Análise de Lubrificantes

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UNESP – UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 
 
Faculdade de Engenharia 
Departamento de engenharia mecânica 
Campus de Bauru 
 
 
 
 
 
Disciplina: Manutenção Industrial e de 
Frotas 
 
Grupo 11: Análises de óleos lubrificantes 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: 
 
Alyne Domingues do Nascimento 511536 
Luis Felipe de Napoli 512052 
Pedro Isaac Garcia Ribeiro 511714 
 
 
Professor: 
 
Prof. Dr. João Candido Fernandes 
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1. Introdução 
A principal função de um lubrificante é a formação de uma película que impede o contato 
direto entre as duas superfícies que se movem relativamente entre si. Com isso, o atrito entre 
as partes é reduzido a níveis mínimos quando comparado ao contato direto, exigindo uma 
menor força e evitando o desgaste dos corpos. 
Com a evolução dos lubrificantes, estes passaram a acumular novas funções como proteção 
contra a corrosão, auxilio à vedação, transferência de calor e retirada de produtos indesejáveis 
do sistema, entre outras. 
Com isso, o óleo lubrificante passou de um mero redutor de atrito para um produto decisivo 
na competitividade das industrias manufatureiras, proporcionando melhorias no desempenho 
dos equipamentos e redução de custos referente às manutenções. 
2. Histórico 
Por volta de 2500 a.C., os egípcios utilizavam trocos de arvores para reduzir o atrito entre os 
trenós e o solo, estes trenós eram responsáveis pelo carregamento de grandes pedras 
utilizadas na construção das monumentais pirâmides. Há indícios comprovados através de 
análises que nesta mesma época surgiram os primeiros vestígios dos lubrificantes, onde era 
constituído de sebo de boi e carneiro, e tinha o intuito de substituir os troncos de arvores. 
Alguns anos depois, os gregos começaram a usar o mesmo produto derivado de gordura 
animal para lubrificar as rodas das Bigas que eram usadas como transporte. 
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Por volta do século VIII os noruegueses, mais propriamente os vikings, começaram a utilizar 
óleo derivado de baleia para lubrificar os eixos dos lemes e as articulações das velas. 
Somente no século XVII surgiram os primeiros lubrificantes derivados do petróleo, 
decorrentes das necessidades de ter um lubrificante melhor que os derivados de gordura 
animal, para lubrificação de novos maquinários que surgiram com o desenvolvimento da 
civilização. Porém, somente com a revolução industrial por volta do século XVIII, que o 
lubrificante mineral derivado do petróleo começou a ser utilizado numa escala maior. 
Com o passar dos anos, as tecnologias e novos maquinários, forçaram os cientistas e 
engenheiros químicos a desenvolverem lubrificantes que atendessem de forma mais eficaz os 
processos industriais garantindo um melhor desempenho dos maquinários. 
Desta forma, o lubrificante se dividiu tendo diversas bases e aditivações diferenciadas com 
diversas especificações, assim, o lubrificante passou a ser um produto mais nobre, tendo 
formas de aplicações corretas. Nos últimos anos foram criados lubrificantes sintéticos e semi-
sintéticos (Compostos por óleos minerais e sintéticos), com uma resistência maior que os 
óleos minerais, podendo ficar mais tempo nos motores ou maquinários reduzindo assim o 
tempo de troca de lubrificantes. 
3. Desgaste 
Danos causados a uma superfície sólida ou perda progressiva de material devido ao 
movimento relativo entre a superfície e substancia ou substancias com a qual entra em 
contato
.
Entre os tipos mais comuns de desgaste, podemos citar: 
 
• Abrasão: gerada por partículas de material abrasivo, como por exemplo areia ou pó, 
contidos no óleo lubrificante. 
• Corrosão: gerada por contaminantes ácidos. 
• Erosão: gerada pela repetição de choques com pesadas sobrecargas. 
 
