Fundamentos de Lubrificação - Texaco

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Fundamentos de Lubrificação
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Fundamentos de Lubrificação
O objetivo desta apostila é ressaltar a importância dos lubrificantes para o bom desempenho dos veículos e
máquinas, assim como apresentar as novas especificações dos lubrificantes, visando sua correta aplicação, contri-
buindo para o aumento da vida útil das peças que o utilizam. Além disso, oferecer uma melhor familiarização para
os profissionais envolvidos com a área de manutenção em relação aos aspectos básicos da lubrificação das máqui-
nas e equipamentos utilizados nos diversos segmentos automotivos e industriais, permitindo uma compreensão
melhor das funções importantes dos atuais lubrificantes.
Introdução
Este material foi elaborado pelo Departamento de Tecnologia da Texaco Brasil LTDA. e não pode ser reproduzido,
integralmente ou parcialmente, sem autorização prévia do mesmo.
Emissão: Junho de 2005
1
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Fundamentos de Lubrificação
1 PETRÓLEO.................................................................................................................................................... 5
1.1 Origem do petróleo ........................................................................................................................... 5
1.2 Composição química do petróleo ....................................................................................................... 5
2 ÓLEOS BÁSICOS ............................................................................................................................................ 6
2.1 Descrição .......................................................................................................................................... 6
2.2 Processo de produção de óleos básicos ............................................................................................... 6
2.3 Propriedades dos grupos de básicos .................................................................................................... 7
2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: Os óleos básicos do grupo III são sintéticos? ....................................... 8
3 ADITIVOS ..................................................................................................................................................... 9
3.1 Anticorrosivos .................................................................................................................................... 9
3.2 Antidesgaste ..................................................................................................................................... 9
3.3 Antiespumante .................................................................................................................................. 9
3.4 Antioxidantes .................................................................................................................................... 9
3.5 Detergentes ...................................................................................................................................... 9
3.6 Dispersantes ...................................................................................................................................... 9
3.7 Extrema Pressão ................................................................................................................................ 9
3.7.1 Four Ball ..................................................................................................................................... 10
3.7.2 Timken ...................................................................................................................................... 11
3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade ............................................................................................ 12
3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez .................................................................................................... 12
3.10 Modificadores de atrito .................................................................................................................... 12
3.11 Outros aditivos ................................................................................................................................. 12
4 ÓLEOS LUBRIFICANTES ................................................................................................................................. 13
4.1 Produção de lubrificantes ................................................................................................................. 13
4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes ................................................................................................. 13
4.2.1 Viscosidade ................................................................................................................................ 13
4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) ........................................................................................................... 14
4.2.3 Ponto de fluidez ......................................................................................................................... 14
4.2.4 Ponto de fulgor .......................................................................................................................... 15
4.2.5 Cor ............................................................................................................................................ 15
4.2.6 Densidade .................................................................................................................................. 16
4.2.7 Outras propriedades ................................................................................................................... 16
5 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE.............................................................................................. 17
5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor .............................................. 17
5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial .................. 19
Índice
2
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Fundamentos de Lubrificação
5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais ..................................................... 20
5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais ................................................ 20
5.5 Outras classificações de viscosidade.................................................................................................. 21
6 CLASSIFICAÇÕES DE DESEMPENHO ............................................................................................................... 22
6.1 Classificações americanas ................................................................................................................. 22
6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina ....................................................................... 22
6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina ................................................................... 23
6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel ........................................................................... 24
6.1.4 Programa de certificação da API .................................................................................................. 25
6.2 Classificações Européias ................................................................................................................... 26
6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve ................................................26
6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado............................................................ 27
6.3 Classificações de fabricantes automotivos ......................................................................................... 30
6.3.1 Ford ........................................................................................................................................... 30
6.3.2 Mercedes ................................................................................................................................... 30
6.3.3 Volkswagen ................................................................................................................................ 31
6.3.4 Volvo ......................................................................................................................................... 31
6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar ...................................................................... 32
6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água ................................................................. 32
6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos ............................................................. 33
6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas ......................................................................... 34
6.7.1 Dexron (GM) .............................................................................................................................. 34
6.7.2 Allison ........................................................................................................................................ 34
6.7.3 Caterpillar .................................................................................................................................. 35
6.7.4 ZF .............................................................................................................................................. 35
6.7.5 Classificações de fluidos para freios ............................................................................................. 36
6.8 Classificação AGMA ......................................................................................................................... 37
6.9 Especificações DIN para óleos industriais ........................................................................................... 38
6.10 Classificações de fabricantes industriais ............................................................................................. 42
7 GRAXAS LUBRIFICANTES ............................................................................................................................... 44
7.1 Definição ........................................................................................................................................ 44
7.2 Aplicação de Graxa .......................................................................................................................... 44
7.3 Fabricação ....................................................................................................................................... 44
7.4 Tipos de Graxas ............................................................................................................................... 45
7.4.1 Tabela de compatibilidade de graxas ........................................................................................... 47
7.5 Propriedades ................................................................................................................................... 48
7.5.1 Consistência ............................................................................................................................... 48
7.5.2 Ponto de gota............................................................................................................................. 50
7.5.3 Bombeabilidade ......................................................................................................................... 50
7.6 Classificação para graxas .................................................................................................................. 52
7.6.1 Sistema de classificação de graxas da NLGI .................................................................................. 52
7.6.2 Especificações DIN para graxas .................................................................................................... 53
3
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Fundamentos de Lubrificação
8 MÓDULO AUTOMOTIVO .............................................................................................................................. 55
8.1 Motores a gasolina, álcool e Gás Natural ........................................................................................... 55
8.2 Motores diesel ................................................................................................................................. 56
8.3 Transmissões Manuais ...................................................................................................................... 58
8.4 Transmissões Automáticas ................................................................................................................ 58
8.5 Diferenciais Convencionais .............................................................................................................. 59
8.6 Diferenciais Autoblocantes ............................................................................................................... 60
8.7 Direções Hidráulicas ........................................................................................................................ 60
8.8 Sistemas de Freio ............................................................................................................................ 61
8.9 Sistema de Arrefecimento ............................................................................................................... 63
8.9.1 Aplicação ................................................................................................................................... 63
8.9.2 Tipos de inibidores / Vantagens do inibidor do tipo carboxilato ..................................................... 63
8.10 Graxas Automotivas ......................................................................................................................... 64
8.10.1 Cubos de roda ............................................................................................................................ 64
8.10.2 Suspensão .................................................................................................................................. 64
8.10.3 Quinta Roda ............................................................................................................................... 64
9 MÓDULO INDUSTRIAL ..................................................................................................................................65
9.1 Compressores ................................................................................................................................. 65
9.2 Compressores de ar ......................................................................................................................... 65
9.3 Compressores de refrigeração .......................................................................................................... 66
9.4 Compressores para Gases Industriais ................................................................................................. 66
9.5 Redutores ........................................................................................................................................ 66
9.5.1 Tipos de lubrificantes para redutores ...........................................................................................67
9.6 Sistema Hidráulico ........................................................................................................................... 68
9.6.1 Tipos de lubrificantes para sistemas hidráulicos ............................................................................ 68
9.7 Graxas Industriais ............................................................................................................................. 69
10 GLOSSÁRIO ................................................................................................................................................ 70
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1 Petróleo
1.1 Origem do petróleo
Pela teoria orgânica, o petróleo, tal como é encontrado hoje na natureza, resultou da matéria orgânica depositada
em conjunto com partículas rochosas durante a formação das rochas sedimentares milhões de anos atrás.
1.2 Composição química do petróleo
O petróleo é constituído quase inteiramente por carbono e hidrogênio em várias combinações químicas (hidrocar-
bonetos). Dependendo dos tipos de hidrocarbonetos predominantes em sua composição, o petróleo pode ser
classificado em base parafínica e base naftênica. No caso de não haver predominância de um tipo de composto
sobre o outro, o petróleo é classificado como base mista.
Certas características físico-químicas do petróleo, como fluidez, cor e odor, podem variar em função de sua
composição e do local extraído.
A figura abaixo classifica os derivados de petróleo, de acordo com o número de carbonos.
Figura 1.1
Número de hidrocarbonetos
1
C1 - C5 Gases
C5 - C11 Gasolina
C11 - C15 Querosene
C20 - C40 Diesel
C22 - C48 Óleos básicos
minerais
C40 + Combustíveis
pesados
6 11 16 21 26 31 36 41 46 51
5
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Fundamentos de Lubrificação
2 Óleos básicos
2.1 Descrição
Nas refinarias, o petróleo é processado e uma grande quantidade de subprodutos é obtida. Algumas das refinarias
possuem unidades especiais para tratamento e processamento destes subprodutos que depois de tratados serão
denominados “óleos básicos”.
