Lubrificantes e Tribologia

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LUBRIFICANTES
Acadêmicos: Adauto Marques
		 Alexandre Kersten
 Vanderlei Vargas
 Willian Mariani
Prof: Anderson Dalmolin
Horizontina, julho 2011.
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TRIBOLOGIA
 Lida com atrito, desgaste e lubrificação;
 Ciência ou tecnologia das superfícies que se interagem em movimento relativo;
 Abrange a química, a física, a mecânica, termodinâmica, ciência dos materiais e projeto de máquinas;
 Estima-se que 1/3 dos recursos energéticos mundiais que se consome se destina a perdas por atrito;
 6% do PIB (custos);
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ATRITO
Sempre que uma superfície se mover em relação a outra superfície, haverá uma força contrária a este movimento;
Atrito ou resistência ao movimento;
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TIPOS DE ATRITO
Atrito Sólido, Seco ou de Coulomb: Quando há contato de duas superfícies sólidas entre si.
Atrito de Deslizamento;
Atrito de rolamento;
Atrito Fluído ou Viscoso: Ocorre no movimento de um corpo em um fluído ou entre duas superfícies em movimento relativo, separadas por uma fina película contínua de fluído.
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DESGASTE
É uma conseqüência inevitável do contato entre superfícies em movimento;
Pode ser controlado ou minimizado, mas não eliminado;
Processos para evitar o desgaste:
Utilização de materiais de maior dureza.
Melhoramento do acabento superficial.
Utilização de materiais diferentes.
Eliminação de partículas em suspensão no fluído lubrificante (filtragem).		
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TIPOS DE DESGASTE
Por fadiga;
Por cavitação;
Por abrasão;
Por erosão;
Por corrosão;
Por impacto;
Por adesão;
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O QUE É LUBRIFICAÇÃO? 
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LUBRIFICAÇÃO
É um dos mais importantes processos de conservação de energia utilizados no mundo;
É a aplicação de uma substância (lubrificante) entre duas superfícies em movimento relativo para evitar o contato direto;
Evita-se as perdas de energia pela diminuição do atrito, do desgaste e da geração de calor;
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LUBRIFICAÇÃO
São substância que colocadas entre duas superfícies móveis ou uma fixa e outra móvel, formam uma película protetora. Tem por função principal reduzir o atrito, o desgaste, bem como auxiliar no controle de temperatura e na vedação dos componentes de máquinas e motores. Proporciona a limpeza das peças, protegendo contra a corrosão decorrente dos processos de oxidação, evitando a entrada de impurezas, podendo também ser agente de transmissão de força e movimento
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POR QUE LUBRIFICAMOS?
Principais razões para lubrificação:
Reduzir atrito e o desgaste;
Esfriar as partes mecânicas;
Proteger contra a ferrugem e corrosão;
Vedar as partes em movimento;
Permitir um movimento livre;
Eliminar ruídos;
Prolongar a vida dos equipamentos;
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ORIGEM DOS LUBRIFICANTES
Os lubrificantes naturais podem ter origem:
Vegetal: palma, mamona, colza...
Mineral: Petróleo, Grafite...
Animal: Baleia, Abelha...
Os lubrificantes artificiais podem ser:
Ésteres, Poliglicois, Polialfaolefina (PAO)
Silicones, Teflon
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LUBRIFICANTES PODEM SER...
	
Líquido: água, óleos vegetais, animal e mineral;
Sólido: Grafite, Bissulfeto de Molibdênio, Fósforo, Enxofre, etc; 
Semi-sólidos: Vaselina, graxa vegetal, animal ou mineral;
Gasoso: Todos os gases ( a pressão);
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LUBRIFICANTES
Qual a principal diferença entre um óleo e uma graxa?
Os óleos são fluídos lubrificantes, a fluidez de um óleo é definida pela sua Viscosidade;
As graxas são lubrificantes consistentes, a consistência de uma graxa é definida pela sua penetração;
	
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LUBRIFICANTES
Aditivos: Compostos químicos que, adicionados aos óleos básicos, reforçam algumas de suas qualidades ou lhe cedem novas ou eliminam propriedades indesejáveis.
Funções dos aditivos:
	
