tubo de retornoFiltro de ar

Tela de rede


A hidráulica é uma dos meios mais importantes detransmitir e controlar força, comparando-se bem comoutros sistemas elétricos ou mecânicos. Tem asseguintes vantagens:

Flexibilidade

Os sistemas hidráulicos podem gerar forças muitoelevadas com equipamento relativamente compacto.Podem ser utilizados para produzir movimentos tantolineares como rotativos e a velocidade dessemovimento pode ser regulada. Particularmente osmecanismos hidráulicos podem ser usados paracontrolar movimentos lentos e de precisão, o que édifícil conseguir através de outros métodosmecânicos.

Economia

Os sistemas hidráulicos são na maior parte das vezesmais baratos de fabricar do que os sistemas elétricos,eletrónicos ou pneumáticos para se obter os mesmosresultados.

Segurança

A maior parte do equipamento hidráulico é robusto ede desenho simples. Também é fácil de operar, umavez que o único equipamento de segurançanecessário para evitar sobrecargas do sistema, sãoválvulas de segurança.

As vantagens que os sistemas hidráulicos têm,permitem que eles sejam utilizados em muitasaplicações. Por um lado, podem movimentar enormescargas, como por exemplo comportas hidráulicas oupontes móveis e controlar maquinaria industrialpesada como prensas, guindastes, equipamento demineração e exploração de petróleo. Por outro ladouma vez que são suficientemente compactos, podemser utilizados em veículos, aviões ou mesmo emsatélites e podem ser controlados com tanta precisãoque são utilizados em robôs e processos diversos decontrole mais sofisticados.

utilização da hidráulica



■ Hidráulica é a utilização de líquidos para transmitirenergia.

■ Basicamente em um sistema hidráulico aplica-se apressão a um liquido que é transmitida atravésdeste para produzir trabalho mecânico. O sistemaé capaz de aumentar uma força pequena paraoutra maior.

■ Os componentes mais importantes de um sistemahidráulico são o fluido, a bomba, o motor, asválvulas, o filtro e o reservatório.

■ Os fluidos usados em um sistema hidráulicodevem ser capazes de transmitir pressão em umaampla faixa de temperaturas. Os óleos mineraissão muito utilizados porque também lubrificam eprotegem o sistema contra a corrosão.

■ Podem ser usados três tipos de bombas parapressurizar os fluidos em um sistema hidráulico:de engrenagens, de palhetas e de pistão.

■ Os circuito hidráulicos contém válvulas queregulam a pressão de trabalho, a vazão e adireção do fluxo. Isso permite controlar a carga, asua velocidade e a direção do movimento.

■ Uma vez que os sistemas hidráulicos são flexíveis,econômicos e seguros, são largamente utilizadospara transmitir e controlar força.

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O requisito mais importante de um fluido hidráulico éque seja capaz de transmitir força eficazmente. Eletem também outras funções importantes. Nesta seçãovamos rever todas essas funções bem como aspropriedades que o fluido hidráulico deve ter.

Após ter estudado esta seção, saberá:

■ listar seis funções que um fluido hidráulico deverealizar;

■ explicar porque razão um fluido hidráulico deve teruma baixa compressibilidade;

■ descrever como a retenção de ar e formação deespuma pode causar problemas nos sistemashidráulicos;

■ explicar o significado das seguintes propriedadesdos fluidos hidráulicos: viscosidade, índice deviscosidade, propriedades anti-desgaste,filtrabilidade, limpeza e biodegradabilidade;

■ especificar os fatores mais importantes que afetama escolha de um fluido hidráulico.

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seção doisfluidos hidráulicos

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Um fluido hidráulico tem as seguintes funções:

Transmissão de força

Esta é a função principal de qualquer fluido hidráulico.Uma eficiente transmissão de força requer um fluidoque resista à compressão e flua com facilidade nocircuito hidráulico.

Lubrificação

Os mecanismos utilizados em sistemas hidráulicossão normalmente fabricados com alta precisão. Todasas partes móveis devem ser bem lubrificadas demodo a evitar o atrito e o desgaste. O fluido hidráulicoé quase sempre utilizado para este fim e tambémpara a transmissão de força.