Os óleos básicos são a matéria-prima principal para a produção dos diversos tipos de lubrificantes.
Os básicos obtidos do petróleo são classificados conforme abaixo:
Figura 2.1
2.2 Processo de produção de óleos básicos
O tratamento dos básicos está em constante evolução, com o objetivo de melhorar suas propriedades e diferenciar
os mesmos comercialmente.
Na figura 3, uma visão simplificada de como os diferentes grupos de básicos são obtidos e quais são processos que
afetam diretamente as suas propriedades físico-químicas finais.
Ligação
CH3
CH3
CH3
H3C
CH3
CH3
CH3CH3
H3C
CH3
Tipo
Óleos
Básicos
Aromáticos
Algumas
Aplicações
Óleos de motor,
óleos hidráulicos
e óleos de
engrenagens.
Extensores e
emolientes na
indústria de
borracha.
Óleos
Básicos
Nafténicos
Óleos para
transformadores,
compressores de
refrigeração e
compressores
de ar.
Óleos
Básicos
Parafínicos
6
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Fundamentos de Lubrificação
Figura 2.2
2.3 Propriedades dos grupos de básicos
Para permitir que os diferentes grupos de básicos possam ser comparáveis comercialmente e substituíveis no
processo de produção de lubrificantes, os óleos básicos foram classificados em grupos que levam em considera-
ção as propriedades abaixo:
• Índice de viscosidade (I.V.)
• Percentual de saturados
• Teor de enxofre
Estas propriedades serão vistas mais adiante nesta apostila e também estão detalhadas no glossário.
Algumas das especificações mais modernas de óleos de motor e de transmissão têm limites tão severos que o
uso de básicos de maior qualidade passa a ser obrigatório. Os básicos de melhor qualidade também possuem
melhores características de Ponto de fluidez, Resistência à oxidação e Volatilidade.
GLP
Nafta
Gasolina
Querosene
Diesel
Combustíveis
Pesados
Petróleo
Gás Natural
Lubrificante
Destilado e
Gás-Óleo
Torre de
Destilação a
Vácuo
Reação Fischer - Tropsch Hidroprocessamento Óleo Básico GTL
Craqueamento
da Nafta Eteno Síntese Deceno Polimerização
Grupo IV
Sintéticos (PAO)
Hidrocraquamento
de Alta Temperatura
Hidrocraquamento
de Baixa Temperatura
Extração
por Solvente
Desparafinação
por Solvente
Extração
por Solvente Hidrotratamento
Desparafinação
Catalítica Hidroacabamento
Grupo III
Óleo Mineral não
Convencional
Desparafinação Catalítica
Grupo II
Óleo Mineral não
Convencional
Grupo I
Óleo Mineral
Convencional
= Processos
= Produtos
7
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Fundamentos de Lubrificação
Figura 2.3
Segundo o parecer da Corte de Apelação Americana de 1999 (National Appeals Division - NAD), os óleos dos
grupos III podem ser chamados de sintéticos. Isto é válido para todo o mundo, exceto Alemanha.
A Chevron, por exemplo, faz uso do termo “formulado com ISOSYN” para diversos produtos fabricados nos EUA
com básicos do grupo III, como indicação de uso de básico de melhor qualidade.
2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: os óleos básicos do grupo III são sintéticos?
Poli-interna-olefinas (PIOs)
Grupo
Enxofre, Saturados, %
I.V.
% peso volume
I > 0,03 e/ou < 90 80-119
II < 0,03 e > 90 80-119
III < 0,03 e > 90 > 120
IV
V
VI
Todas polialfaolefinas (PAOs)
Todos os básicos não incluídos nos grupos de I a IV (Nafténicos e sintéticos não PAOs)
8
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3 Aditivos
Os aditivos são compostos químicos que melhoram ou atribuem propriedades aos óleos básicos que serão
usados na fabricação de lubrificantes e graxas.
Esses aditivos químicos têm diferentes funções e normalmente pertencem a uma das categorias descritas abaixo.
Estes aditivos protegem as superfícies metálicas lubrificadas do ataque químico pela água ou outros contaminantes.
3.1 Anticorrosivos
Estes aditivos formam um filme protetor nas superfícies metálicas, evitando o rompimento da película lubrifican-
te, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. A formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até
300°C.
3.2 Antidesgaste
Têm a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal do óleo se desfaça o mais rápido
possível.
3.3 Antiespumantes
Têm a propriedade de aumentar a resistência à oxidação do óleo. Retardam a reação com o oxigênio presente no
ar, evitando a formação de ácidos e borras e, conseqüentemente, prolongando a vida útil do óleo. Evitando a
oxidação, minimizam o aumento da viscosidade e o espessamento do óleo.
3.4 Antioxidantes
Têm a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também têm basicidade para neutralizar os ácidos
formados durante a combustão.
3.5 Detergentes
Têm a propriedade de impedir a formação de depósitos de produtos de combustão (fuligem) e oxidação (borra)
nas superfícies metálicas de um motor, mantendo estes produtos indesejáveis em suspensão de modo que sejam
facilmente retidos nos filtros ou removidos quando da troca do óleo.
3.6 Dispersantes
Estes aditivos reagem com o metal das superfícies sob pressão superficial muito elevada, formando um compos-
to químico que reduz o atrito entre as peças. Minimizam o contato direto entre as partes, evitando o rompimento
da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. Esta reação se dá a temperaturas pontuais
elevadas (cerca de 500°C). Estes aditivos são comumente utilizados em lubrificantes de engrenagens automoti-vas e industriais e também em graxas.
3.7 Extrema Pressão
9
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Fundamentos de Lubrificação
Existem dois ensaios principais para avaliar a capacidade de um óleo lubrificante de suportar cargas elevadas em
serviço. A capacidade EP de um óleo depende quase que integralmente dos aditivos de Extrema Pressão adicio-
nados ao produto.
O método Four Ball ASTM D-2783 é um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante,
utilizando uma esfera de aço que gira na parte superior a 1760 rpm sobre 3 outras esferas que estão imóveis em
uma cuba de teste recoberta com o óleo. Os testes são feitos aumentando a carga até ocorrer a soldagem.
3.7.1 Four Ball
Figura 3.1 a
O método Four Ball ASTM D-4172 é um ensaio que avalia as propriedades antidesgastes do lubrificante, seme-
lhante ao ASTM D-2783, porém, neste caso, após o ensaio, mede-se o diâmetro das escariações sofridas pelas
esferas, em mm.
o teste é concluído quando
ocorre a solda
Figura 3.1 b
A esfera de
cima gira a
1.800 RPM
Força da Carga
A esfera de
cima gira a
1.800 RPM
Amostra do
Lubrificante
Força da Carga
Amostra do
Lubrificante
10
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Fundamentos de Lubrificação
os diâmetros das marcas de
desgastes são medidos
horizontalmente e verticalmente
Figura 3.1 c
Este teste para óleos lubrificantes é feito sob o método ASTM D-2782. É um ensaio que avalia as propriedades de
extrema pressão do lubrificante.
Um anel de aço gira contra um bloco de aço. São colocados pesos (libras), fazendo com que o anel exerça pressão
sobre o bloco que está imóvel. Ao final, avalia-se o bloco, ou seja, se a aditivação presente no óleo não se rom-
peu, danificando o bloco.
Para graxas os ensaios são ligeiramente diferentes e são, portanto, definidos por outros métodos:
• O método Four Ball ASTM D-2596 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa até ocorrer a soldagem.
• O método Four Ball ASTM D-2266 avalia as propriedades de antidesgaste da graxa, medindo o diâmetro das
escariações.
3.7.2 Timken
Figura 3.2
O detalhe mostra
como o copo de
teste fricciona
de encontro ao
bloco de teste
11
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3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade
Para graxas o ensaio é ligeiramente diferente e, portanto, definido por outro método:
• O método Timken ASTM D-2509 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa, observando os danos
causados no bloco de teste.
Têm a função de reduzir a tendência dos óleos lubrificantes variarem a sua viscosidade com a variação da
temperatura.
3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez
Melhoram a fluidez dos óleos quando submetidos a baixas temperaturas, evitando a formação de cristais que
restringem o fluxo dos mesmos.
3.10 Modificadores de Atrito
Os aditivos modificadores de atrito reduzem a energia necessária para deslizar partes móveis entre si, formando
uma película que se rompe com o movimento, mas que se recompõe automaticamente. São empregados em
óleos de motores (para aumento de eficiência), em sistemas de freio úmido, direções hidráulicas e diferenciais
autoblocantes (para diminuição de ruídos), em transmissões automáticas (para melhorar o acionamento das
embreagens e engrenagens) e também em graxas para Juntas Homocinéticas (para o aumento de eficiência).
Podem ser substâncias orgânicas (teflon), inorgânicas (grafite, bissulfeto de molibdênio) ou organometálicas (a
base de molibdênio ou boro).