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4. Tipos de óleos 
Os óleos lubrificantes podem ser de origem animal ou vegetal (óleos graxos), derivados de 
petróleo (óleos minerais) ou produzidos em laboratório (óleos sintéticos), podendo ainda ser 
constituído pela mistura de dois ou mais tipos (óleos compostos). Descrevemos aqui 
brevemente os tipos de óleos: 
Minerais – obtidos a partir da destilação do petróleo. São os mais utilizados e os mais 
importantes na lubrificação. 
Graxos – De origem vegetal ou animal. Foram os primeiros a serem utilizados. Pouco 
recomendados atualmente por não suportarem temperaturas elevadas, oxidando-se 
facilmente, tornando-se rançosos e formando ácidos. 
Compostos – misturas de óleos minerais e graxos. Para aplicações que requeiram maior 
oleosidade e maior facilidade de emulsão em presença de vapor. 
Sintéticos – criados pelo processo de polimerização, para oferecer características especiais de 
viscosidade e resistência a temperaturas elevadas ou muito baixas. São de custo muito alto, 
devendo ser empregados apenas em casos específicos que não possam ser atendidos pelos 
lubrificantes minerais. 
 
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5. Aditivos 
Para conferir, retirar ou melhorar certas propriedades especiais dos lubrificantes, que não 
condizem com o desejado, especialmente quando o lubrificante é submetido a condições 
severas de trabalho, são adicionados produtos químicos aos óleos lubrificantes, que são 
chamados aditivos. 
Os principais tipos de aditivos são: anti-corrosivos, anti-espumantes, detergente-dispersante, 
melhoradores do Índice de Viscosidade, agentes de extrema pressão. 
 
6. Funções Essenciais do Óleo Lubrificante em automóveis 
 
1. Lubrificar os componentes do motor e prevenir o desgaste 
2. Reduzir o atrito 
3. Proteger peças do motor contra ferrugem e corrosão 
4. Manter limpas as peças do motor 
5. Resfriar os depósitos na câmara de combustão 
6. Resfriar as peças do motor 
7. Proporcionar vedação contra pressões da combustão 
8. Ser antiespumante 
9. Contribuir para a economia de combustível 
10. Permitir uma partida fácil 
 
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7. Análise de óleos lubrificantes 
Principais tipos e seus objetivos: 
7.1. Teor de água 
 A determinação da presença e teor de água em óleos lubrificantes pode se dar por 
diferentes métodos, como verificação de turbidez em óleos claros, crepitação em chapa 
aquecida, destilação por arraste, presença de espuma pelo aquecimento acima de 100º C e 
determinação quantitativa pelo método Karl Fischer. 
 Observe-se que apenas métodos quantitativos podem oferecer resultado definitivo no 
que diz respeito ao comprometimento das funções do óleo, pela água. 
 A contaminação por água é indesejável na maioria dos sistemas de lubrificação; a 
presença dessa substância pode resultar em formação de emulsões, falha ou ineficiência de 
lubrificação em pontos críticos, precipitação dos aditivos – por hidrólise, formação de borras 
(em óleos “sujos”), o quer pode provocar entupimento em telas, filtros ou tubulações ou 
aceleração de processo de corrosão das superfícies metálicas. 
 
7.2. Corrosão em lâmina de cobre 
 
Alguns óleos têm incorporados em sua formulação certos aditivos contendo cloro, 
enxofre ou sais inorgânicos, que, sob condições específicas de serviço, podem contribuir no 
caso dos óleos lubrificantes, para corrosão em partes dos equipamentos ou, no caso de óleos 
de corte,nas peças a serem usinadas. 
Existem vários tipos de testes de corrosão para produtos derivados do petróleo, 
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dependendo da aplicação a que esses produtos se destinam. Como os metais mais sujeitos a 
esse tipo de ataque corrosivo são o cobre e suas ligas, materiais amplamente empregados em 
mancais, o teste mais utilizado é o que avalia o ataque corrosivo a uma lâmina de cobre sob 
condiçõespadronizadas. 
 O ensaio consiste em se emergir uma lâmina de cobre, previamente polida, numa 
amostra de óleo, em condições padronizadas em laboratório. Ao final do teste, a lâmina é 
lavada com solvente e comparada a um padrão; verifica-se, assim, o grau de corrosão desse 
material. 
 
7.3. Demulsibilidade 
 
 A determinação da demulsibilidade é de suma importância para óleos lubrificantes 
que tenham contato regular com água, devido à natureza do serviço que desempenham, como, 
por exemplo, óleos para turbinas a vapor, para máquina de papel, para sistemas hidráulicos, 
em que o óleo não deve formar emulsão com água. 
Em outras aplicações, tais como determinados compressores de ar, marteletes de 
perfuração de rochas, estimula-se a formação de emulsões. 
 
