Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 1/30 COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS AULA 2 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 2/30 Prof. Flávio Rodrigues CONVERSA INICIAL LUBRIFICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA Os automóveis têm sofrido grande evolução técnica, desde os primeiros modelos produzidos. Os motores estão cada vez mais econômicos, com menor cilindrada, com mais potência e com gerenciamento eletrônico do seu funcionamento. Isso também tem ocorrido com os lubrificantes de uso automotivo, utilizados nos motores de combustão interna. Se antes, nos primeiros motores fabricados no início de 1900, a função de um lubrificante era ter uma película de lubrificação espessa para evitar o atrito metal com metal, hoje esse fluido precisa manter a pressão de trabalho no sistema, assim como conservar as partes internas do motor limpas, além de outras funções. TEMA 1 – LUBRIFICANTES 1.1 INTRODUÇÃO São substâncias que se interpõem entre superfícies metálicas em movimento, formando uma camada protetora, como se fosse uma película que evita ou minimiza o contato direto delas, reduzindo o desgaste e a geração de calor. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 3/30 Os lubrificantes automotivos são um conjunto sofisticado de óleos básicos refinados (destilados) com aditivos de alta performance. Basicamente dividem-se em óleos e graxas. 1.2 TIPOS DE ÓLEOS 1.2.1 MINERAIS São os óleos básicos derivados da destilação fracionada do petróleo. 1.2.2 GRAXOS Apresentam origem animal (óleo de baleia) ou vegetal (óleo de mamona). Com o tempo de uso tornam-se ácidos e corrosivos, pois oxidam e perdem suas propriedades rapidamente. Têm uso mais restrito, alto custo de produção, mas tem boa aderência às superfícies metálicas. 1.2.3 SINTÉTICOS Desenvolvidos em laboratório, utilizando os produtos do refino do petróleo (moléculas de hidrocarbonetos). Apresentam um aprimoramento técnico maior, atendendo condições especiais de operação de determinadas máquinas e motores, em que se exija lubrificantes que resistam a condições críticas de temperatura, pressão ou velocidade. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 4/30 O óleo “sintético” passa por manipulação, por meio de reações químicas, para se tornar mais aprimorado que os minerais. O produto final tem maior durabilidade, pois tem uma estrutura molecular mais homogênea. Por ter um processo de industrialização mais complexo, apresenta custo mais alto. 1.2.4 GRAXAS São lubrificantes pastosos formulados a partir de uma mistura de óleos minerais ou sintéticos e sabões, tais como lítio, cálcio, sódio e outros. O tipo de sabão determina a textura e a aplicação da graxa. Esse tipo de lubrificante é utilizado onde não há a possibilidade da aplicação do óleo ou em locais de difícil acesso e que requerem uma lubrificação por períodos mais longos. Nos automóveis são utilizadas em rolamentos de roda, alguns componentes de suspensão e em veículos usados no fora de estrada, para a lubrificação do chassi. 1.3 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO MOTOR A parte inferior do motor chamada de cárter, serve como reservatório de óleo, sendo sua quantidade verificada pela vareta de nível (sempre quando o motor estiver parado). Uma bomba de óleo de engrenagens, situada no cárter, capta o óleo e fornece sob pressão para as peças móveis do motor como os mancais das árvores 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 5/30 de manivelas (virabrequim), bronzinas de biela, pinos de pistão, paredes dos cilindros, comando de válvulas, tuchos e balancins. Nos motores de elevado desempenho existe um injetor de óleo para o resfriamento da parte interna do pistão. Na sucção da bomba de óleo, existe uma peneira que realiza uma filtragem grosseira do óleo, posteriormente o lubrificante é enviado ao filtro de óleo para então fornecê-lo já filtrado as partes internas do motor. Figura 1 – Circuito percorrido pelo lubrificante no interior do motor Crédito: Udaix/Shutterstock. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 6/30 Geralmente, o sistema de lubrificação de um motor combina os circuitos de lubrificação forçada e também a lubrificação por salpico. Lubrificação forçada: é feita por meio da utilização da bomba de óleo que cria pressão no sistema, empurrando o óleo da parte superior do motor. Uma vez na parte superior do motor, no comando de válvulas, por exemplo, o lubrificante cai por gravidade, por meio de dutos apropriados no bloco do motor. Lubrificação por salpico: o lubrificante contido num recipiente (cárter) é pulverizado nas peças móveis. Geralmente o virabrequim, que tem movimento de rotação, apresenta alguns ressaltos que ao entrar em contato com o reservatório de óleo, e o distribui em todo o sistema. É uma forma de lubrificação recomendada para motores pequenos, por exemplo, cortadores de grama e motores de popa do barco, mas não para motores de automóveis (em que ocorre uma combinação dos dois modos de lubrificação). 