ED2 Lubrificação e Lubrificantes - Química Aplicada

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ED – 2 – Lubrificação e Lubrificantes
De acordo com a origem do petróleo, que determina o tipo de hidrocarboneto predominante, e o
processo adotado, pode o lubrificante apresentar grande variação de características quanto à
viscosidade, volatilidade, resistência à oxidação, etc...
A predominância do tipo de hidrocarboneto existente no resíduo da destilação determina a
classificação dos petróleos que poder ser:
Petróleo de base parafínica - constituído principalmente por hidrocarbonetos parafínicos. Contém
grande teor de parafinas e muito pouco ou mesmo nenhum asfalto.
Petróleo de base asfáltica - constituído principalmente de hidrocarbonetos naftênicos e
aromáticos. Contém pouca parafina, mas os produtos asfálticos estão presentes em alta
proporção.
Petróleo de base mista - contém tanto hidrocarbonetos parafínicos como hidrocarbonetos
naftênicos, ou seja, contém parafina e asfalto, além de certa proporção de aromáticos.
Assim, segundo a origem, os óleos lubrificantes são classificados em óleos naftênicos e óleos 
parafínicos
Apresentam propriedades características, resumidas no quadro a seguir:
Óleos Parafínicos Óleos Naftênicos
Alto ponto de fluidez Baixo ponto fluidez
Alto índice de viscosidade Baixo índice de viscosidade
Boa resistência a oxidação Menor resistência a oxidação
Menor oleosidade Maior oleosidade
Menor resíduo de carbono Maior resíduo de carbono
Os óleos lubrificantes são produzidos como alguns tipos de óleos básicos, que constituem a
matéria prima para a fabricação de grande variedade de óleos lubrificantes existentes no mercado.
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 graxos
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, processo conhecido como rancificação (decomposição 
de gorduras, óleos e outros lípidos por hidrólise ou oxidação, ou ambos. A hidrólise separa as 
cadeias de ácidos graxos).
Com o desenvolvimento industrial e o aperfeiçoamento da maquinaria, houve a necessidade
imperativa da substituição dos óleos graxos pelos óleos minerais.
Quanto à origem os óleos graxos podem ser classificados em: Vegetais e Animais
Os óleos vegetais normalmente utilizados são: óleo de rícino, de coco, de oliva, de semente de
algodão, de mamona dentre outros.
Dos óleos de origem animal, podemos citar de óleo de baleia, de foca, de espermacete, de peixe,
de mocotó, de banha (banha de porco). São poucos, pois oxidam facilmente.
óleos sintéticos
Esses fluidos lubrificantes 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 mais conhecidos são aqueles a base de "glicois políalcalicos" (ou polialquileno -glicois).
São líquidos sintéticos, que podem ser solúveis em água ou insolúveis, dependendo do tipo, e
apresentam ampla variedade de viscosidade, podendo-se ter até os tipos sólidos. Podem ser
usados em temperaturas até 400 °C e em temperaturas abaixo de zero grau centígrado; não
formam resinas e não afetam compostos de borracha natural ou sintética.
Apresentam a tendência de manutenção da viscosidade, independentemente da temperatura de
funcionamento do motor, o que evita a carbonização do motor.
São produtos relativamente caros para uso geral.
São também disponibilizados óleos minerais com aditivação sintética que atendem às
necessidades de motores mais sofisticados, como os dos carros importados.
Os "silicones" são substâncias derivadas do silício, com estrutura química equivalente aos
hidrocarbonetos, e são estáveis ao calor, viscosidades variadas conforme o tipo, alta resistência a
oxidação e alguns tipos podem ser usados em altas temperaturas.
Os silicones destacam-se pela altíssima resistência contra temperaturas baixas, altas e
envelhecimento, como também pelo seu comportamento favorável quanto ao índice de
viscosidade.
características físicas dos lubrificantes
Pode-se considerar que a viscosidade é a principal característica de um lubrificante. Mas para
conhecer o melhor uso ou a aplicabilidade de um lubrificante frente a uma dada situação, outras
características são determinadas por meio de ensaios em laboratório.
Cada ensaio traz uma informação que compõe o perfil de aplicação e adequação de uso do óleo
testado, além da sua qualidade
Os ensaios físicos fornecem urna forma de controle na produção e para aplicação do produto.
Densidade
A relação entre massa de uma substância e o volume ocupado pela mesma é chamada densidade
absoluta ou massa específica da substância, ou seja, é a massa da unidade de volume da
substância.
Sendo o volume dependente da temperatura, a informação do valor da densidade deve vir
acompanhada da temperatura de medida.
A densidade relativa é calculada pela relação entre a densidade da substância a uma temperatura
"t", e a densidade da água na mesma temperatura.
Para óleos lubrificantes normalmente utiliza-se a densidade relativa, denominando-se simplesmente 
"densidade". A densidade não tem significação quanto a qualidade do lubrificante, tendo apenas 
utilidade prática para cálculos de conversão de volume (litros) para massa (quilogramas) ou více-
versa, ou para fins de controle. No sistema métrico, a temperatura "t" de referência do produto 
lubrificante normalmente de I5°C, ou 20°C, e a massa especifica da água medida a 4°C, pois a esta 
temperatura 1 cm3 e água destilada tem massa exatamente igual a 1,000g. Portanto, a relação ou 
densidade relativa, será numericamente igual a massa específica na temperatura "t" de referência.