Refrigeração

O fluido deve ser capaz de dissipar todo o calorgerado no sistema hidráulico.

Proteção

O sistema deve estar protegido contra a corrosão.

Vedação

O fluido deve ser suficientemente viscoso para quehaja uma boa vedação entre as partes móveis nasbombas, válvulas e motores, de forma a minimizarvazamentos e permitir que estes equipamentosfuncionem eficazmente. O fluido deve também sercompatível com os materiais de vedação usados nosistema.

Filtrabilidade

O fluido deve ser estável ao aquecimento e àoxidação, resistindo à formação de depósitos eborras. O fluido deve ser facilmente filtrável de modoa que quaisquer impurezas sólidas possam serremovidas.

Os óleos minerais podem ter todas estascaracterísticas. A sua estabilidade, propriedades delubrificação e a capacidade de proteger contra acorrosão fazem deles uma escolha óbvia para fluidoshidráulicos na maior parte das aplicações.


as funções dos fluidos hidráulicos


De modo a satisfazer todas as suas funçõeseficazmente, um fluido hidráulico deve ter certascaracterísticas. As mais importantes são descritas emseguida:

Compressibilidade

A compressibilidade de um fluido é a medida que oseu volume é reduzido quando submetido a pressão.Um fluido hidráulico deve ter uma baixacompressibilidade de modo que a pressão, logo aforça, seja transmitida instantânea e eficazmente.Demora tempo e necessita de força para uma bombaelevar a pressão quando o fluido é compressível ouelástico. Também demora tempo para que a pressãode um fluido com estas características, sejaconvertida em trabalho mecânico. Isto afeta aprecisão do movimento e o grau de controle que podeser fornecido pelo sistema hidráulico.

Os óleos minerais são praticamente incompressíveisàs pressões geradas nos sistemas hidráulicosnormais. (Na realidade a água é ainda menoscompressível que os óleos minerais, mas por outrasrazões não é o fluido hidráulico ideal.)


propriedades requeridasdos fluidos hidráulicos

Se o sistema hidráulico contém um fluido incompressível,a pressão, logo a força, é transmitida instantânea e

eficazmente.

Se o sistema hidráulico contém um fluido compressíveldemora mais tempo a pressão a subir. A força, é

transmitida ineficazmente.


Separação do ar e propriedades anti-espuma

A maneira como um óleo pode ser comprimido ésubstancialmente aumentada por bolhas de ar quefiquem retidas nele, talvez resultantes de vazamentosno sistema hidráulico. O ar retido afeta acompressibilidade do fluido. Provoca movimentosirregulares e pode produzir sobreaquecimentosdevido à compressão das bolhas de ar.

Além disto, quando o fluido hidráulico contendo arregressa ao reservatório, tende a aparecer espumauma vez que o ar sobe para a superficie do fluido. Atendência à formação de espuma que pode seragravada pela contaminação do fluido. Se entrarespuma no circuito hidráulico, vinda do reservatório, aeficiência do sistema será seriamente prejudicada,porque a espuma é ineficaz como fluido hidráulico. Oscomponentes do sistema podem ser danificados,porque a espuma reduz a continuidade da película deóleo, podendo gerar contato metal-com-metal econsequente desgaste.

Para ultrapassar estes problemas o fluido hidráulicodeve ter boas propriedades de separação de ar eanti-espuma. Os óleos minerais altamente refinadosde baixa viscosidade geralmente tem estascaracterísticas. Se necessário podem ser utilizadosaditivos anti-espuma para suprimirem a formaçãode espuma.

Viscosidade

Considerando a lubrificação do sistema hidráulico,esta é a propriedade mais importante do sistema. Oóleo deve ter uma viscosidade suficientementeelevada para lubrificar eficazmente os componentesdo sistema, especialmente a bomba. Deve tambémser suficientemente viscoso para manter umavedação eficaz e evitar fugas através das folgasexistentes nas bombas, válvulas e motores.

Na prática deve ser escolhido o óleo com aviscosidade mais baixa possível, desde que garantaum lubrificação efcaz da bomba. Normalmente, aviscosidade mínima necessária para lubrificar umabomba hidráulica é de 10 cSt na temperatura detrabalho. Aceita-se que a "melhor" viscosidade sesitua entre 16 e 36 cSt na temperatura de serviço.