3.11 Outros Aditivos
Além destes tipos de aditivos, existem vários outros de uso corrente como corantes, agentes de adesi-
vidade, etc.
12
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4 Óleos lubrificantes
Os óleos lubrificantes apresentam certas características próprias que lhes são conferidas pela sua composição
química (resultante do petróleo bruto), pelo tipo de refino, pelos tratamentos adicionais realizados e pelos
aditivos utilizados.
Abaixo esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes:
4.1 Produção de lubrificantes
= Componentes
Misturador em Linha
ou
Tacho de Mistura
Óleo
Lubrificante
= Processo
= Produto
Óleo Básico 1
Óleo Básico 2
Aditivos
Figura 4.1
A viscosidade é a resistência ao movimento (fluxo) que um fluido apresenta a uma determinada temperatura.
O método de medição mais empregado atualmente é o de viscosidade cinemática. Neste método, é medido o
tempo que um volume de líquido gasta para fluir (sob ação da gravidade) entre dois pontos de um tubo de vidro
capilar calibrado. A unidade de viscosidade cinemática é expressa em centistokes (cSt) ou em mm2/s, conforme
o sistema métrico internacional.
4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes
4.2.1 Viscosidade
13
Antonio
Highlight
Antonio
Highlight
Antonio
Highlight
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Figura 4.2
Tubo de Viscosidade Cinemática
Sucção do fluido até a
marca do início
Marca do início
Marca do fim
Seção capilar
Segundos
Outros métodos de cálculo de viscosidade cinemática ainda muito citados em manuais e literatura técnica em
geral são SSU (Saybolt Segundo Universal) e Engler.
A viscosidade é uma das propriedades mais importantes a serem consideradas na seleção de um lubrificante, pois
este deve ser suficientemente viscoso para manter uma película protetora entre as peças em movimento relati-
vo, e também não ser tão viscoso que ofereça resistência excessiva ao movimento entre as peças.
É um número empírico que expressa a taxa de variação da viscosidade com a variação da temperatura. Quanto
mais alto o IV de um óleo lubrificante, menor é a variação de sua viscosidade ao se variar a temperatura. De um
modo geral, os óleos parafínicos possuem um IV maior que os óleos naftênicos. (Veja mais detalhes no glossário)
4.2.2 Índice de Viscosidade (IV)
É a menor temperatura em que um óleo flui livremente, sob condições preestabelecidas de ensaio. Esta carac-
terística é bastante variável, e depende de diversos fatores como: origem do óleo cru, tipo de óleo e processo de
fabricação. (Veja mais detalhes no glossário)
4.2.3 Ponto de fluidez
14
Antonio
Highlight
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É a menor temperatura na qual um óleo desprende vapores que, em presença do ar, provocam um lampejo ao
aproximar-se de uma pequena chama da superfície do óleo. Este ensaio permite estabelecer a máxima tempe-
ratura de utilização de um produto, evitando riscos de incêndio e/ou explosão.
4.2.4 Ponto de fulgor
Dentre vários métodos empregados para a determinação de cor, o mais usual é o ASTM - 1500.
Neste método, uma amostra líquida é colocada no recipiente de teste e, utilizando uma fonte de luz, esta
amostra é comparada com discos de vidro colorido, que variam em valor de 0,5 a 8,0. Quando não é encontrada
uma equivalência exata e a cor da amostra fica entre duas cores padrão, relata-se a mais alta. Assim, um óleo que
tenha a cor entre 2,5 e 3,0 será reportado L3,0.
A cor dos óleos não tem relação direta com as características lubrificantes e nem com a viscosidade, um óleo mais
claro não é necessariamente menos viscoso.
Qual a importância da cor em um lubrificante?
1) Identificação de vazamentos. Por esta razão muitas vezes são adicionados corantes nos óleos para facilitar a
identificação dos mesmos.
2) Atrativo comercial. Óleos mais claros ou coloridos artificialmente podem dar uma idéia de produtos de maior
qualidade.
3) Facilitara visualização das peças (nos casos de produtos para usinagem).
4) Não interferir na cor do produto final quando o óleo fizer parte da composição do mesmo.
A tabela a seguir é apenas uma referência de cores para uso didático, não pode ser utilizada como padrão
de cores.
4.2.5 Cor
Figura 4.3
Color Conversion Table
(ASTM D 1500)
15
Antonio
Highlight
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É a relação entre o peso do volume do óleo medido a uma determinada temperatura e o peso de igual volume
de água destilada. Também é conhecida como massa específica.
A maior parte dos produtos líquidos de petróleo são manipulados e vendidos por volume, porém, em alguns
casos, é necessário conhecer o peso do produto. Conhecendo-se a densidade, é possível converter volume para
peso e vice-versa.
4.2.6 Densidade
Além das propriedades detalhadas acima, existem outras como:
• Ponto de anilina
• Volatilidade
• Ponto de inflamação
•Ponto de congelamento
4.2.7 Outras propriedades
16
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5 Sistemas de classificação de viscosidade
Existem várias classificações de viscosidade para óleos lubrificantes. Para escolher o óleo adequado, o usuário
deve levar em consideração a viscosidade correta do óleo para cada aplicação.
A SAE desenvolveu a Classificação de Viscosidade para Óleos de Motor SAE J300, que tem sido modificada com
o passar dos anos e estabelece 11 diferentes graus de viscosidade do óleo de motor, conforme tabela abaixo.
5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor
Classificação de viscosidade para óleos de motor
Figura 5.1
Viscosidade
máximab (cP)
Viscosidade
máximac (cP)
Viscosidaded
(cSt a 1000C) Viscosidadee
(cP a 1500C)
Viscosidades a Altas TemperaturasViscosidades a Baixas Temperaturas
Grau de
Viscosidade
SAE
SAE J300 Janeiro 2001a
Mínimo Máximo
0W 6.200 até -350C 60.000 até -400C 3,8 -
5W 6.600 até -300C 60.000 até -350C 3,8 -
10W 7.000 até -250C 60.000 até -300C 4,1 -
15W 7.000 até -200C 60.000 até -250C 5,6 -
20W 9.500 até -150C 60.000 até -200C 5,6 -
25W 13.000 até -100C 60.000 até -150C 9,3 -
20 - - 5,6 < 9,3 2,6
30 - - 9,3 < 12,5 2,9
40 - - 12,5 < 16,3 2,9f
40 - - 12,5 < 16,3 3,7g
50 - - 16,3 < 21,9 3,7
60 - - 21,9 < 26,1 3,7
Reimpresso com a permissão da SAE J300 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc.
a) 1cP = 1m Pa. s; 1cST = 1 mm2/s
b) Viscosidade aparente utilizando o Simulador de partida a frio (CCS) - Método ASTM D 5293.
c) Viscosidade aparente utilizando o Viscosímetro rotativo (MRV) - Método ASTM D 4684.
d) Viscosidade cinemática utilizando Viscosímetro capilar - Método ASTM D 445.
e) Viscosidade após cisalhamento de 10-6s, e temperatura de 150ºC utilizando o Viscosímetro simulador de rolamento
selado - Método ASTM D 4683.
f ) Para óleos SAE 0W40, 5W40 e 10W40.
g) Para óleos SAE 15W40, 20W40, 25W40 e 40.
17
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R
Fundamentos de Lubrificação
O desenvolvimento dos aditivos melhoradores de índice de viscosidade possibilitou a fabricação dos óleos de
múltipla graduação. Esses óleos também chamados de multiviscosos ou multigraus, como o SAE 5W-30 e SAE
15W-40, são largamente usados porque são fluidos o bastante em baixas temperaturas, para permitir uma partida
mais fácil do motor, e suficientemente espessos a altas temperaturas, para terem um desempenho satisfatório.
No gráfico a seguir, podemos observar o comportamento da viscosidade de um óleo multigrau comparado com
óleos monograus.
Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus
1000
100
10
1
10 40 70 100
Temperatura (ºC)
SAE 40
SAE 30
SAE 10W
V
is
co
si
da
de
C
in
em
át
ic
a
(c
St
)
SAE 15W40
Figura 5.2
Com a ajuda do gráfico, torna-se simples concluir porque um motor trabalha melhor com um óleo multigrau do
que com um monograu.
• A viscosidade em baixa temperatura (por exemplo, 5W ou 10W) indica a rapidez com que um motor fará a
partida no inverno e a facilidade com que o óleo fluirá para lubrificar as peças críticas do motor em baixa
temperatura. Quanto mais baixo for o número, mais facilmente o motor poderá fazer a partida no tempo frio.
• A viscosidade em alta temperatura (por exemplo, 30 ou 40) proporciona a formação de película adequada para
uma boa lubrificação em temperaturas operacionais (motor quente).