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LUBRIFICANTES
Aditivos
Aditivos de Proteção das Superfícies
- Anti-desgaste e agentes EP (Extrema Pressão)
- Inibidor de ferrugem e corrosão
- Detergentes
- Dispersantes
- Modificadores de fricção
Aditivos de Performance
- Abaixadores de ponto de fluidez
- Protetor de elastômeros
- Modificador de viscosidade
Aditivos de Proteção do Lubrificante
	- Anti-espuma e Anti-oxidante 
	- Passivador de metais
	
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PROPRIEDADES FÍSICAS DOS LUBRIFICANTES
Viscosidade: É o resultado do atrito interno do lubrificante, traduzindo a resistência ao deslocamento das moléculas de uma camada em relação a outra. Modifica-se com a pressão e a temperatura, sendo a espessura da película lubrificante proporcional a estes fatores.
 Pode ser:	Dinâmica		e		 Cinemática
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SIMPLIFICAÇÃO
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MEDIÇÃO DA VISCOSIDADE
Viscosímetro Capilar: Mede a vazão de um fluído fixo de fluído através de um pequeno orifício a uma temperatura controlada;
Viscosímetro Cinemático Simples: Basicamente constituído por um tubo capilar de vidro e relaciona-se ao tempo t de escoamento do líquido entre duas referências por uma constante k;
Viscosímetro Rotativo: Utilizam-se o torque de um eixo rotativo para medir a resistência de um fluído ao escoamento;
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MEDIÇÃO DA VISCOSIDADE
Viscosímetro Saybolt: A viscosidade é indicada pelo tempo, em segundo, necessário para que 60cm³ de óleo escorra completamente por um orifício de 1,765mm de diâmetro, sob ação da gravidade, a uma determinada temperatura;
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MEDIÇÃO DA VISCOSIDADE
Viscosímetro de Redwood: Diferencia-se do Saybolt, por ser 50cm³ o volume de óleo que passa pelo tubo de descarga;
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MEDIÇÃO DA VISCOSIDADE
Viscosímetro Engler: O volume é de 200cm³ e o tempo que leva para escorrer, em segundos, é convertido em graus Engler.
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PROPRIEDADE FÍSICAS
Temperaturas Características 
Altas temperaturas: Os óleos decompõe-se e degradam por decomposição térmica e oxidação;
Baixas Temperaturas: Os óleos solidificam ou até congelam;
Ponto de Fluidez: É a temperatura mais baixa em que o óleo pode estar no estado líquido.
Cloud Point: É a temperatura na qual a parafina e a cera começam a precipitar.
Temperatura de Ignição: Temperatura em que os vapores de óleo em presença do ar sofre ignição (explode).
Temperatura de Combustão: É a temperatura para qual os vapores além de sofrerem ignição se mantém em combustão.
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PROPRIEDADE FÍSICAS
Estabilidade dos lubrificantes a oxidação
Considera-se que um lubrificante é mais ou menos estável a lubrificação, devido a sua resistência a quebra das cadeias moleculares e ao seu rearranjo a elevadas temperaturas na presença do oxigênio da atmosfera;
Uma forma de manter um óleo mais estável a oxidação é eliminar os componentes hidrocarbonetos aromáticos e as moléculas que contém Enxofre, Oxigênio e Nitrogênio;