Se um fluido contém ar torna-se compressível.



O índice de viscosidade ( IV ) de um óleo é a medidada variação da sua viscosidade com a temperatura.Um óleo com elevado índice de viscosidade mostramenos variação de viscosidade com a temperatura doque um óleo com um baixo índice de viscosidade.

A maior parte dos fluidos hidráulicos tem um índice deviscosidade por volta dos 100, mas quando astemperaturas de funcionamento variam muito, comopor exemplo nos sistemas hidráulicos dos aviões,pode ser necessário um óleo com índice deviscosidade de 150 ou mais.

Ponto de fluidez

O ponto de fluidez de um óleo é a temperatura maisbaixa em que ele flui, quando é refrigerado sobdeterminadas condições. O ponto de fluidez é umapropriedade importante para os óleos usados emsistemas hidráulicos que estejam expostosregularmente a baixas temperaturas ambiente, mastem relativamente pouco significado quando ossistemas são usados em uma instalação aquecida.Como regra geral, o ponto de fluidez do óleohidráulico deve ser pelo menos 10ºC abaixo datemperatura mais baixa a que o óleo estará exposto.

Propriedades anti-desgaste

A maior parte dos óleos hidráulicos contém aditivosanti-desgaste na sua formulação para melhorar asua capacidade de carga. São particularmenteimportantes na redução do desgaste nas bombas depalhetas onde as extremidades das palhetas deslizamcontra as paredes da caixa ou carcaça das bombas,em altas velocidades, sob cargas pesadas e gerandoaltas temperaturas. Os aditivos anti-desgaste tambémreduzem o desgaste nas bombas de engrenagens ede pistões, prolongando a sua vida util.


40 100'Thin'

'Thick'

Temperature °C

Vis

cosi

ty

High viscosity index(HVI) oil

Medium viscosity index (MVI) oil

Low viscosity index(LVI) oil

Variação da viscosidade com a temperatura.

Temperatura °C

Alto indíce de viscosidade

Índice de viscosidade médio

Baixo índice de viscosidade

“Espesso”

“Fino”

Vis

cosi

dade


Filtrabilidade

A maior causa de avarias em sistemas hidráuicos é acontaminação do fluido hidráulico. Devem portantoser incorporados no sistema filtros para removercontaminantes sólidos. É importante que o própriofluido passe nesses filtros sem os bloquear.

Limpeza

A segurança e vida útil dos componentes doscircuitos hidráulicos é muito influenciada pela limpezado fluido hidráulico. Isto é particularmente verdadenos sistemas que operam a altas pressões e para oscomponentes que têm pequenas tolerâncias defabricação.

Há três fontes muito importantes de contaminação:

Em primeiro lugar, na fabricação do conjunto dosistema hidráulico aparece inevitavelmente umagrande variedade de detritos tais como aparas demetal, massas de corte, fibras texteis, flocos de tinta,sujidade nos tubos, etc. Para evitar que estescontaminantes entrem no sistema, este deve serexaminado cuidadosamente e lavado com fluidofiltrado antes de funcionar pela primeira vez.

Em segundo lugar, o desgaste normal doscomponentes produz contaminação de partículastanto na rodagem como em operação normalposteriormente. É importante notar que se o padrãode limpeza inicial for deficiente, o desgaste seráacelerado e futuras partículas contaminantesacumularão rapidamente.

Porque a limpeza do óleo hidráulico é importante

A contaminação de um óleo hidráulico pode reduzir avida útil dos components do sistema e ter um forteimpacto negativo nos custos operacionais.

O nível de limpeza de um óleo hidráulico é definido deacordo com os padrões NAS (“National Academy ofSciences” – Academia Nacional de Ciências ) ou ISO(“International Standardisation Organisation” –Organização Internacional de Padronização), queespecificam o número e dimensão das partículascontidas num certo volume de óleo. Quando o óleohidráulico é fabricado, o seu nível de limpeza é daordem de NAS 6 ou 7 (ISO 15/12). Contudo, uma vezque tenha saído da fábrica (Unidade de Mistura),pode ocorrer contaminação. Na altura em que o óleochega ao local onde vai ser usado, o seu nívellimpeza poderá atingir NAS 9 (ISO 18/14) ou valorsuperior, o que significa que contem 4 a 8 vezes maispartículas.