1.4 COMPONENTES DO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO DO MOTOR Cárter: reservatório de óleo que fica na parte de baixo do motor, similar a uma bacia para acomodar o óleo lubrificante. Pode ser feito de aço estampado ou alumínio. Bomba de óleo (peneira): geralmente é constituída de duas engrenagens que giram em sentidos opostos, o movimento do virabrequim da rotação à bomba. O lubrificante é sugado por meio da peneira e passa sob pressão entre os dentes das engrenagens e o corpo da bomba. A pressão criada pela bomba 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 7/30 varia de 4 bar (momento da partida do motor) até aproximadamente 2 bar. Dependendo do motor a bomba pode ser feita de alumínio, aço ou ferro fundido na constituição dos seus componentes. Filtro de óleo: tem a função de limpar o óleo, retirando resíduos da combustão, oxidação e partículas metálicas geradas do movimento das peças móveis do motor (desgaste natural), para que esse fluido não circule no restante do motor levando impurezas. Sem a filtragem correta, um resíduo pode vir a entupir um canal de lubrificação, prejudicando o motor. Vareta indicadora nível do óleo: tem a função de indicar em suas marcas como está o nível de óleo do motor. O óleo que está no motor deve estar dentro de um nível máximo e mínimo, indicado na vareta, para que o motor possa trabalhar dentro de uma pressão adequada e haver lubrificação correta no sistema. Canais de lubrificação do motor: ficam localizados no bloco do motor, em que o óleo circula entre os dutos, subindo sob pressão da bomba e descendo por gravidade. Figura 2 – Vareta de óleo do motor, mostrando a marca mínima e a máxima. Neste caso, o veículo está com a quantidade correta de lubrificante 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 8/30 Crédito: Jorge Donoso/Shutterstock. TEMA 2 – REQUISITOS DE USO DOS LUBRIFICANTES 2.1 INTRODUÇÃO Para desempenhar corretamente a função de lubrificar o motor, o óleo precisa atender, na sua formulação, uma série de requisitos básicos. O fluido vai trabalhar em um ambiente com altas temperaturas, muitas peças móveis, resíduos de combustão e partículas metálicas. 2.2 FUNÇÕES DO LUBRIFICANTE NO MOTOR 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 9/30 2.2.1 REDUZIR O ATRITO (FRICÇÃO) O atrito é uma força contrária ao movimento de um corpo. A “força de atrito” está presente em duas superfícies em contato uma com a outrae em movimento, roçando uma na outra. A força de atrito se apresenta de duas formas, que são o atrito estático e cinético. Se existe força atuando em um corpo, mas ele não se move, o atrito é denominado estático, quando existe força atuando num corpo e ele se move, o atrito é denominado cinético. Quando duas superfícies estão em contato uma com a outra, sem lubrificação entre elas, ocorrerá um desgaste. Então, se for utilizado um lubrificante com a viscosidade adequada, o atrito entre essas superfícies pode ser reduzido e o desgaste pode ser evitado ou minimizado. Nesse caso o óleo lubrificante forma uma fina película entre as superfícies móveis. 2.2.2 MANTER AS PARTES INTERNAS DO MOTOR LIMPAS Dentro do motor há a formação de muitos resíduos da combustão (queima do combustível na câmara de combustão), em que é gerado carbono. O motor é projetado para ter uma vida útil longa, mas não eterna. Isso significa que há um desgaste pequeno e gradual de algumas peças móveis como bronzinas de biela, mancal, virabrequim e outras. Esse desgaste gera “limalhas” ou micropartículas de material metálico. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 10/30 Então o resíduo de carbono e metálico não podem se acumular em um canal de lubrificação, arrefecimento do bloco do motor ou até na bomba de óleo, pois em caso de entupimento os danos as partes internas do motor seriam muito grandes. O óleo lubrificante deve ser um receptor de contaminantes, as partículas (resíduos) devem ficar em suspensão no lubrificante, assim não haverá acúmulos no motor. Quando no prazo correto for realizada a troca de óleo do motor, esse material é eliminado junto. 