Adição de aditivos também controlam a oxidação, pois, quebram as cadeias do mecanismo de oxidação;
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PROPRIEDADE FÍSICAS
Estabilidade Térmica
Resistência que apresenta a quebra de cadeias moleculares a elevadas temperaturas e na ausência de oxigênio;
Em um óleo mineral a temperatura de estabilidade térmica pode ser aumentada por refinação mas não por aditivação;
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PROPRIEDADE FÍSICAS
Demulsibilidade
Demulsibilidade é a capacidade que possuem os óleos de se separarem da água.
Compatibilidade
Uma propriedade importante de um lubrificante a utilizar é que este seja compatível com os materiais em presença neste sistema, especialmente com os elastômeros (vedantes e juntas) e filtros existentes no circuito;
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PROPRIEDADE FÍSICAS
Aderência
Para que possa ser arrastado e comprimido no espaço intermediário entre as peças, o lubrificante deve aderir as superfícies deslizantes. Um lubrificante de pouca aderência não consegue entrar no espaço inter-peças devido a resistência que as peças oferecem a sua entrada;
Resistência ao envelhecimento
Um bom lubrificante não varia sua composição química mesmo depois de uso prolongado. Um bom lubrificante não fica resinosos nem espesso. Em contato com a água não deve formar emulsão;
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CLASSIFICAÇÃO DOS LUBRIFICANTES
SAE (Society of Automotive Engineers)
ISO (International Standards Organization)
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SAE (Society of Automotive Engineers)
Agrupa os óleos lubrificantes segundo suas viscosidades em determinadas temperaturas;
Não considera fatores de qualidade ou desempenho;
Quanto maior o número do SAE maior a viscosidade do óleo, não importando se o número é seguido ou não pro letra;
Ex: Óleo SAE 40 é mais viscoso que um óleo SAE 20.
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SAE (Society of Automotive Engineers)
Viscosidade medidas a temperaturas próximas ou inferiores a 0ºC – Óleos de inverno (Série W)
		0w, 5w, 10w, 15w, 20w e 25w
	Visam a lubrificação adequada durante a partida.
Viscosidade medida a 100ºC – Óleos de verão
	20, 30, 40 e 60
Evita que altas temperaturas de funcionamento causem um aumento no consumo e desgaste do motor.
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ISO (International Standards Organization)
Trata-se de uma tabela de Viscosidades Cinemáticas a 40ºC, na qual se indicam mínimos e máximos a que os óleos classificados num determinado nível devem obedecer;
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FUNÇÕES PRIMÁRIAS
Controle do Atrito;
Controle do Desgaste;
Controle da Temperatura;
Controle da Ferrugem e Corrosão;
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FUNÇÕES PRIMÁRIAS
Controle do Atrito
	Com uma adequada seleção da viscosidade.
	Com aditivos que reduzem o atrito ao mínimo.
Controle do Desgaste
	Ao reduzir o atrito, controlamos o desgaste.
	Com aditivos que controlam o contato físico.	
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FUNÇÕES PRIMÁRIAS
Controle de Temperatura
	Se o lubrificante for utilizado em sistemas de circulação, onde com a mesma carga se lubrificam várias peças.
	