A maior parte da contaminação ocorre ou durante oenchimento de embalagens, manuseamento earmazenagem (40%) ou no local do equipamento deabastecimento , incluindo os pontos de enchimentodas máquinas (50%). As principais fontes decontaminação são partículas metálicas e verniz dostambores causadas por vedantes soltos,contaminação do ar ambiente, através dosrespiradouros dos contentores ou tanques dearmazenagem, resíduos de entregas anteriores deproduto e partículas de poeira no equipamento deabastecimento.

O contaminante mais comum é material particuladoque entra no óleo ou como resultado do desgaste ouvindo do meio ambiente exterior.



Biodegradabilidade

Por causa dos danos ambientais potenciais quepodem ser causados pelo derramamento de óleohidráulico na água, áreas de rios, lagos, lagoas eoutras áreas críticas, muitos utilizadores de óleoshidráulicos convencionais, estão mudando parafluidos hidráulicos biodegradáveis. Estes fluidos estãosendo cada vez mais usados onde o derramamento écomum e é portanto, essencial que o fluido sejabiodegradável. Os exemplos da utilização destesfluidos incluem operações de terraplenagem eflorestamento, equipamento de mineração (ex.:escavadoras) e equipamento marítimo.

A maior parte dos fluidos biodegradáveis atualmenteem uso, são à base de óleo vegetal. Estes fluidospodem ser usados com praticamente quaisquer tiposde componentes hidráulicos, mas apesar dos óleosvegetais serem alternativas adequadas para osfluidos à base de óleos minerais convencionais, elesnão são os substitutos exatos.

Os fluidos biodegradáveis têm tendência a se oxidar etêm uma vida útil mais curta do que os óleoshidráulicos convencionais de primeira linha, emtemperaturas superiores a 80°C, especialmente napresença de contaminação excessiva com água.Recomenda-se a utilização de refrigeradores de óleoonde as temperaturas excedam continuamente os80°C.

Quando se muda o óleo de um sistema hidráulicopara um fluido biodegradável, é essencial lavar osistema completamente com o próprio fluido. Emboraa mistura de óleos minerais convencionais e fluidosbiodegradáveis não afete a performance, a misturaterá a sua biodegradabilidade reduzida.

Os fluidos biodegradáveis não devem ser eliminadosindiscriminadamente, embora sejam biodegradáveis.As opções de eliminação destes fluidos são asmesmas dos óleos hidráulicos convencionais:incineração, reciclagem ou eliminação numainslalação aprovada para este fim.



Os fatores principais que determinam a escolha deum fluido hidráulico são o tipo de equipamento, oambiente onde vai funcionar, e aspectosrelacionados com saúde e segurança.

Equipamento

Os fabricantes recomendam óleos de determinadaviscosidade para serem utilizados nos seus sistemashidráulicos. Essa recomendação está relacionadaprincipalmente com os requisitos da bomba hidráulicae das válvulas, ambas fabricadas com tolerânciasmuito pequenas.

A maior parte dos sistemas hidráulicos que trabalhamem temperaturas normais são equipados combombas que requerem óleos com uma viscosidadeISO entre 5 e 100, sendo os "grades" mais comuns o32 e 46.

Ambiente

As máquinas hidráulicas que trabalham em ambientesonde há uma grande amplitude de temperaturasnecessitam óleos de alto índice de viscosidade. Domesmo modo, se a máquina funciona continuamenteem baixas temperaturas, por exemplo umaempilhadeira que funciona em um armazémfrigorífico, ou uma máquina de terraplenagemtrabalhando no inverno em climas muito frios, o óleodeve ter boas propriedades a baixas temperaturas,incluindo viscosidade e ponto de fluidez.

Ocasionalmente o equipamento hidráulico tem quefuncionar em ambientes sensíveis tais como rios,lagos, florestas ou áreas de recreio. Nestes casosdeve ser dada uma atenção especial para evitarqualquer vazamento ou derramamento acidental dofluido hidráulico, que possa prejudicar animais eplantas, ou contaminar o solo e águas subterrâneas.