No Brasil, o Instituto Brasileiro de Petróleo, padronizou a temperatura "t" em 20°C. Portanto, 
define-se densidade pela relação:
densidade 20/4°C = massa deum volume do produto a20ºCmassa de igual volume deágua destilada 4ºC
Na indústria do petróleo, entretanto, utiliza-se mais a escala - API (American Petroleum
Institute), que uma escala arbitrária calibrada em graus e relacionada com a densidade por meio
da expressão:
Graus API = 141,5densidadea 60/60ºF
−131,5
A expressão acima mostra que, quanto maior for a densidade de um produto, menor ser o grau
API, e que a água, que tem densidade 1,000, tem 10,0° API.
Em laboratório determina-se a densidade por meio de densímetros efetuando-se a correção para a
temperatura da amostra na ocasião do teste.
ponto de fulgor e ponto de inflamação
Ponto de fulgor ou ("flash point") é a menor temperatura na qual um líquido inflamável, quando
testado em aparelho padrão, liberta suficiente vapor para criar, no espaço de ar acima de sua
superfície, uma mistura explosiva que dará um "lampejo' se posto em contato com a chama, isto é,
produz uma combustão fugaz com o ar.
Ponto de inflamação ou de combustão ou ("fire point") de um líquido inflamável é a temperatura
mínima, na qual o líquido sob condições especificadas de aquecimento, emite vapores em
quantidade suficiente para formar uma mistura com ar, que em contato com uma chama, se
inflama produzindo calor suficiente para se ter a vaporização contínua do líquido e portanto,
combustão permanente.
Os óleos lubrificantes são testados no aparelho "Clevelarid Open Cup" (Cleveland de vaso aberto),
indicado para todos os produtos de petróleo com ponto de fulgor acima de 70°C.
Sob o ponto de vista de segurança, o ponto de fulgor é uma medida do risco de incêndio de um
combustível quando armazenado. É de grande importância na previsão de temperatura máxima a
que o produto pode ser submetido quando estocado, transportado ou manuseado.
Os produtos com ponto de fulgor abaixo de 70°C são considerados por lei como de manuseio
perigoso.
O pontode fulgor é utilizado no controle de uso de lubrificantes para verificação da presença de
contaminantes mais voláteis (gasolina, óleo diesel, etc.)
ponto de névoa e ponto de fluidez
Ponto de névoa de um óleo é 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 a menor temperatura na qual o óleo ainda pode escoar nas condições do teste.
O ponto de fluidez de um óleo está ligado a facilidade de iniciar a lubrificação quando uma
máquina fria posta em funcionamento.
O óleo deve fluir livremente, principalmente, durante a partida em baixas temperaturas.
É uma propriedade muito importante e tem que ser sempre levada em conta, principalmente
quando há possibilidade do lubrificante ser usado em climas frios, pois o mesmo pode não fluir,
não lubrificando e causando danos ao equipamento.
Os óleos naftênicos possuem melhor ponto de fluidez, ou seja, eles deixam de fluir a temperaturas
mais baixas do que os parafínicos que se solidificam, devido ã cristalização das ceras parafínicas
que possuem.
O ponto de fluidez pode ser melhorado aumentando-se o grau de desparafinação no caso dos
parafínicos, e usando-se aditivos abaixadores do ponto de fluidez para o caso dos naftênicos e
parafínicos.
resíduo de carbono
Resíduos são indesejáveis e é muito importante conhecer-se a natureza dos mesmos, pois
resíduos duros riscam as superfícies dos metais em movimento.
Os óleos lubrificantes são misturas de hidrocarbonetos que podem apresentar propriedades físicas e 
químicas muito variadas.
Alguns óleos quando aquecidos, em ambientes fechados, podem deixar urn resíduo de carbono não 
volátil, cuja quantidade pode ser determinada por métodos e aparelhos padronizados, como o 
Método Conradson.
Esse método dá a tendência de óleos lubrificantes,quando submetidos a evaporação por altas
temperaturas, de depositar carbono em motores22
de combustão interna.
De modo geral quanto maior a viscosidade maior a quantidade de carbono, e os óleos naftênicos
Os valores do resíduo de carbono não devem ser considerados isoladamente, mas junto com
outras propriedades, pois as condições de ensaio não reproduzem as condições existentes no
motor de combustão interna.
Deve-se ressaltar ainda que este ensaio deve ser utilizado apenas para óleos minerais puros, pois
óleos contendo aditivos, principalmente se forem aditivos de base metálica, darão resultados
maiores.
número de desemulsão
Chama-se demulsibilidade ou número de desemulsão a capacidade que possuem os óleos de se 
separarem da água. Em certas aplicações, como em turbinas, quando o óleo deve permanecer muito 
tempo nos sistemas de circulação, e também ficar sujeito a contato com água e vapor condensado, 
torna-se necessário que o óleo se separe da água ou que não forme emulsão.
A água pode aparecer livre, em solução ou misturada com :o óleo, e deve ser eliminada. A
contaminação com água promove a degradação do óleo, corrosão e fadiga dos rolamentos.
A maioria dos óleos quando novos, e não contendo ácidos graxos, apresentam alto número de
desemulsão, porém, somente alguns tipos podem conservar essa propriedade após certo tempo
de uso.