Nossa orientação, quanto ao grau de viscosidade do óleo, é seguir as recomendações dos fabrican-
tes de veículos para a viscosidade do óleo de cárter mais apropriada para o projeto do seu veículo.
18
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R
Fundamentos de Lubrificação
A SAE também desenvolveu uma Classificação de Viscosidade para Óleos de Diferencial e de Transmissão
Manual SAE J306, que tem sido modificada com o passar dos anos. Hoje estabelece nove diferentes graus de
viscosidade do óleo de diferencial.
Existe uma proposta para que sejam acrescidos mais dois graus de viscosidades (SAE 110 e 190) e também
alterados os limites das viscosidades SAE 90 e SAE 140 para representar melhor a diferença entre os produtos que
estão no mercado.
5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e
Diferencial
70W -55 4,1 - 70W 4,1 -
75W -40 4,1 - 75W 4,1 -
80W -26 7,0 - 80W 7,0 -
85W -12 11,0 - 85W 11,0 -
80 - 7,0 < 11,0 80 7,0 < 11,0
85 - 11,0 < 13,5 85 11,0 < 13,5
90 - 13,5 < 24,0 90 13,5 < 18,5
- 110 18,5 < 24,0
140 - 24,0 < 41,0 140 24,0 < 32,5
- 190 32,5 < 41,0
250 - 41,0 - 250 41,0 -
Mínimo Máximo Mínimo Máximo
Viscosidade
Cinemática a 1000C,
cSt (ou mm2/s)
Viscosidade
Cinemática de
1000C, cSt
(ou mm2/s)
Grau de
Viscosidade
SAE
Temperatura
Máxima para
Viscosidade
de 150.000
mPa.sec, 0C
Grau de
Viscosidade
SAE
Proposta de MudançaSAE J306 Junho 1998
Reimpresso com a permissão da SAE J306 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc.
Classificação de viscosidade para óleos de caixas de mudanças e diferenciais:
Figura 5.3
Este sistema tem função análoga ao sistema para óleos de motor. Aqui também o sufixo “W” indica graus de
viscosidade destinados a uso em baixas temperaturas ambiente (locais de clima muito frio).
A medida de viscosidade para baixa temperatura de engrenagens é feita através do ensaio de viscosidade
dinâmica Brookfield porque representa melhor as propriedades de fluidez dos óleos de engrenagens (do que
ensaios de ponto de fluidez, por exemplo).
Estudos comprovam a excelente correlação entre a temperatura em que ocorre a lubrificação de um eixo
automotivo na partida em baixa temperatura e falhas por lubrificação inadequada em óleos acima 150.000 cP.
19
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R
Fundamentos de Lubrificação
O sistema de classificação ISO é mais simples e leva em consideração apenas a viscosidade do produto à 400C.
5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais
2 2,2 1,98 2,42 32
3 3,2 2,88 3,52 36
5 4,6 4,14 5,06 40
7 6,8 6,12 7,48 50
10 10 9 11 60
15 15 13,5 16,5 75
22 22 19,8 24,2 105
32 32 28,8 35,2 150
46 46 41,4 50,6 215
68 68 61,2 74,8 315
100 100 90 110 465
150 150 135 165 700
220 220 198 242 1000
320 320 288 352 1500
460 460 414 506 2150
680 680 612 748 3150
1000 1000 900 1100 4650
1500 1500 1350 1650 7000
Grau de
Viscosidade
ISO
Ponto Médio da
Viscosidade,
cSt à 400C
Unidades
Equivalentes
em SUSMínimo Máximo
Limites da Viscosidade
Cinemática, cSt à 400C
Figura5.4
O sistema de classificação AGMA classifica os lubrificantes para engrenagens abertas ou fechadas, levando em
consideração não só a viscosidade dos óleos, mas também a aditivação dos produtos.
A AGMA classifica os óleos como:
• R&O (inibidores de ferrugem e corrosão)
• EP (Antidesgaste / Extrema Pressão)
• CP (Óleos compostos - com 3 a 10% de gordura mineral ou sintética - freqüentemente empregados em
engrenagens do tipo coroa / sem-fim)
• R (residuais - freqüentemente empregados em engrenagens abertas)
• S (sintéticos)
5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais
20
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R
Fundamentos de Lubrificação
A classificação AGMA estabelece também diversos limites. Dentre eles:
• Viscosidade máxima de 150.000 cP (a 5 graus abaixo da temperatura de partida do equipamento)
• Valores mínimos de índice de viscosidade
• Valores máximos de formação de espuma
É importante ressaltar que na classificação atual (emitida em 2002) houve uma mudança significa-
tiva nas viscosidades dos números AGMA 10, 11 e 12 para poderem alinhar com os graus de visco-
sidade ISO.
Para equipamentos antigos, deve-se conferir a viscosidade adequada especificada pelo fabricante
(não se deve ater apenas ao número AGMA quando da recomendação de lubrificantes).
Mínimo Máximo
Limites de Viscosidade2
Cinemática a 400C (cSt)
Viscosidade2
Média a 400C
(cSt)
ISO
Número
AGMA
1) Revisão da ANSI/AGMA 9005-D94.
2) A unidade usual para a viscosidade cinemática é o centistoke (cSt), que é equivalente a mm2/s
Extraído da ANSI/AGMA 9005-02, lubrificação de engrenagens industriais, com a permissão da emitente, a American Gear
Manufacturers Association, 500 Montgomery Street, Suite 350, Alexandria, Virginia, USA, ZIP Code 22314
ISO VG 32 32 28,8 35,2 0
ISO VG 46 46 41,4 50,6 1
ISO VG 68 68 61,2 74,8 2
ISO VG 100 100 90,0 110 3
ISO VG 150 150 135 165 4
ISO VG 220 220 198 242 5
ISO VG 320 320 288 352 6
ISO VG 460 460 414 506 7
ISO VG 680 680 612 748 8
ISO VG 1000 1000 900 1100 8A
ISO VG 1500 1500 1350 1650 9
ISO VG 2200 2200 1980 2420 10
ISO VG 3200 3200 2880 3520 11
ANSI / AGMA 9005-E021
Figura 5.5
Existem outras classificações de viscosidade específicas para máquinas operatrizes (como as normas ASLE). Entre
em contato, se necessário.
5.5 Outras classificações de viscosidade
21
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R
Fundamentos de Lubrificação
6 Classificações de desempenho
Os fabricantes de equipamentos e a indústria petrolífera vêm desenvolvendo várias maneiras de classificar e
descrever os lubrificantes, tentando atender as evoluções dos equipamentos, as condições operacionais, qualida-
de e tipos de combustíveis empregados e, mais recentemente, legislações ambientais (atuais e futuras), princi-
palmente relativas a emissões.
Na área automotiva, as classificações são:
• por tipo de ciclo de motor: Otto (gasolina, álcool, gás natural ) e diesel
• por tipo de veículo: leve (automóveis, pick-ups e utilitários) e pesados (caminhões, ônibus e equipamentos
pesados)
• por revoluções de funcionamento: 2 tempos e 4 tempos
• por área geográfica : americanas, européias e asiáticas
A letra “S” seguida de outra letra (por exemplo, SL) refere-se a óleo adequado para motores a gasolina. Segundo
a API, “S” é uma categoria para serviço de uso pessoal (service).
Por coincidência, “S” pode representar “spark ignition” (ignição por centelha), que é a forma da combustão nos
motores a gasolina.
A segunda letra é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento.
6.1 Classificações americanas
6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina
Figura 6.1
SM
2004
SL
2001 - 2004
SJ
1996 - 2001
SH
1993 - 1996
SG
1988 - 1993
SF
1979 - 1988
SE
1971 - 1979
SD
1967 - 1971
SC
1963 - 1967SB
1930 - 1963SA
1920 - 1930
Especificações vigentes
Especificações obsoletas
Comercialização proibida pela ANP
22
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R
Fundamentos de Lubrificação
Figura 6.2
Oxidação
Depósitos
Ferrugem
CorrosãoDesgaste
Depósito no Pistão
Estabilidade ao Cisalhamento
API SL API SJ API SH API SG API SF
Figura 6.3
GF-4/SM GF-3/SL GF-2/SJ
Controle de Depósito nos Pistões
Consumo de óleo (Volatilidade) e proteção
dos sistemas de emissões (limites p/P e S)
Economia de combustível (inicial e retenção)
Desgaste do comando de válvulas
Espessamento do óleo e controle
de depósitos de alta temperatura
Controle de borra de baixa temperatura
A API criou também um sistema de certificação de fácil visualização (apenas os produtos que atendem a última
especificação podem receber o símbolo conhecido como “Starburst” nas suas embalagens). Os óleos têm correla-
ção direta com os óleos da classificação API, mas atendem a testes de performance mais severos, entre eles o
de economia de combustível. As classificações são na seqüência histórica GF-1(SH), GF-2(SJ), GF-3(SL), GF-4(SM) .
A ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) compreende os fabricantes america-
nos (AAMA) e japoneses (JAMA).
6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina
Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes:
23
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R
Fundamentos de Lubrificação
A letra “C” seguida de outra letra (por exemplo CF) refere-se a óleo adequado para motores diesel. Segundo a
API, “C” é uma categoria para uso comercial (commercial).
Por coincidência, a letra “C” representa “Compression Ignition” (ignição por compressão), que é a forma de
ignição dos motores diesel.
A segunda letra também é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento.
Como pode ser visto no gráfico, há uma subdivisão na categoria API para motores a diesel para atender os
segmentos de motores diesel de dois tempos (principalmente ferroviários), motores diesel grandes (com foco
nos motores marítimos que consomem combustíveis de alto teor de enxofre) e motores “rodoviários” (onde
estão incluídas as especificações mais modernas para motores de caminhões e ônibus).
6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel
Especificações vigentes
Especificações obsoletas
Comercialização proibida pela ANP
CI-4
2004
Quatro tempos
Multigrau
Recirculação de gases
de escape (EGR) e controle
de desgaste
CH-4
1998
Quatro tempos
Multigrau
Melhor comportamento em presença
de fuligem elevada
CG-4
1994
Quatro tempos
Multigrau
Enxofre < 0,05%
CF-4
1990
Quatro tempos
Multigrau
Injeção direta
CE
1985
Quatro tempos
Multigrau
CD
1955
CC
1951CB
1950CA1940
CF-2
1994
Dois tempos
Monograu
CF
1994
Quatro tempos
Monograu
Enxofre > 0,5%
CD-II
1985
Dois tempos
Monograu
Figura 6.4
24
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R
Fundamentos de Lubrificação
Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes:
API CI-4 API CH-4 API CG-4 API CF-4 API CF
Depósito nos Pistões
CorrosãoEstabilidade ao Cisalhamento
Espessamento por FuligemAeração do Óleo
Desgaste no Comando de VálvulaOxidação
Bombeabilidade do Óleo Usado Desgaste nos anéis e Camisas
Consumo de LubrificanteEntupimento do Filtro de Óleo
Borra
Figura 6.5
Este programa define, certifica e monitora o desempenho do óleo de motor que os fabricantes de veículos e
motores consideram necessário para a vida e o desempenho satisfatórios do equipamento. O sistema inclui um
processo de auditoria anual para verificar se os produtos licenciados no mercado cumprem os termos do acordo
de licenciamentoda API.
6.1.4 Programa de certificação da API
Figura 6.6
•
A
M
E
R
IC
A
N
PE
TROLEUM
IN
S
T
IT
U
T
E
•
CERTIFIE
D
A
P
I S
ER
VICE __/__,_
_
E
N
E
RGY CONSE
RV
IN
G
SAE
xxW-yy
SAE
15W-40
A
P
I S
ER
VICE CI-4
/ S
L
CI-4 PLUS
API Certification Mark
“Starburst”
® API Service Symbol
“Donut”
® API Service Symbol “Donut”
with CI-4 PLUS
®
(1) Starburst: produtos com este símbolo atendem a especificação ILSAC vigente.
(2) Nível de Desempenho: “S” para motores a gasolina e “C” para motores a diesel.
(3) Classificação de Viscosidade SAE.
(4) Energy Conserving: produto que auxilia na redução do consumo de combustível.
(5) Exemplo de um produto que atende a especificação CI-4 Plus.
25
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.2 Classificações Européias
6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve
Em 2004 a ACEA unificou as duas classificações que historicamente eram distintas: A classificação ACEA A”X” para
motores a gasolina e a classificação ACEA B”X” para motores a diesel de veículos leves. Isto faz bastante sentido
na Europa porque praticamente todos os veículos estão disponíveis nas duas motorizações.
Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para
redução de poluentes. Estes óleos ACEA C”X” têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA A5/B5, mas
com limites químicos bastante mais restritivos.
A2-96
ISSUE 2
A2-96
ISSUE 3
B2-98
ISSUE 2
Carros de passageiros e pick-ups
Motores a gasolina
Carros de passageiros e pick-ups
Motores a diesel
1990
1996
1998
2002
2004 Carros de passageiros e pick-ups
Motores a gasolina e a diesel
C
C
M
C
A
C
E
A
Baixa emissão
A1-98
A1-96 A2-96
G4
A3-98
A3-96
G5
B1-98
B1-96
B2-98
B2-96
B3-98
B3-96
PD2
B4-98
PD1
C3-04
C2-04
C1-04A3/B3-04
A1-02
A1/B1-04
A3-02 A5-02 B1-02
A3/B4-04
B3-98
ISSUE 2
A5/B5-04
B4-02 B5-02
Especificações vigentes
Especificações obsoletas
Especificações obsoletas com limites mais severos
Figura 6.7
26
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R
Fundamentos de Lubrificação
Carros de passageiros e pick-ups
Motores a diesel e gasolina
Maior Intervalo de Troca
Ec
on
om
ia
de
C
om
bu
st
ív
el
A1/B1-04 A5/B5-04
A3/B3-04
A3/B4-04
Figura 6.8
6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado
Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para
redução de poluentes. Estes óleos ACEA E6 têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA E7, mas limites
químicos bastante mais restritivos.
27
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R
Fundamentos de Lubrificação
Figura 6.9
1990
C
C
M
C Especificações vigentes
Especificações obsoletas
Especificações obsoletas com limites mais severos
Baixa emissão
Veículos pesados
Motores a diesel
E4-99
ISSUE 3
E7-04
E6-04
1996
1998
1999
2002
2004
A
C
E
A
E2-96
ISSUE 5
E5-02
E5-99E4-99
E4-98
E3-96
D5
E2-96E1-96
D4
E4-99
ISSUE 2
E3-96
ISSUE 4
E2-96
ISSUE 4
E2-96
ISSUE 3
E3-96
ISSUE 3
E1-96
ISSUE 2
E2-96
ISSUE 2
E3-96
ISSUE 2
28
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R
Fundamentos de Lubrificação
Veículos pesados
Motores a diesel
Maior Intervalo de Troca
Se
ve
ri
da
de
do
Se
rv
iç
o
E2
E4
E6
E7
E6 – Baixa emissão
E4 - Injeção direta
Figura 6.10
ACEA E5 ACEA E3/MB 228.3 ACEA E2/MB 228.1 ACEA E1/MB 227.1
Depósito no Pistão
CorrosãoConsumo de Óleo
Polimento da Camisa Espassamento p/ Fuligem
Desgaste do Comando de VálvulasBorra
Desgaste de Anéis e Pistões
Figura 6.11
29
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.3 Classificação de fabricantes automotivos
6.3.1 Ford
2001 WSS-M2C-913B
Resistência à oxidação (Seq IIIE) é
mais severa do que a 913A4 vezes
1998 WSS-M2C-913A
Resistência à oxidação (Seq IIIE)
é 2 mais severa do que em
ACEA A1-96
vezes
1996 WSS-M2C-912A1
Requisito mínimo ACEA A1/B1
mais ILSAC GF-2
1995 WSS-M2C153-F
Requisito mínimo ILSAC GF-1
(licenciado)
Figura 6.12
Monograu Multigrau
- 228.5
- 228.3
228.2 228.1
227.0* 227.1
*classificação obsoleta
MERCEDES BENZ
Motores Diesel Pesado
Figura 6.13
6.3.2 Mercedes
30
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R
Fundamentos de Lubrificação
Figura 6.14
Características Gasolina, Álcool e GNV Diesel Leve
Motores turbo 503.1 506.1
Longo período de troca 503.00 506.00
Sintético 502.00 -
505.01
505.00
Economia de combustível 500.00* 501.01*
*classificações obsoletas
VOLKSWAGEN
6.3.3 Volkswagen
6.3.4 Volvo
VDS
VDS-2
VDS-3
Figura 6.15
31
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar
API JASO ISO
GD
FC GC
FB GB
- FA* -
TC*
TB*
TA*
*classificações obsoletas
Classificação Motores 2 Tempos (refrigerados a ar)
Figura 6.16
6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água
TC-W III
TC-W II
TC-W
TC-W R
Figura 6.17
32
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos
GL-1 GL-2 GL-3 GL-4 GL-5
Figura 6.18
Designação Aplicação
Lubrificantes para transmissões manuais. São óleos lubrificantes de base mineral sem
aditivos de extrema pressão e modificadores de atrito. Podem eventualmente ter aditiva-
ção antioxidante, anti-espumante e depressora de ponto de fluidez para melhorar suas
características de serviço.
API GL-1
Figura 6.19
Status
Vigentes
Lubrificantes para transmissões manuais e alguns diferenciais convencionais operando
em serviço leve ou moderado. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética com
aditivos de extrema pressão.
