21-02-2022 - lubrificacao

Prévia do material em texto

© UNIP 2020 all rights reserved
Universidade Paulista
Química Aplicada
Aula 01 – Lubrificação
Cursos de Engenharia 
(Mecânica, Mecatrônica, Produção, Elétrica e Computação)
© UNIP 2020 all rights reserved
© UNIP 2020 all rights reserved
- Sólido: Ocorre entre corpos rígidos sem
elementos entre eles. O atrito sólido pode ser de
deslizamento ou de rolamento.
- Fluido: Ocorre quando houver um fluido entre as
superfícies.
Atrito
© UNIP 2020 all rights reserved
Atrito Fluido - Ocorre no movimento de
um corpo em um fluido ou entre duas
superfícies em movimento relativo,
separadas por uma fina película
contínua de fluido. Há o deslizamento
entre as moléculas do fluido e a
resistência a esse deslizamento é o
atrito fluido ou viscoso.
O Atrito Fluido consiste em um mínimo percentual do valor do atrito sólido e
praticamente não causa desgaste.
Esta é a base do princípio da lubrificação. O ato de lubrificar está associado à
aplicação da película do fluido que constitui o lubrificante.
Atrito
© UNIP 2020 all rights reserved
Aplicação de uma
substância (lubrificante)
entre duas superfícies em
movimento, com formação
de uma película que evita o
contato direto entre as
superfícies, diminuindo o
atrito e conseqüentemente,
o desgaste.
Os lubrificantes podem ser
sólidos, pastosos, líquidos ou
gasosos.
Aplicação de lubrificante em engrenagens
Lubrificação
© UNIP 2020 all rights reserved
 Lubrificação Limite ou Restrita - A
espessura da película é igual a soma das
alturas das rugosidades. Nos casos de cargas
elevadas e/ou baixas velocidades é necessária
a aplicação de aditivos específicos (oleosidade
e anti-desgaste) devida à não formação de
película;
 Lubrificação Hidrodinâmica, Total ou Plena
- A espessura da camada lubrificante é
superior à soma das alturas das rugosidades.
Separa totalmente as superfícies, não
havendo contato entre elas. O desgaste é
insignificante.
 Lubrificação Mista - As duas situações
anteriores podem ocorrer. Máquina parada
(Limite); Máquina em Movimento
(Hidrodinâmica).
Lubrificação
© UNIP 2020 all rights reserved
A eficiência do lubrificante às seguintes propriedades:
 Adesividade – Propriedade que permite que o
lubrificante seja arrastado durante o movimento;
 Coesividade – Propriedade que inibe o rompimento
da película do lubrificante durante o movimento;
 Oleosidade - Propriedade que reúne adesividade e
coesividade.
Lubrificação
© UNIP 2020 all rights reserved
 O emprego de lubrificante sólido tem a finalidade de substituir a película
fluída por uma película sólida, principalmente em casos de lubrificação limite.
Grande resistência a pressão e a temperaturas elevadas por conta de seu baixo
coeficiente de fricção (Ligações de van der Waals).
 São utilizados em equipamentos que trabalham em altas temperaturas. Em
certos casos são misturados com lubrificantes líquidos ou pastosos (graxas)
para melhorar sua resistência ao calor gerado pelo atrito entre superfícies
 Grafite: Pistão de instrumento de sopro, martelo de piano, fechaduras,
junta de trilho de trem, partes internas de armamento, projéteis.
 Bissulfeto de Molibdênio (Age no vácuo): Homocinéticas, juntas
universais, veículos espaciais.
Lubrificantes Sólidos
© UNIP 2020 all rights reserved
© UNIP 2020 all rights reserved
Lubrificação com Graxa
Lubrificantes Pastosos (Graxas)
O óleo fica preso numa trama de
fibras de sabão que se assemelha
aos pelos de uma escova pela
ação de forças de atração.
Se a graxa é submetida a
tensões, as forças são vencidas; o
arranjo é desfeito, o lubrificante
flui.
Se a força cessa as fibras de
sabão tendem a se agrupar
novamente devolvendo à graxa a
consistência inicial.