7.4. Densidade 
 
 É a relação entre massa de um determinado volume de produto, à temperatura "t" pela 
massa de igual volume de água destilada, a uma dada temperatura. Com base no princípio de 
que todo corpo mergulhado em um líquido desloca um volume igual ao do líquido deslocado, 
mede-se a densidade de um aparelho chamado densímetro, este tem haste graduada, dando 
leitura direta. 
A densidade de um lubrificante, analisada juntamente com outras características, dá 
informações significativas acerca do óleo novo. 
 
7.5. Diluição por combustível 
 
 Este teste é realizado para se determinar a quantidade de combustível presente em 
amostras de óleos lubrificantes em motores de combustão interna a gasolina, a álcool ou 
a diesel. Três métodos diferentes são empregados – de acordo com o modo de 
 
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alimentação do equipamento. Genericamente, pode-se dizer que é usual encontrar-se 
contaminação em óleos de motores a gasolina ou a álcool – o mesmo não acontecendo 
com motores a diesel. Neste caso, a informação pode ser indicadora de deficiência nos 
componentes de alimentação – tubulação de retorno quebrada, gotejamento nos bicos 
injetores. 
 A importância de se monitorar convenientemente o grau de contaminação por 
combustível reside no fato de que essa contaminação tem efeitos nefastos nas 
características e, em conseqüência, no desempenho do lubrificante: alteração na 
viscosidade, oxidação e formação de sedimentos são alguns dos danos possíveis. 
 
 
7.6. Tendência à formação de espuma 
 
 São as medidas dos volumes de espuma formada e remanescente a partir de injeção de 
ar no óleo, em condições padronizadas em laboratório. A formação de espuma é geralmente 
devida à aeração excessiva do óleo lubrificante. A medida mais importante em relação a essa 
característica, não é exatamente no sentido de se impedir a formação – muitas vezes, 
inevitável – e sim, interferir no processo de quebra, ou seja, seu tempo de desaparecimento. A 
espuma resulta em lubrificação inadequada, cavitação e fluxo deficiente de óleo; pode ser um 
problema em sistemas que possuem engrenagens e/ou mancais de alta velocidade e naqueles 
que utilizam bombeamento sob alta pressão ou lubrificação por salpico – os quais, 
paradoxalmente, tendem a formar espuma. 
 As causas para esta formação indesejada podem estar no baixo nível de óleo no 
reservatório – fazendo com que a bomba aspire ar juntamente com o óleo - nas linhas de 
sucção de óleo da bomba, ou ainda no posicionamento da linha de retorno do óleo ao 
reservatório: estando muito acima do nível do óleo, pode acontecer elevada turbulência e 
aeração. Constatou-se que alguns óleos que exibem elevada tendência à formação de espuma 
são também propensos à formação de emulsões quando contaminados por água. 
 Assim como os óleos lubrificantes, emulsões de óleos em água podem receber 
aditivos antiespumantes: diante dos inúmeros recursos disponíveis, o uso do aditivo deve 
seguir estritamente a indicação do fabricante, para suficiente adequação. 
 
 
7.7. Fuligem 
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Produtos da combustão entram no óleo através do sopro normal dos pistões, reduzindo 
o desempenho do óleo em proteger e lubrificar os componentes do motor. 
Com base na diferente capacidade que óleo e fuligem apresentam de refletir a luz, é lançado 
um feixe de luz infravermelha numa película de óleo usado. Pela diferença de reflexão, 
obtém-se, a partir daí o percentual de fuligem presente no óleo. 
 Resíduos insolúveis de combustível parcialmente queimado podem espessar o óleo, 
exaurir os aditivos e, eventualmente, entupir os filtros. A fuligem é encontrada normalmente 
em amostras de óleo de motor; sua presença em outros compartimentos acontece por 
contaminação por aquele produto. 
 Vários fatores contribuem para o acúmulo de fuligem, como entupimento de 
elementos do filtro de ar, excessivo uso de marcha lenta, baixa temperatura de operação, 
deficiência na injeção de combustível e outros. 
 
7.8. Insolúveis em pentano 
 
É a medida percentual em peso de material (exceto água e combustível) contido no 
lubrificante. Tal material inclui produtos de oxidação (borras, vernizes, resinas, gomas) 
fuligem, degradação do óleo, partículas de desgaste. 
 Uma das características exigidas num lubrificante é sua capacidade de dispersar os 
sedimentos, mantendo-os em suspensão e impedindo a deposição em partes críticas do 
sistema lubrificado. Esse ensaio possibilita a determinação da quantidade de sedimentos em 
suspensão no óleo e, mais uma vez, fica patente aqui a necessidade de interpretação de 
resultados levando-se em conta o histórico do equipamento: um baixo índice de insolúveis 
pode representar uma boa condição do óleo, mas pode, também, significar o resultado de 
supersaturação do dispersante. Nesse caso, o óleo é exposto a um volume tão dramático de 
contaminantes, que ocorre um fenômeno de sedimentação acelerada com resultante altamente 
mórbida para o motor. 
 