API GL-4
Lubrificantes para diferenciais convencionais operando em serviço severo. São óleos
lubrificantes de base mineral ou sintética com aditivos de extrema pressão específicos
para lubrificação de engrenagens hipóides. Em diferenciais não convencionais, de tra-
ção positiva ou de deslizamento limitado, aditivos modificadores de fricção são defini-
dos pelos fabricantes de diferenciais ou eixos.
API GL-5
Lubrificantes para transmissões manuais não sincronizadas utilizadas em caminhões e ôni-
bus, principalmente nos Estados Unidos. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética
estáveis termicamente (ou seja, com maior resistência a oxidação) e com maior capacidade de
proteção contra o desgaste e menor degradação dos selos de vedação. Estas características
dos óleos MT-1 são complementares às categorias API GL-1, GL-4 e GL-5.
API MT-1
Lubrificantes destinados para diferenciais com engrenagens “sem-fim”, não atendidas pela
API GL-1.
Obsoletas
API GL-2
Lubrificantes destinados para transmissões manuais e diferenciais com engrenagens cônicas
helicoidais, sob condições de serviço moderadamente severo.
API GL-3
Lubrificantes indicados para engrenagens projetadas com um pinhão de haste longa. Tais
configurações típicamente requerem proteção contra o excesso de contato metal-metal, o
que é obtidocom o uso de um óleo API GL-5. Uma substituição dos pinhões de haste longa
mais simples e a obsolescência do equipamento de prova original e procedimentos API GL-6,
tem sido reduzido grandemente o uso comercial dos lubrificantes para engrenagens API GL-6.
API GL-6
33
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas
6.7.1 Dexron (GM)
2003
Dexron IIIH
1998
Dexron IIIG
1993
Dexron IIIF
1991
Dexron IIE
1973
Dexron II
1966
Dexron
1959
Tipo A
Sufíxo A1950
Tipo A
2005
Dexron VI
Figura 6.20
6.7.2 Allison
C4
C3
C2
C1
Figura 6.21
34
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.7.3 Caterpillar
Figura 6.22
TO-4
TO-2
6.7.4 ZF
Especificação TE-ML-14
Apenas um exemplo das diversas especificações ZF.
14E
14C
14B
14A
Figura 6.23
35
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R
Fundamentos de Lubrificação
Os fluidos de freio DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1 são produtos químicos (normalmente misturas de ésteres de glicol
ou poliglicois) e por isso não podem ser misturados com produtos minerais ou a base de silicone.
Os fluidos DOT 5.0 normalmente são a base de silicone, podem ser utilizados em diversos sistemas de freios (são
compatíveis com os vedadores de borracha), mas nunca devem ser misturados com os fluidos de freio DOT 3,
DOT 4 e DOT 5.1.
Os fluidos de freio tipo LHM são de base mineral e são específicos para algumas aplicações, como sistemas
hidráulicos centrais de veículos Citröen, e não devem ser utilizados em sistemas que requeiram as especificações
DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1.
Há também no mercado produtos DOT 3+ e DOT 4+ que são produtos intermediários com maior ponto de
ebulição, mas com os demais limites ou características das especificações DOT 3 e DOT 4, respectivamente.
6.7.5 Classificações de fluidos para freios
DOT 5.1 e DOT 5
DOT 4 +
DOT 4
DOT 3 +
DOT 3
Figura 6.24
36
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.8 Classificação AGMA
Os graus de desempenho (R&O, Comp, EP, S) já citados no item 5.4 correspondem a testes de performance que
incluem ensaios de resistência à oxidação, resistência ao desgaste, formação de espuma, dentre outros.
Grau de Viscosidade 3448/D2422 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000-3200 >3200
Viscosidade a 400C,
mm2/s
Viscosidade a 1000C,
mm2/s
Índice de
viscosidade2), min
Viscos. dinâmica
@ partida a frio3),
mPa.s, máx.
Ponto de fulgor, 0C,
min.
Resistência ao
envelhecimento @
121ºC – Max. % de
aumento da
viscosidade
cinemática @ 100ºC
Teor de água4), ppm,
máx
Espuma,
Tendência/
Estabilidade
Limpeza
Separação da água5)
- % H
2
O no óleo após
5h, máx
- % H
2
O no óleo após
centrifugação, ml,
máx.
- total de H
2
O livre
coletada durante
todo o teste,
começando com
90 ml H
2
O,
ml, min.
Prevenção a
ferrugem, Parte B
Corrosão em lâmina
de cobre, 3 h @
1000C max.
Desgaste por
abrasão, método
visual FZG, A/8,3/90,
min.
Notas:
1 ) O fornecedor do lubrificante reporta valores de acordo com os testes do método para efeito informativo.
2) Índices de viscosidades menores que os valores mínimos listados são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos equipamentos.
3) A temperatura de partida é especificada pelo usuário final. Deve ser reportada a viscosidade na temperatura avaliada ou a temperatura em que o óleo
atinge 150.000 mPa.s.
4) Quantidade de água no óleo embalado. Maiores valores são aceitáveis talvez melhores para alguns óleos totalmente sintéticos, como poliglicois,
misturas sintéticas ou misturas de fluidos sintéticos com minerais. Valores são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos
equipamentos.
5) Valores máximos apresentados são para óleos minerais. Valores são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos equipamentos.
3104/D445 Reportar1)Ver figura 12 (Tabela viscosidade ISO / Nº AGMA)
3104/D445
2909/D2270
2592/D92
12937/D6304
7120/D665
-/D2983
-/D2893
6247/D892
-/- visual
-/D2711
(Procedimento
B)
2160/D130
14635-
1/D5182
Reportar1)
Reportar1)8590
150000
180 200
6 8 10 15 Reportar1)
300 Reportar1)
Seq. I 50/0
Seq. II 50/0
Seq. III 50/0
Seq. I 75/10
Seq. II 75/10
Seq. III 75/10
Deve ser livre de contaminantes suspensos no momento que for disponibilizado para uso.
2,0 2,0 Reportar1)
1,0 4,0 Reportar1)
80,0 50,0 Reportar1)
Passa
1b
10 12 >12
Propriedade
Método
de teste
ISO/ASTM
Requerimentos
Figura 6.25
ANSI/AGMA 9005-E02
Performance mínima requerida para óleos de extrema pressão (EP)
37
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R
Fundamentos de Lubrificação
6.9 Especificações DIN para óleos industriais
DIN 51 502
Essa especificação classifica os óleos por aplicação através de um conjunto de letras.
Essa especificação define apenas as aplicações dos produtos. Ela não define o nível de performance dos lubrifi-
cantes. Os limites físico-químicos são definidos para cada aplicação em especificações a parte detalhadas nesse
capítulo. Por exemplo, a especificação DIN 51502 define que óleos HL, HLP e HVLP são para sistemas hidráulicos
e a especificação 51 542 define os ensaios que os óleos precisam passar para serem classificados como Part 1 HL,
Part 2 HLP e Part 3 HVLP.
Lubrificantes Especiais e Industriais
Consiste de três partes: aplicação principal, aditivos especiais (tabela 2) e grau de viscosidade ISO.
Os códigos alfabéticos iniciais, indicando a aplicação principal para óleos minerais ou fluidos sintéticos, são
definidos na lista abaixo:
AN Óleos minerais para aplicações acima de 500C
BA Óleos betuminosos, 16 a 36 cSt. a 1000C (DIN 51 501)
BB Óleos betuminosos, 49 a 114 cSt. a 1000C (DIN 51 501)
BC Óleos betuminosos, 225 a 500 cSt. a 1000C (DIN 51 501)
C Sistemas circulatórios, óleos minerais (DIN 51 517 Part 1)
CL Sistemas circulatórios, óleos R&O (DIN 51 517 Part 2)
CLP Sistemas circulatórios, óleos EP (DIN 51 517 Part 3)
CG Guias de barramentos
D Ferramentas Pneumáticas
E Ester Orgânico
F Óleos para filtros de ar
FK Fluidos “Perflourinated”
FS Óleos Desmoldantes
G (Ver Graxas)
HC Hidrocarbonetos Sintéticos
HD (Ver Automotivo)
HYP (Ver Automotivo)
HFAE Fluido Hidráulico resistente ao fogo, emulsão de óleo em água (DIN 24 320)
HFAS Fluido Hidráulico resistente ao fogo, base água
HFB Fluido Hidráulico resistente ao fogo, água em óleo
HFC Fluido Hidráulico resistente ao fogo, polímero aquoso
HFDR Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HFDS Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
38
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R
Fundamentos de Lubrificação
HFDT Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HFDU Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HL Óleos Hidráulicos, R&O (DIN 51 524 Part 1)
HLP Óleos Hidráulicos, Antidesgaste (DIN 51 524 Part 2)
HVLP Óleos Hidráulicos, Antidesgaste e alto IV (DIN 51 524 Part 3)
JÁ Óleo Isolante
IB Óleo Isolante
K (Para todos “K”, exceto “KA” e “KC”, ver Graxas)
KA Óleos para refrigeração, refrigerante amônia (DIN 51 503)
KC Óleos para refrigeração, hidrocarbonetos halogenados (DIN 51 503)
L Óleos para tratamento térmico
M (Ver Graxas)
O (Ver Graxas)
PG Fluidos poliglicois
PH Ácidos fosfóricos Ésteres
Q Óleos para transferência de calor (DIN 51 522)
R Óleos protetivos
S CoolantsSI Óleos siliconados
TD Óleos para turbinas (DIN 51 515 Part 1)
VB Óleos para compressor, sem aditivos, máx. 1400C temperatura de descarga
(DIN 51 506)
VBL Óleos para compressor, com aditivos, máx. 1400C temperatura de descarga
(DIN 51 506)
VC Óleos para Compressor, sem aditivos, máx. 1600C temperatura de descarga para
sistema com reservatório ou tubulação (DIN 51 506)
VCL Óleos para Compressor, com aditivos, máx. 1600C temperatura de descarga para
sistema com reservatório ou tubulação. (DIN 51 506)
VDL Óleos para Compressor, com aditivos, máx 2200C temperatura de descarga
(DIN 51 506)
W Óleos para Mancais Siderúrgicos
ZA Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
ZB Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
ZD Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
X Outros Fluidos Sintéticos
39
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R
Fundamentos de Lubrificação
Os códigos mostrados a seguir indicam aditivos especiais empregados.