2.2.3 REFRIGERAÇÃO Todos os motores de combustão interna têm um sistema de arrefecimento que é composto por uma bomba d’água, mangueiras, válvula termostática e o radiador. O fluido básico utilizado é a água com aditivos (etileno glicol). Mas o lubrificante também auxilia no processo de refrigeração das peças internas do motor. Dentro do motor, durante o funcionamento, o calor é transferido para o óleo por meio do atrito (contato) de vários componentes (peças móveis), então o lubrificante ajuda na refrigeração do equipamento. 2.2.4 PROTEÇÃO CONTRA A FERRUGEM/OXIDAÇÃO 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 11/30 Quando o motor está desligado, com temperatura ambiente mais baixa, há a formação de umidade dentro dele. Essa umidade pode formar ferrugem nas paredes internas do motor. Para evitar isso o lubrificante vem com aditivos que protegem contra ferrugem de algumas peças do interior do motor. 2.2.5 PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO Um dos componentes que se encontram nos hidrocarbonetos derivados do petróleo é o enxofre (SO3). Por mais que se tente reduzi-lo nos combustíveis e até nos lubrificantes, sempre temos um percentual pequeno dele. No resíduo da combustão, a queima do combustível, o resíduo de enxofre misturado com a água (H2O) da umidade pode formar ácidos corrosivos (H2O + SO3 = H2SO4). Então o lubrificante vem com um aditivo que protege as superfícies metálicas contra o ataque corrosivo. 2.2.6 VEDAÇÃO Nos motores, deve evitar a fuga de gases da câmara de combustão. A vedação do lubrificante no motor é necessária na área dos anéis do pistão, quando este se encontra no ponto morto superior. O lubrificante deve ajudar a reduzir o desgaste dos anéis, e não deve contribuir para formação de depósitos nas ranhuras dos anéis. 2.2.7 SUPORTAR ALTAS TEMPERATURAS 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 12/30 O óleo lubrificante deve suportar altas temperaturas geradas no motor, devido ao processo de combustão, sem se decompor ou romper a película de lubrificação. 2.2.8 MANTER A FLUIDEZ EM BAIXAS TEMPERATURAS Em locais com o clima muito frio, em que cai neve, os veículos podem apresentar dificuldades na partida a frio. Então o lubrificante, nessas condições extremas de tempo, não pode virar uma “pasta” ou solidificar, ele deve se manter líquido e fluir pela bomba de óleo quando o motor é ligado. 2.2.9 EVITAR A FORMAÇÃO DE ESPUMA O motor possui muitas partes móveis que movimentos alternativos e de rotação, então o óleo é constantemente agitado com o ar. Nesse caso há a formação de espuma, bolhas de ar que não estouram rapidamente. Onde temos bolhas de ar, não há película de lubrificação. A espuma pode até prejudicar o arrefecimento do motor, então poderá haver desgaste prematuro dele. O lubrificante deve ter aditivos que evitem a formação de espuma dentro do motor. 2.2.10 FACILITAR A PARTIDA A FRIO DO MOTOR 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 13/30 O lubrificante deve sempre manter uma película de proteção que evite o atrito quando o motor for ligado. Neste momento o óleo ainda não está circulando por toda a parte interna do motor, então o lubrificante deve manter estas peças com uma fina película de lubrificação. O óleo deve também apresentar facilidade em ser bombeado quando se liga um motor que ainda está frio. Figura 3 – Colocação de óleo no motor de um automóvel Crédito: Ensuper/Shutterstock. TEMA 3 – CARACTERÍSTICAS DOS LUBRIFICANTES 3.1 INTRODUÇÃO Existem muitos termos e conceitos aplicados aos lubrificantes que precisamos entender. Conceitos de viscosidade, pontos de fluidez e fulgor e outros que vamos comentar cada vez mais nesta aula. 3.2 CARACTERÍSTICAS 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 14/30 3.2.1 VISCOSIDADE É a propriedade mais importante dos óleos lubrificantes, podendo ser definida como a resistência do fluido ao escoamento. Um óleo mais viscoso é popularmente considerado mais “grosso”, já um menos viscoso é mais “aguado”. A viscosidade é medida em laboratório por meio do emprego de aparelhos chamados de viscosímetros, que possuem canais capilares ou orifícios graduados, próprios para restringir o fluxo de líquidos. Os viscosímetros mais utilizados no Brasil são do tipo Saybolt e Cinemático. Existem outros modelos como Engler (Alemanha) e Redwood (Inglaterra), de construção similar ao Saybolt, mas que não será objeto de nosso estudo. O viscosímetro mais utilizado nas refinarias e nos laboratórios é o Cinemático, que é constituído por um tubo capilar de vidro com diâmetro determinado para cada faixa de viscosidade. O valor da viscosidade é encontrado multiplicando-se o tempo