7.9. Ponto de Fulgor 
 
É a menor temperatura na qual o óleo desprende vapores que, em presença de ar, 
provocam um lampejo ao aproximar-se da superfície do óleo uma pequena chama piloto – em 
condições de laboratório. 
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 A determinação dessa característica tem importância sob o ponto de vista da 
segurança, uma vez que temperaturas acima do Ponto de Fulgor podem representar condição 
favorável à ocorrência de incêndios e explosões. É também um teste indicativo de 
contaminação por combustível em óleos de motores de combustão interna. 
 Não se pode confundir essa medida com o ponto de combustão ou inflamação, que é a 
menor temperatura na qual o óleo entra em combustão, isto é, queima de forma contínua. 
 
7.10. Índice de viscosidade 
 
É um número empírico, não dimensional, que indica o efeito da variação da 
temperatura sobre a viscosidade do óleo. É determinado baseado sempre na medição da 
viscosidade cinemática a duas temperaturas diferentes. Um elevado IV significa que o óleo 
terá uma variação relativamente pequena de viscosidade em função de variações de 
temperatura. 
 O IV indica, principalmente, a natureza (tipo) do óleo básico empregado no 
lubrificante. Os óleos parafínicos têm, usualmente, um IV próximo ou acima de 100; os óleos 
seminaftênicos tem IV por volta de 30 e os produtos naftênicos (que normalmente contém um 
elevado teor de aromáticos) tem IV próximo de 0. A mistura de óleos de diferentes tipos 
produz índices de viscosidade intermediários. 
 
7.11. Rigidez dielétrica 
 
 A rigidez dielétrica de um óleo isolante expressa sua resistência à passagem da 
corrente elétrica. É definida como a voltagem na qual ocorre a passagem de corrente elétrica 
entre dois eletrodos sob condições pré-estabelecidas em laboratório. 
 No estado puro, livre de qualquer elemento estranho, o óleo é um condutor de 
eletricidade extremamente pobre, ouseja, é um bom isolante. Por isso, a queda da rigidez 
dielétrica é indicador da presença de agentes contaminantes como água, impurezas ou 
partículas condutoras. O acompanhamento do comportamento do óleo com relação à rigidez 
dielétrica é importante na orientação sobre o correto momento de troca do óleo ou de 
necessidade de regeneração do volume instalado. 
7.12. TAN (Total Acid Number) 
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 Representa a massa (em mg de Hidróxido de Potássio – KOH) necessária para 
neutralizar um grama de óleo; é a medida de todas as substâncias contidas no óleo, capazes 
de reagir com o KOH. Também é denominado Número de Neutralização (NN), 
particularmente quando obtido por método colorimétrico em óleos minerais puros. Os 
constituintes mais comuns dessas substâncias são ácidos orgânicos, sabões de metais, 
produtos de oxidação, nitritos e nitrocompostos e ainda outros, que podem estar presentes 
como aditivos. 
 Ácidos minerais (ácidos orgânicos fortes) presentes numa amostra de óleo são 
originados, basicamente, dos compostos de enxofre presentes nos combustíveis. Nitratos 
orgânicos e nitrocompostos, também originados dos combustíveis, contribuem para aumentar 
a acidez. 
 O principal valor do teste de acidez em óleos usados é o de, por comparação com 
resultados de ensaios anteriores no mesmo óleo, permitir avaliar as transformações que o 
produto está sofrendo em serviço. 
 
11 – TBN (Total Basic Number) 
É a massa em miligramas de ácido clorídrico ou perclórico, expressa em termos de 
quantidade equivalente de hidróxido de potássio, necessária para neutralizar todas as 
substâncias presentes em um grama de óleo que reage com esses ácidos. Este teste é 
normalmente feito em óleos de motores que contêm aditivos alcalinos (reserva alcalina do 
produto). Em óleos usados, é uma indicação da reserva alcalina remanescente, que, enquanto 
existir, não permitirá a presença de ácidos fortes. A natureza dos aditivos torna possível a 
determinação tanto do TAN como do TBN do produto, quer seja em óleos novos ou usados. 
O principal valor do teste de alcalinidade em óleos usados é o de, por comparação 
com resultados de ensaios anteriores no mesmo óleo, permitir avaliar as transformações pelas 
quais o óleo passa, em serviço. 
 