Controle da Ferrugem e da Corrosão
	Com uma capa protetora de lubrificante.
	Com aditivos que aderem aos metais.
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FUNÇÕES SECUNDÁRIAS
Transmitir Potência;
Vedação;
Remover contaminantes;
Amortecedor e Isolante;
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FUNÇÕES SECUNDÁRIAS
Transmitir Potência
	Como fluído em sistemas hidráulicos.
	Em acoplamentos hidráulicos.
Vedação
	Em lubrificantes através de uma adequada seleção da viscosidade.
	Nas graxas devido a sua espessura.
	
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FUNÇÕES SECUNDÁRIAS
Remover Contaminantes
	Nos lubrificantes usados em circulação ou movimento constante.
Amortecedor e Isolante
	Em sistemas hidráulicos, para o controle do “golpe do aríete”.
	Em amortecedores industriais e automotivos.
	
	
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TIPOS DE PELÍCULAS LUBRIFICANTES
Películas Fluídas 
Película Hidrodinâmica: Através do movimento das superfícies lubrificadas;
Película Hidrostática: Podem ou não estar em movimento;
Película de Compressão: Movimento de compressão entre duas superfícies lubrificadas;
Películas Delgadas: Quando não for possível abastecimento contínuo e abundante;
Películas Sólidas: Quando não é possível o uso de óleos ou graxas;
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FATORES QUE AFETAM O CRITÉRIO DE SELEÇÃO
Velocidade:Quando a velocidade é elevada, esta tende a expulsar o lubrificante pela ação da força centrifuga, então necessitamos utilizar um óleo pouco viscoso para não frear o movimento, e este poder regressar rapidamente aos elementos lubrificados.
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FATORES QUE AFETAM O CRITÉRIO DE SELEÇÃO
Temperatura: Os lubrificantes ao serem aquecidos, mesmo sendo os sintéticos, tendem a afinar-se e ao serem resfriados tendem a engrossar-se, portanto devemos levar isso em conta na hora de sua seleção, para compensar essas variações.
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FATORES QUE AFETAM O CRITÉRIO DE SELEÇÃO
Carga: A carga se refere a forças externas que agem sobre um eixo, além do seu próprio peso e também da potência que está sendo transmitida. Quando a carga é muito alta, para suportá-la necessitamos de uma película lubrificante que seja suficientemente viscosa, sendo auxiliada com aditivos.
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REGRAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO
Maior Velocidade...........Menor Viscosidade
Menor Velocidade...........Maior Viscosidade
Maior Temperatura.......... Maior Viscosidade
Menor Temperatura......... Menor Viscosidade
Maior Carga......... Maior Viscosidade
Menor Carga......... Menor Viscosidade
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LUBRIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
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LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
Óleo ou Graxa (Utilizar)
Geometria do mancal: Dimensões, diâmetro, folga mancal/eixo;
Rotação do eixo;
Rotação do mancal;
Temperatura de operação do mancal;
Condições ambientais: Temperatura, umidade, poeira e contaminantes;
Métodos de aplicação;
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LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
Lubrificação de Rolamentos
Os rolamento axiais auto compensadores de rolos são lubrificados normalmente com óleo. Todos os demais tipos de rolamentos podem ser lubrificados com óleo ou graxa.
Regra geral: 
Temperaturas altas: Graxas consistente ou óleo viscoso;
Rotação alta: Óleo fino;
Rotação Baixa: Óleo Viscoso;
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LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
Lubrificação com óleo
Nível de óleo adequado na caixa de rolamentos;
Lubrificação por neblina ou sistema circulatório;
A quantidade de óleo deve ser tal, que seu nível, em repouso, coincida com a metade do diâmetro do elemento rolante que estiver situado na parte mais baixa do rolamento.
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LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
Lubrificação com Graxa
Em mancais de fácil acesso;
Caixa bipartida e inteiriças;
Cheias até um terço ou metade do espaço;
Falhas de lubrificação com graxa
Folgas exageradas no conjunto,permitindo, assim que a graxa seja expelida pelas partes moveis;
Preda de graxa, através de um retentor inadequado;
Deterioração química da graxa, devido as elevadas temperaturas de operação do mancal;
Graxa inadequada;
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LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
Falhas de lubrificação com graxa
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 LUBRIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS
Métodos de lubrificação: Os métodos mais comuns de lubrificação de engrenagens são os seguintes: manual, por banho de óleo ou por sistema circulatório.
Manual: Geralmente feita por pincelagem;
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LUBRIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS
Banho de óleo:
	Sem Salpico: Lubrificação de engrenagens abertas de grandes dimensões e baixa rotação;
	Com Salpico:Apenas os dentes da engrenagem inferior mergulham no óleo;
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LUBRIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS
Sistema circulatório: Bastante empregado quando temos altas velocidades de circunferências e engrenagens fechadas ou em caixa. O óleo é fornecido por uma bomba, sob pressão na forma de um jato aplicado próximo ao ponto de engrenamento e depois recirculando;
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LUBRIFICAÇÃO DE CORRENTES
O lubrificante mais aconselhável é um óleo mineral puro com viscosidade escolhida de acordo com a temperatura ambiente.
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LUBRIFICAÇÃO DE CORRENTES
Exigências a cumprir pelos lubrificantes para correntes
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LUBRIFICAÇÃO DE CORRENTES
Tipos de lubrificação
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LUBRIFICAÇÃO DE CORRENTES
Falhas de lubrificação
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LUBRIFICAÇÃO DE CABOS DE AÇO
Métodos de aplicação do lubrificante
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LUBRIFICAÇÃO DE CABOS DE AÇO
Métodos de aplicação do lubrificante
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LUBRIFICAÇÃO DE CABOS DE AÇO
Métodos de aplicação do lubrificante
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LUBRIFICAÇÃO DE COMPRESSORES
Recomendações Gerais
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Conclusão
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Muito Obrigado
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