© UNIP 2020 all rights reserved
Penetrômetro
Consistência é uma medida de
qualidade de graxas lubrificantes. O
aparelho de ensaio para medir a
consistência de uma graxa é o
penetrômetro.
Para medir a consistência usa-se um
cone, um copo com o material a ser
analisada e uma escala em décimos
de milímetro. O ensaio (ASTM D-
217) é feito a 25°C e mede-se
quantos décimos de milímetros o
cone penetra na massa.
Lubrificantes Pastosos (Graxas)
© UNIP 2020 all rights reserved
Fonte: Revista A Granja
© UNIP 2020 all rights reserved
 São de uso restrito geralmente em locais de difícil
penetração ou em lugares onde não é possível a aplicação
dos lubrificantes líquidos convencionais. Alguns dos
lubrificantes gasosos utilizados são ar seco , nitrogênio e
gases halogenados (Freón).
 Este tipo de lubrificação apresenta problemas devido às
elevadas pressões requeridas para manter o lubrificante
entre as superfícies além de problemas de vedação.
Lubrificantes Gasosos
© UNIP 2020 all rights reserved
São em geral preferidos como lubrificantes
porque eles penetram entre partes móveis
pela ação hidráulica, e além de manterem as
superfícies separadas, atuam também como
agentes removedores de calor.
Os lubrificantes líquidos podem ser
divididos em:
a. Óleos minerais
b. Óleos graxos (vegetais ou animais)
c. Óleos sintéticos
Óleo Mineral
Lubrificantes Líquidos
© UNIP 2020 all rights reserved
 São os mais importantes para emprego em lubrificação
 Obtidos a partir da destilação do petróleo, suas
propriedades dependem da natureza do óleo cru que
lhes deu origem e do processo de refinação empregado
 Óleos minerais aditivados são encontrados
normalmente nos postos de serviço.
 Com especificação correta, eles atendem às
necessidades da grande maioria dos motores dos carros
nacionais.
Óleos Minerais
© UNIP 2020 all rights reserved
 Os óleos lubrificantes minerais são constituídos por
hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos. Os
óleos aromáticos não são adequados para fins de
lubrificação.
Características Óleos Parafínicos Óleos Naftênicos
Ponto de Fluidez Alto Baixo
Índice de Viscosidade Alto Baixo
Resistência à Oxidação Grande Pequena
Oleosidade Pequena Grande
Resíduo de Carbono Grande Pequeno
Emulsibilidade Pequena Grande
Óleos Minerais
© UNIP 2020 all rights reserved
 Foram os primeiros lubrificantes a serem utilizados pelo homem.
 A pequena resistência a oxidação apresentada pelos óleos graxos
faz com que os mesmos se decomponham facilmente formando
gomas.
 Foram substituídos pelos óleos minerais devido a evolução das
máquinas e das exigências de desempenho.
 Os vegetais normalmente usados são: de rícino, de coco, de oliva,
de semente de algodão, de mamona dentre outros.
Animal: de baleia, de peixe, de foca, de espermacete, de mocotó,
de banha (banha de porco). São poucos, pois oxidam facilmente.
Óleos Graxos
© UNIP 2020 all rights reserved
 São feitos a partir da mistura de complexos elementos
químicos que geram óleos que suportam altas condições
de cargas e temperaturas, mantendo estáveis suas
características ;
 Os óleos sintéticos podem apresentar as mais variadas
características, dependendo de sua utilização (solubilidade
em água, faixa de temperatura de operação, resistência
contra envelhecimento, etc.).
Óleos Sintéticos
© UNIP 2020 all rights reserved
 Densidade - Relação entre a massa de uma substância e o volume que esta mesma
substância ocupa;
 Graus API - Forma de expressar a densidade relativa de um óleo ou derivado. A escala
API, medida em graus, varia inversamente à densidade relativa. O grau API é maior quando
o petróleo é mais leve. Petróleos com grau API maior que 30 são considerados leves (base
Parafínica); entre 22 e 30 graus API, são médios (base Naftênica); abaixo de 22 graus API,
são pesados (base aromática). A água tem grau API de 10.