 
 
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7.13. Espectrofotometria de absorção atômica 
 A espectrofotometria de absorção atômica representa meio rápido e seguro para a 
determinação dos elementos inorgânicos presentes nos óleos lubrificantes usados: metais de 
desgaste, partículas de contaminação externa e aditivos. 
Vale observar que o espectrofotômetro de absorção atômica identifica partículas menores que 
4µ. 
 A identificação de contaminantes metálicos geralmente fornece fortes indícios das 
condições prejudiciais a uma máquina e conseqüentes medidas de correção. Há que se 
mencionar a necessidade de critérios na análise dos resultados – como, aliás, em todos os 
ensaios - para que não se chegue a conclusões precipitadas e desairosas: tome-se, como 
exemplo a detecção de presença de cromo. Isto pode ocorrer devido ao desgaste dos anéis ou 
camisas - se o motor estiver equipado com anéis cromados - ou devido ao vazamento de 
fluido refrigerante inibido com cromatos para o cárter. A consideração das diversas variáveis 
a que o equipamento está sujeito é fundamental para correta interpretação de resultados. 
 
8. O óleo e o meio ambiente 
 
Os óleos minerais usados não são biodegradáveis e,quando não dispostos adequadamente, 
proporcionam um grande risco, pois podem causar sérios problemas ambientais. 
O CONAMA (2005) considera que o descarte de óleo lubrificante usado no solo ou 
curso de água, gera graves danos ambientais, e que a combustão desse produto usado, gera 
gases residuais nocivos ao meio ambiente e à saúde humana. 
A poluição que pode ser gerada pelo descarte de 1 ton/dia de óleo usado no meio ambiente 
é equivalente à poluição gerada pelo esgoto doméstico de uma cidade com população de 40 
mil habitantes. Ou ainda, a queima indiscriminada desse produto, sem o adequado tratamento 
de desmetalização, gera emissões de poluentes como óxidos metálicos e gases tóxicos. Cada 
litro de óleo lubrificante usado pode contaminar 1 milhão de litros de água e demorar até 300 
anos para se degradar. Por ser menos denso que a água, um litro de óleo forma em poucos 
dias uma fina camada sobre uma superfície de 1.000 m2, o que bloqueia a passagem de ar e 
luz, dificultando as trocas de oxigênio com o ambiente, portanto impedindo a respiração e a 
fotossíntese, podendo causar mortes na fauna e na flora. 
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Além do mais, o óleo mineral, é um recurso que tem sua origem em fontes escassas e não 
renováveis o que alerta para as questões de preservação do meio ambiente. 
 
8.1. A regeneração do óleo lubrificante 
 
Organização das Nações Unidas (ONU) investiu, entre 1991 e 1993, em pesquisas sobre a 
disposição de óleos usados. Os resultados dos estudos apontam que a solução para uma 
disposição segura de óleos lubrificantes usados é o rerrefino, ou seja, sua regeneração. 
O processo de regeneração consiste em dar continuidade de uso a um produto que ainda 
não exauriu todo o seu potencial. 
A Resolução CONAMA Nº 362, de 23 de junho de 2005, estabelece em seu Art. 3º, 
que todo o óleo lubrificante usado ou contaminado, coletado pelo produtor ou revendedor, 
deverá ser destinado à reciclagem por meio do processo de rerrefino. 
Tendo em vista que a base mineral do produto não é modificada com o seu uso, fazendo a 
reposição dos componentes perdidos, o processo de regeneração poderá se repetir inúmeras 
vezes. O processo de regeneração de óleos lubrificantes pode ser resumido pelas seguintes 
etapas: pré-filtragem; aquecimento; colunas com material adsorvente; filtragem absoluta, e 
readitivação da carga. 
 
8.2. Fator econômico 
Além do impacto ambiental, um fator motivador para as industrias é o fator econômico. A 
utilização do óleo regenerado pode levar a uma economia substancial. A empresa Itaipu 
Binacional, fazendo uso do processo de reciclagem do óleo mineral em um período de 
aproximadamente sete anos, evitou gastos na ordem de R$ R$ 1.112.245,48.