As máquinas hidráulicas que trabalham em ambientessensíveis devem, se possível, utilizar fluidoshidráulicos biodegradáveis. Estes fluidos sãoformados por óleos de origem vegetal com boaspropriedades lubrificantes. Contém aditivos queaumentam a resistência à oxidação e ao desgaste emelhoram as propriedades anticorrosivas.


seleção de fluidos hidráulicos


A performance satisfatória dos sistemas hidráulicosdepende da utilização de um fluido limpo emequipamento limpo. É essencial ter os sistemasabsolutamente limpos antes de colocar uma carganova de fluido. Contudo, a limpeza de sistemashidráulicos não pode ser reduzida a uma simplesrotina, porque os procedimentos a serem aplicadosdevem variar de acordo com as condiçõesencontradas em cada caso individual.

Usa-se óleo próprio de lavagem para limpar ossistemas hidráulicos Remove as lacas, gomas,partículas e outros contaminantes dos componentesdo sistema. O óleo de lavagem correto:

■ protege o sistema;

■ tem uma viscosidade suficientemente alta paralubrificar partes móveis adequadamente eassegurar que as partículas contaminantes semantêm em suspensão durante a circulação doóleo e por outro lado, é suficientemente baixa parater um elevado poder solvente;

■ ter suficiente poder solvente para remover materialoleoso (além de compostos de proteção contra aferrugem tipo petrolato e substâncias similares denovos sistemas);

■ conter inibidores de corrosão que revestem todasas superfícies metálicas com uma película delubrificante capaz de impedir formação deferrugem;

■ conter inibidores de oxidação que permitem quequalquer óleo de lavagem retido no sistema sejamisturado com a carga final de óleo hidráulicoinibido.

Monitoração de óleos hidráulicos

A monitoração de óleo hidráulico é agora consideradacomo boa prática e é realizada ou através da análiseperiódica de uma amostra de óleo, ou de formacontínua por monitoração em linha. A observação davariação dos resultados das análises ao longo dotempo, comparativamente a um padrão baseadequado é essencial para entender quaisquermudanças observadas.

A monitoração nos fornece informação sobre o estadodo óleo e se ele está contaminado. É possível definirquais são os contaminantes e se o óleo podecontinuar sendo usado ou deverá ser trocadoimediatamente. Também permite avaliar o estado damáquina/equipamento e indicar se os componenteslubrificados estão sofrendo desgaste excessivo.

Vários testes são usados na monitoração do óleo –alguns simples e baratos, outros complexos e caros.Estes testes farão parte de um Módulo deTreinamento posterior que fará também a descriçãoda interpretação de resultados e onde e quando ostestes devem ser realizados.


limpeza, lavagem e monitoração desistema hidráulicos


■ Os fluidos hidráulicos tem que transmitir força,lubrificar, refrigerar, proteger, vedar e serem"filtráveis". Os óleos minerais satisfazem estasexigências.

■ Um fluido hidráulico deve ter uma baixacompressibilidade.

■ A entrada de ar no circuito provoca um aumentode compressibilidade do fluído hidráulico eprovoca movimentos irregulares, lentos esobreaquecimento. Os fluidos hidráulicos devem,portanto, separar-se do ar com facilidade e terboas propriedades anti-espuma.

■ Em termos de capacidade de lubrificar, apropriedade mais importante de um fluidohidráulico é a sua viscosidade. O óleo deve sersuficientemente viscoso para lubrificareficientemente a bomba hidráulica.

■ Outras propriedades importantes de um fluidohidráulico são:

um índice de viscosidade adequado, de modo aque a viscosidade permaneça dentro de limitesaceitáveis em toda a faixa de temperaturas defuncionamento;

propriedades anti-desgaste para minimizar odesgaste no sistema, especialmente nas bombasde palhetas.

■ A seleção de um fluido hidráulico depende dascaracterísticas do equipamento hidráulico, doambiente onde trabalha e de consideraçõesdiversas no âmbito da saúde e segurança.

■ A limpeza, lavagem e monitoração dos sistemashidráulicos proporcionam uma melhor performancee uma redução de custos nos equipamentos.




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