 Ponto deFulgor (Flash Point) e Ponto de Inflamação (Fire Point) - O ponto de inflamação
de um determinado combustível é a mínima temperatura em que uma determinada
substância, após a formação de vapor, perpetua sua queima por pelo menos 5 segundos
após sua ignição. Em seu ponto de fulgor (que se dá em uma temperatura menor do que o
ponto de inflamação) esta mesma substância também produzirá vapor, porém a combustão
não ocorrerá.
 Ponto de Névoa e Ponto de Fluidez - Ponto de névoa de um óleo a temperatura em que
a parafina ou outras substâncias semelhantes, normalmente dissolvidas no óleo, começam
a se separar formando minúsculos cristais tornando o óleo turvo. Ponto de fluidez é a
menor temperatura na qual o óleo ainda pode escoar nas condições do teste.
Características Físicas
© UNIP 2020 all rights reserved
 Resíduos de Carbono – Quando aquecidos em ambiente fechados, os óleos
podem deixar resíduos de carbono não volátil. Esses resíduos dependendo de
sua dureza podem danificar as superfícies dos metais em movimento.
Geralmente quanto maior a viscosidade, mais chances de formação de resíduos
de carbono.
 Número de Desemulsão (Desemulsibilidade) – É a capacidade que o óleo
tem de se separar da água quando entra em contato com a mesma, geralmente
em sistemas de circulação (ex. turbinas de aviões)
 Perdas por Evaporação – Surgem quando os óleos são submetidos a altas
temperaturas. Quanto maiores as perdas maior a viscosidade, impedindo assim
sua atuação
 Extrema Pressão - Propriedade do óleo de evitar que as superfícies em
movimento entrem em contato, mesmo quando as pressões são muito elevadas
a tal ponto que possam provocar o rompimento da película lubrificante
Características Físicas
© UNIP 2020 all rights reserved
 É a característica mais importante de um óleo lubrificante. De
modo geral, a viscosidade pode ser definida como a resistência
oposta ao escoamento de óleo. Quanto mais espesso o óleo, maior a
sua viscosidade e maior a sua resistência para escoar
 No sistema CGS, a unidade é dada em: dina.segundo/cm2 é
denominada Poise (P) e a unidade normalmente utilizada é o
“centipoise “ (cP)
 Para a medida de viscosidade de óleos lubrificantes utilizam-se
geralmente as escalas de viscosidade: Cinemática (mais utilizada),
Saybolt, Engler e Redwood
Viscosidade
© UNIP 2020 all rights reserved
 A viscosidade é a propriedade mais importante de um óleo e a
temperatura é o fator mais importante que afeta a viscosidade
A viscosidade decresce com o aumento da temperatura, mas essa
diminuição depende da natureza química do óleo e da variação de
temperatura
 O Índice de Viscosidade (IV) mede a variação da viscosidade com a
temperatura. Quanto maior o valor do IV de um óleo, menor será a
variação da viscosidade desse óleo com a variação da temperatura
(menor será o efeito da temperatura sobre a viscosidade do
produto).
Índice de Viscosidade
© UNIP 2020 all rights reserved
A figura ilustra a variação e a
determinação do Índice de
Viscosidade (IV) calculado pela
expressão:
IV = L - U x 100
L - H
L = valor da viscosidade cinemática a
40°C do óleo de IV = 0 (naftênicos)
tendo a mesma viscosidade a 100°C
que a amostra de IV a calcular
H = valor da viscosidade cinemática a
40°C do óleo de IV = 100 (parafínicos)
tendo a mesma viscosidade a 100°C
que a amostra de IV a calcular
U = valor da viscosidade cinemática a
40°C do óleo cujo IV se deseja
determinar
Índice de Viscosidade
© UNIP 2020 all rights reserved
Valores de L e H para Viscosidade Cinemática a 100°C 
© UNIP 2020 all rights reserved
Valores de L e H para Viscosidade Cinemática a 100°C 
© UNIP 2020 all rights reserved
 Estabelecida pela Sociedade dos Engenheiros Automotivos (EUA), classifica
os óleos lubrificantes de carter somente com base na viscosidade. As demais
características de um óleo não são consideradas
 A classificação SAE é indicada por um número e quanto maior esse número
mais viscoso é o lubrificante
 Os óleos menos viscosos (mais finos) são classificados a baixas
temperaturas de acordo com normas específicas para classificação de óleos
para climas frios. Para estes óleos o grau SAE é acompanhado da letra W
(Winter = Inverno). Ex.: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W
 Os de maior viscosidade (mais grossos) são classificados a 100°C. Ex.: SAE
20, 30, 40, 50, 60
Óleos multiviscosos (inverno e verão): SAE 10W-30, 20W-40, 20W-50, 15W-
50
Classificação SAE
© UNIP 2020 all rights reserved
ASTM - American Society for Testing and Materials
Classificação SAE
© UNIP 2020 all rights reserved
Desenvolvida pelo Instituto
Americano do Petróleo (EUA),
baseia-se em níveis de
desempenho dos óleos
lubrificantes, isto é, define o nível
de aditivação
Os principais tipos de aditivos são:
anti-oxidantes, anti-corrosivos,
anti-espumantes, detergente-
dispersante, etc.