Note que, em algumas das categorias acima, o “aditivo especial” já é incluído, por exemplo: CLP = óleo de
circulação ou “L” e “P”, abaixo.
D Aditivos Detergentes (exemplo: em óleos hidráulicos HLPD)
E Emulsificantes em Água (exemplo: SE fluidos refrigerantes miscíveis em água)
F Aditivos Sólidos (exemplo: grafite, disulfeto de molibdênio)
L Inibidores de Ferrugem e Oxidação
P Aditivos Antifricção e Antidesgaste
M Óleos refrigerantes minerais miscíveis em água (exemplo: SEM)
S Óleos refrigerantes sintéticos miscíveis em água (exemplo: SES)
V Lubrificantes diluídos com solventes
Figura 6.26
DIN 51 501
Esta especificação descreve óleos minerais puros para aplicação por perda ou uso em temperaturas de operação
de até 500C.
Os óleos são classificados em faixas de viscosidades de 5 a 680 cSt a 400C.
Os óleos que atendem esta especificação são classificados DIN 51 501L e DIN 51 501NA.
DIN 51 503
Esta especificação descreve requerimentos de óleos de refrigeração usados em compressores de refrigeração
que utilizem amônia ou hidrocarbonetos halogenados (R12, R22 ou R14) como refrigerante.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 503KA possuem faixas de viscosidades de 15 a 68 cSt a 400C e são
utilizados em compressores de amônia.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 503KC possuem faixas de viscosidades de 22 a 100 cSt a 400C e são
utilizados em compressores de hidrocarbonetos halogenados.
DIN 51 506
Esta especificação descreve óleos minerais com aditivos inibidores de oxidação para uso em compressores
recíprocos.
Os óleos são classificados em cinco faixas de viscosidades e por faixa de temperatura de descarga.
DIN 51 506VB e DIN 51 506VBL - para temperatura máxima de compressão de até 1400C.
DIN 51 506VC e DIN 51 506VCL - para temperatura máxima de compressão de 160 a 2200C e sistemas com
reservatório.
DIN 51 506VD-L - para temperatura máxima de compressão de até 2200C.
DIN 51 515 Part 1
Esta especificação descreve óleos para lubrificação de turbinas a vapor, turbinas a gás, máquinas elétricas e em
máquinas acopladas a turbinas a vapor tais como geradores, compressores e bombas.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 515TD possuem faixas de viscosidades de 32 a 100 cSt a 400C.
40
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R
Fundamentos de Lubrificação
DIN 51 517 Part 1
Esta especificação descreve as exigências mínimas de óleos minerais sem aditivos e estáveis a oxidação para
lubrificação de rolamentos e engrenagens.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 1C possuem faixas de viscosidades de 7 a 680 cSt a 400C.
DIN 51 517 Part 2
Esta especificação descreve as exigências mínimas de óleos que contenham aditivos para melhorar a proteção a
corrosão e aumentar a resistência à oxidação, utilizados em rolamentos e engrenagens.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 2 CL possuem faixas de viscosidades de 5 a 460 cSt a 400C.
DIN 51 517 Part 3
Esta especificação descreve óleos que contenham aditivos de extrema pressão (EP) para lubrificação de
engrenagens.
Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 3 CLP possuem faixas de viscosidades de 46 a 680
cSt a 400C.
Os óleos desta especificação devem passar no estágio 12 em um ensaio de performance de engrenagens
conhecido como FZG, denominado DIN 51 354 Part 2.
DIN 51 522
Esta especificação descreve os requerimentos, testes e procedimentos para óleos minerais novos de base hidro-
carboneto de transferência de calor.
Esses óleos recebem a denominação DIN 51 522Q.
DIN 51 524 Part 1
Esta especificação descreve óleos hidráulicos que podem suportar o stress altamente térmico e conter os ingre-
dientes que melhoram a proteção e a resistência à oxidação.
Os óleos descritos por este padrão têm uma escala da viscosidade de 10 a 100 cSt a 40°C e são denominados DIN
51 524 Part 1 HL.
DIN 51 524 Part 2
Esta especificação descreve óleos hidráulicos que se encontram com todas as exigências da DIN 51 524
Part 1, além de conter aditivos para se encontrar com um nível elevado do desempenho anti-wear em
testes específicos.
Os óleos descritos por este padrão têm uma escala da viscosidade de 10 a 100 cSt a 40°C e são denominados DIN
51 524 Part 2 HLP.
DIN 51 593
Esta especificação determina a estabilidade de óleos para compressores de refrigeração. Os refrigerantes tais
como hidrocarbonetos e o dióxido de enxofre halogenado reagem com o óleo e este conduz à formação de
produtos ácidos da reação. A resistência refrigerante de um óleo é o tempo que decorre sob as condições de
teste antes da formação dos primeiros produtos da reação dados a forma do refrigerante.
Este teste é conhecido também como Philips Test.
41
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R
Fundamentos de Lubrificação
DIN 51354 Part 2 (FZG Test)
Esta especificação avalia a capacidade dos óleos usados para lubrificação de engrenagem. O teste FZG de
engrenagem é realizado com o funcionamento especial das rodas da engrenagem no lubrificante em uma
velocidade constante por um período predeterminado em um sistema de lubrificação submersa. São controladas
a temperatura inicial do óleo e a carga aplicada aos dentes da engrenagem. Durante cada estágio de carga, os
flancos dos dentes da engrenagem são inspecionados e os danos são comparados com as avaliações padrão.
6.10 Classificaçoes de fabricantes industriais
Abaixo tabela comparativa entre as especificações dos principais fabricantes de bombas hidráulicas e as especi-
ficações DIN 51524 Parte 2.
TESTES DE BOMBAS
Denison T-5D (de palheta) (2500 psi, 2400 rpm, 2100F) Passa - Passa - - - - - -
Denison P-46 (pistão) (5000 psi, 2400 rpm, 2100F), Passa Passa - - - - - - -
Vickers 35VQ-25 (palheta) (3000 psi, 2400 rpm, 2200F)
Perda de peso do anel (mg) - - - 75 - - - - -
Perda de peso da palheta (mg) - - - 15 - - - - -
Perda de peso total de anel e palheta (mg) - - - 90 - - - - -
Vickers V-140C (palheta) (2000 psi, 1200 rpm, 1750F)
Perda de peso total de anel e palheta (mg), máx - - - - 50 50 50 50 150 (a)
TESTES DE OXIDAÇÃO
Oxidação do óleo (ASTM D 493) tempo para 2,0 NMA 1000 (b) 1000 - - - - -
(h), mín.
Teste de Borra de 1000h (ASTM D4310)
NMA (mg KOH), máx 2 - 2 - - - - - 2
NMA (mg KOH), acréscimo - 0,2 - - - - - - -
Borra insolúvel (mg), máx 200 100 400 - - - - - -
Total de cobre (mg), máx 50 - 200 - - - - - -
Total de ferro (mg), máx 50 - 100 - - - - - -
TESTES DE DEMULSIBILIDADE
(ASTM D1401, 1300F, ISO VG 32/46) tempo de - - - (b) (b) - - - 40
separação, min , máx
(ASTM D1401, 1300F, ISO VG 68) tempo de (b) (b) 60
separação , min, máx.
