Lubrificacao_e_Lubrificantes

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14/9/2014
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Lubrificação e Lubrificantes
Viscosidade
É a medida da resistência que o fluido oferece ao 
fluxo (resistência ao cisalhamento interno)
cte
dy
dv =
h
v
dy
dv 0=
dy
dv
/τη =
dy
dv
.ητ =
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dt
dγητ .=
Onde τ é a tensão de cisalhamento e η é a viscosidade 
dinâmica do fluido.
Unidade de viscosidade dinâmica sPa.
sPacP ..10 3−=Centipoise = cP
Água a temperatura ambiente: η = 1 cP
Óleos lubrificantes em geral: 2 < η < 400 cP
τ
Viscosidade cinemática -ν
ρ
ην = Onde ρ é a massa específica do fluido
Unidades
s
m2
][ =ν
smcSt /10 26−=
Centi Stoke = cSt
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O setor automotivo tem padronizado por 
convenção a medição da viscosidade em SSU 
(Segundos Saybolt Universal), atendendo as 
normas ASTM-D-88 e ABNT-MB326. 
Viscosidade - como medir?
Baseiam-se em medir, quantos segundos uma 
quantidade padrão de amostra (60 ml) demora 
para passar em um furo padronizado e numa 
temperatura constante
Viscosímetro Saybolt – Norma ASTM D-88
Temperatura variável entre 21.8 e 98.9 0C
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Composição e propriedades dos fluidos e graxas
Origem
Mineral – indústria petroquímica
Vegetal
Animal
Sintéticos – indústria petro/química
Viscosidade– propriedade fortemente dependente 
da temperatura e da pressão
Óleos minerais– a viscosidade depende da sua composição 
química. 
Normalmente, elevado peso molecular está associado a elevada 
viscosidade.
Índice de viscosidade - IV
Grande IV =>pequenavariação da viscosidade com a temperatura
Maioria dos lubrificante comerciais –IV = 100
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Índice de viscosidade - IV
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Óleos multiviscosos
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Classificação API
Vantagens e/ou desvantagens de A em relação a B ?????
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Dependência da viscosidade com a pressão
).exp(.0 Pαηη =
Onde η0 e α são constantes para determinada pressão P
Para óleos minerais, α é determinado empiricamente pela 
relação:
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010 10).log.965.06.0(
−+≈ ηα
Onde η0 é expresso em cP e α em Pa-1
Aditivos
Melhoradores de IV
Extrema pressão - EP
Também chamados de anti-desgaste
Redutores de viscosidade (quando 
operando em T muito baixas)
Antioxidantes
Detergentes
Outros
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Graxas
Lubrificante pastoso (ou semi-fluido ou semi-sólido)
Base (óleo de base mineral, sintético, etc) 
+
Agente espessante (sabão, a base de sódio, 
lítio, etc.)
A base de silício = aplicada em casos de 
temperaturas elevadas ou muito baixas
Adição de aditivos EP, juntamente com lubrificantes sólidos, 
como grafite e MoS2
Como as graxas normalmente estão acondicionadas, a 
troca de calor fica comprometida (comparada com 
fluidos)
Devido à sua resistência interna (viscosidade elevada, 
comparada com os fluidos) o coeficiente de atrito é mais 
elevado
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Consistency of a lubricating grease is measured by means of a penetrometer (DIN ISO 
2137). Before measurement the grease is worked in order to simulate the real stress 
within a bearing. The penetration depth of a cone allows the classification into a certain 
consistency grade according to NLGI (DIN 51818). 
Regimes de Lubrificação
1) Hidrodinâmica
2) Elastohidrodinâmica
3) Limítrofe
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Lubrificação
1) Lubrificação Hidrodinâmica
Nestas condições as superfícies estão separadas por um filme 
espesso
A carga normal é suportada por uma pressão interna 
gerada no filme fluido (fluido, graxa, ar, ou gases)
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Para que o filme lubrificante se forme, por efeito 
hidrodinâmico, é necessário que a folga entre as 
superfícies seja convergente
Para efeitos didáticos, o grau de convergência acima foi 
amplificado
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Mancais de deslizamento
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Distribuição de pressão dentro do filme fluido
Equação de Reynolds (Derivada de Navier-Stokes)
Considerando (simplificações):
Escoamento lamilar
Filme fino, comparado com outras dimensões
Forças dominantes são devidas à viscosidade
Mesmo com essas simplificações, a Eq. de Reynolds não pode ser 
resolvida analiticamente!
A carga suportada pelo mancal, por unidade de comprimento 
é dado por:








=
2
2
...
h
R
USW η
Onde h é a espessura média do filme (folga radial), R é o 
raio do mancal, U a velocidade periférica (tangencial) e Sé o 
número de Sommerfeld (adimensional) 
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Efeito de esmagamento do filme fluido (squeeze-film)
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2) Lubrificação Elastohidrodinâmica
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3) Lubrificação Limítrofe