Essa classificação é simbolizada pela letra "S" (SERVICE/SPARK - para motores a
gasolina ou álcool) e "C" (COMMERCIAL/COMPRESSION - para motores a
Diesel), acompanhada pela sequência crescente das letras do alfabeto,
conforme evolução do desempenho dos óleos dos motores, cada vez mais
exigentes. No caso dos motores à Diesel a classificação pode vir acompanhada
de um número (2 ou 4). Este número especifica o número de tempos do
motor.
Classificações API atuais: API-SN (2010) e API-CJ-4 (2006)
Classificação API
© UNIP 2020 all rights reserved
Fonte: Site MP LUB
© UNIP 2020 all rights reserved
• ILSAC (Comissão Internacional de Padronização e Aprovação de Lubrificantes)
• A especificação Dexos® é projetada exclusivamente para complementar os requisitos exigentes da avançada
tecnologia de motores da GM
Fonte: Site MP LUB
© UNIP 2020 all rights reserved
Fonte: Site MP LUB
© UNIP 2020 all rights reserved
Grau
de viscosidade ISO
Viscosidade
cinemática no ponto 
médio cS a 40°C
Limites de viscosidade
Cinemática (cS a 40°C)
Min. Máx.
ISO VG 2 2.2 1.98 2.42
ISO VG 3 3.2 2.88 3.52
ISO VG 5 4.6 4.14 5.06
ISO VG 7 6.8 6.12 7.48
ISO VG 10 10 9.00 11.00
ISO VG 15 15 13.5 16.5
ISO VG 22 22 19.8 24.2
ISO VG 32 32 28.8 35.2
ISO VG 46 46 41.4 50.6
ISO VG 68 68 61.2 74.8
ISO VG 100 100 90 110
ISO VG 150 150 135 165
ISO VG 220 220 198 242
ISO VG 320 320 288 352
ISO VG 460 460 414 506
ISO VG 680 680 612 748
ISO VG 1000 1000 90 1100
ISO VG 1500 1500 1350 1650
Classificação ISO VG
 Sistema de
classificação de
viscosidade para
lubrificantes e outros
fluidos industriais. Não
implica em avaliação da
qualidade, baseia-se
apenas no valor da
viscosidade na
temperatura padrão de
40°C (em centistokes)
 Exemplo: Um óleo de
classificação ISO VG 150
é um óleo que 40°C
apresenta um valor de
viscosidade
compreendido entre
135 e 165 cS
© UNIP 2020 all rights reserved
O gráfico mostra a variação da
viscosidade cinemática em centistokes
com a temperatura em °C de um óleo
lubrificante. Determine o índice de
viscosidade (IV) e a classificação SAE
desse óleo.
IV = L - U x 100
L - H
L = 273 cS (tabela)
H = 139,6 cS (tabela)
U= 168 cS (gráfico – viscosidade a 40°C)
IV = 273 - 168 x 100
273 – 139,6
IV = 78,7
Classificação SAE
Viscosidade a 100°C = 14,3 cS
Tabela (entre 12,5 e 16,3) = Óleo SAE 40
Exercício Proposto
© UNIP 2020 all rights reserved
FIM !FIM !