TESTES DE FERRUGEM
ASTM D 665 - Método A – com água destilada Passa Passa Passa (b) (b) Passa Passa Passa -
ASTM D 655 - Método B – com água do mar sintética Passa Passa Passa (b) (b) -- - Passa
TESTES DE ESTABILIDADE HIDROLÍTICA
Estabilidade Hidrolítica (ASTM D 2619)
NNA (mg KOH), máx 4,0 - 6,0 - - - - - -
Perda de cobre em peso (mg/cm2), máx 0,2 - 0,5 - - - - - -
HF-O HF-1 HF-2 M-2950-S I-286-S P-68 P-69 P-70 Parte 2
Denison Vickers Cincinnati Milacron DIN
51524TESTES
42
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R
Fundamentos de Lubrificação
TESTES DE ESTABILIDADE TÉRMICA
Cincinnati Milacron (168 h, 2750F)
Aumento de viscosidade (%), máx - - - - - 5 5 5 -
Variação no número de neutralização (%), máx. - - - - - 50 50 50 -
Borra (mg/100 ml), máx 100 - - - - 25 25 25 -
Perda de cobre em peso (mg), máx 10 - - - - 5 5 5 -
Aparência da lâmina de cobre Reportar - - - - - - - -
Aparência da lâmina de ferro - - - - - Sem descoloração -
TESTES DE FILTRABILIDADE
FILTRABILIDADE (Denison TP 02100)
Método A – sem água (s) máx 600 - - - - - - - -
Método B – com 2% água (s) máx 1200 - - - - - - - -
TESTES DE ESPUMA
ESPUMA (ASTM D 892) após 10 min 0 0 0 - - - - - 0
TESTES DE RESISTÊNCIA A CARGA
FZG (DIN 51354, Parte 2), mín - - - - - - - - 10
TESTES DE RESISTÊNCIA A CORROSÃO
LÂMINA DE COBRE (ASTM D 130, 3 h, 1000C), máx - - - - - - - - 2
TESTES DE VELOCIDADE DE SEPARAÇÃO DE AR
Separação de ar (DIN 51381) tempo (min)
ISO VG 46/68, máx - - - - - - - - 10
ISO VG 32, máx - - - - - - - - 5
TESTES DE COMPATIBILIDADE COM SELOS
Comportamento dos selos (DIN 53538, Parte 1)
Volume de mudança (%)
ISO VG 32/46 - - - - - - - - 0 a 12
ISO VG 68 - - - - - - - - 0 a 10
Mudança na dureza (%)
ISO VG 32/46 - - - - - - - - 0 a -7
ISO VG 68 - - - - - - - - 0 a -6
TESTES DE VISCOSIDADE
Viscosidade (cSt) a 400C (ASTM D88) - - - - - 32 68 46 -
Valor mínimo p/ índice de viscosidade (ASTM D567) 90 90 90 - - 90 90 90 -
(a) O teste em bomba V105C10 também é válido para aprovação.
(b) Uma evidência de performance satisfatória é requerida, mas não há um teste especificado.
Figura 6.27
43
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R
Fundamentos de Lubrificação
7 Graxas lubrificantes
Uma graxa lubrificante pode ser definida como um material sólido a semi-sólido, constituindo de um agente
espessante (sabão metálico) disperso num lubrificante líquido (óleo). O lubrificante líquido, que em geral
compõe 70 a 95% em peso da graxa acabada, proporciona a lubrificação propriamente dita, enquanto o espessan-
te oferece uma consistência semelhante ao gel para manter o lubrificante líquido no lugar. Muitas vezes,
acrescenta-se aditivos para intensificar certas propriedades a graxa. Devido a sua consistência semelhante ao gel,
prefere-se as graxas em lugar dos óleos em aplicações onde ocorreria um vazamento de óleo, onde a ação de
vedação natural da graxa é necessária ou onde é requerida a espessura extra da película da graxa.
Em geral, quase todas as graxas amolecem em serviço, porém recuperam sua consistência original quando
deixadas em repouso.
7.1 Definição
A graxa é fabricada formando-se o sabão em presença do óleo. São três os processos para fabricar graxa:
• Processo de Tacho – por tradição, a fabricação de graxas tem sido feita na forma de um processo de
bateladas realizado em grandes tachos. As capacidades destes tachos variam de 4500 kg a 22600 kg.
• Processo Contactor – este processo é muito parecido com o de tacho, com a vantagem de reduzir enorme-
mente o tempo de fabricação das graxas.
• Processo Contínuo – este processo nasceu em meados dos anos 60, é compacto e versátil, oferecen-
do vantagens sobre o processo de bateladas, como sua homogeneidade e estabilidade ao cisalhamento.
É patente da Texaco.
7.2 Aplicação de Graxa
Onde usar a graxa?
• Onde o óleo não pode ser contido ou vaza com facilidade;
• Onde existem dificuldades e condições inseguras para realizar a relubrificação;
• Onde o lubrificante deve ter também a função de vedar;
• Onde o projeto da máquina especifica a utilização de graxa;
• Onde o tempo de relubrificação for reduzido;
• Onde se quer reduzir a freqüência de lubrificação;
• Onde existem equipamentos com lubrificação intermitente;
• Onde é importante a redução de ruídos;
• Onde existem condições extremas de altas temperaturas, altas pressões, cargas de choque e baixas veloci-
dades com cargas elevadas.
7.3 Fabricação
44
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R
Fundamentos de Lubrificação
= Componentes
= Processo
= Produto
Ácido Graxo
Óleo Básico
Álcali
Aditivos
Óleo Básico
Graxa
Saponificação
(Unidade Contínua de Graxa ou Tacho) Sabão Metálico
Figura 7.1
As graxas são diferenciadas quanto à natureza do espessante. Existe uma grande variedade de espessantes,
dentre os quais, destacam-se sabões metálicos, argilas tratadas, polímeros de uréia e outros, sendo que cerca de
90% dos casos os espessantes empregados são sabões metálicos.
Quanto à natureza do sabão metálico, as graxas classificam-se da seguinte forma:
• Graxas à base de sabão de Cálcio – bastante aderentes, são indicadas para uso em peças que trabalham em
contato com água. Não são indicadas para utilização em temperaturas superiores a 800C.
• Graxas à base de sabão de Sódio – recomendadas para mancais planos e rolamentos que trabalham a altas
velocidades e temperaturas elevadas (até 1200C) e, ocasionalmente, em engrenagens. É desaconselhável o
seu uso em presença de umidade, pois o sabão é solúvel em água.
• Graxas à base de sabão de Alumínio – são indicadas para uso onde o principal requisito seja a característica
de aderência da graxa, proporcionando boa proteção contra a ferrugem e resistência à lavagem por água. Não
resiste a temperaturas elevadas.
• Graxas à base de sabão de Lítio – são bastante aderentes e relativamente insolúveis em água, substituindo,
em aplicações convencionais, muito bem as graxas de Cálcio e Sódio, sendo, portanto, de aplicações múlti-
plas. Possuem grande estabilidade mecânica e alto ponto de gota, sendo de fácil aplicação por meio de
pistolas e sistemas centralizados de lubrificação.
• Graxas à base de sabão Complexo – sabão complexo é aquele, em que a fibra do sabão é formada pela co-
cristalização de um sabão normal (Cálcio, Sódio, Alumínio ou Lítio) e um agente complexo, como: ácido
acético, lático, etc. Esse tipo de graxa apresenta como característica principal um elevado ponto de gota.
7.4 Tipos de Graxas
45
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R
Fundamentos de Lubrificação
• Graxas espessadas sem sabão – são as que utilizam espessantes químicos inorgânicos ou orgânicos disper-
sos no óleo. Esses tipos de espessantes não são feitos com álcali metálico como os usados nas graxas espessa-
das com sabão. Exemplos: poliuréia e argila orgânica. São utilizadas visando o aproveitamento de suas caracte-
rísticas especiais como descrito adiante.
As observações feitas acima servem apenas como primeira orientação do usuário. Outras características da graxa,
como sua consistência e seus aditivos, são de extrema importância na seleção do tipo de graxa a ser usado.
Graxas à base de sabão metálico simples
Espessante Temperatura Máxima Resistência à Água Aplicações Típicas
de Uso Prolongado
Cálcio 800C Alta Resistência (repele) Mancais sujeitos
a umidade
Sódio 1200C Fraca (emulsiona)
Equipamentos
Industriais antigos
com lubrificação
freqüente
Alumínio 800C Boa Resistência
Mancais de baixa
rotação, aplicações
com umidade.
Uso decrescente
Lítio 1400C Boa Resistência Aplicações automotivas
e industriais
Figura 7.2 a
Graxas à base de sabão metálico complexo
Espessante Temperatura Máxima Resistência à Água Aplicações Típicas
de Uso Prolongado
Cálcio 1750C Alta Resistência (repele)