de escoamento do líquido entre dois traços de referência por uma constante K vinculada ao diâmetro capilar (tubo). A viscosidade cinemática é uma referência de uso mundial para a classificação de lubrificante de vários tipos. Seu resultado é expresso em “centistokes” (cSt) que é igual a cm²/seg. A temperatura dos testes varia entre 20°C (considerada temperatura ambiente), 40°C ou até 100°C. Importante observar que a variação de temperatura influencia diretamente na viscosidade do fluido. Por exemplo, determinado óleo vai ter uma viscosidade alta a 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 15/30 0°C, mas em uma temperatura de 100°C a viscosidade vai tender a cair, o fluido vai ficar mais “fino”. Quando um fabricante produz um óleo para ser usado em um motor de combustão interna ele deve sempre levar em consideração a variação da viscosidade, em função da temperatura, mas dentro de limites máximos e mínimos que permitam o funcionamento normal do equipamento. Figura 4 – Viscosímetro Cinemático, em que é medido em cSt o tempo que o fluido leva para descer do ponto “a” ao ponto “b” Crédito: Tersetki/Shutterstock. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 16/30 Na escolha de um óleo, a viscosidade é um fator importante e éinfluenciada por diversas condições de aplicação tais como: Velocidade: quanto maior a rotação de trabalho de um motor, menor deve ser a viscosidade, para facilitar o movimento das peças. Pressão: quanto maior for a carga, maior deverá ser a viscosidade, para poder suportá-la, e assim evitar o rompimento da película. Citando como exemplo os motores de veículos pesados, caminhões para transporte de grandes cargas ou máquinas. Temperatura: quando a temperatura do óleo aumenta, ele se torna mais fino. Com a diminuição da temperatura, o óleo se torna mais grosso (viscoso). Para se ter uma lubrificação adequada e evitar o rompimento da película, é preciso ter um óleo mais viscoso para trabalhar em altas temperaturas de operação e menos viscoso em baixas temperaturas. Folgas: motores que apresentam menores folgas entre as peças exigem um óleo de menor viscosidade. Acabamento: as peças com melhor acabamento, usinagem de precisão, exigem óleos de menor viscosidade. O estudo da viscosidade deve ser feito por técnicos especializados, já que certas situações necessitam de óleos de alta viscosidade, já outras precisam de baixa viscosidade. Índice de viscosidade: quando se aquece um líquido, sua viscosidade usualmente decresce, ele se torna mais fluido e oferece menor resistência ao movimento. Ao ser resfriado, ao contrário, ele se encorpa, tornando-se mais viscoso. Esse índice representa o comportamento da viscosidade do óleo ao variar a sua temperatura. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 17/30 Quanto mais alto é o índice, mais estável é a sua viscosidade. O óleo sofre uma variação menor de viscosidade quando a temperatura varia muito. Logo se observou que, de acordo com a natureza do petróleo de origem (parafínico ou naftênico), esse fenômeno ocorria em intensidade diferente, ou seja, a alteração da viscosidade para uma mesma diferença de temperatura era maior nos básicos naftênicos que nos parafínicos. Os óleos de base parafínica tem maior “índice de viscosidade”! O óleo “monoviscoso”, que tem uma viscosidade para ser usada em clima quente ou somente no frio, apresenta maior variação na viscosidade com as mudanças de temperatura. Já os óleos “multiviscosos” sempre têm a viscosidade adequada, independentemente das oscilações térmicas. Ponto de fulgor: é a temperatura na qual uma amostra de óleo desprende vapores, quando aquecida, em proporções suficientes para se formar uma mistura inflamável com o ar, em caso de haver uma chama ou centelha. O ponto de fulgor é muito importante em um lubrificante quando se avalia motores e equipamentos que serão utilizados em navios embarcados ou aeronaves. Esse é um fator a ser avaliado quando se deseja utilizar um óleo com total segurança operacional. Ponto de fluidez: é a temperatura mínima em que o óleo, submetido a um processo de resfriamento, ainda flui. O ponto de fluidez é importante em caso dos lubrificantes utilizados a baixas temperaturas como óleos de compressores de refrigeração. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 18/30 Cor: a cor do óleo não tem relação com qualidade. Os lubrificantes apresentam uma variação de cores decorrente da origem do petróleo, do processo de refinação e da adição de aditivos. O óleo usado escuro indica que está limpando o motor, retendo as impurezas nele, o que é uma das suas funções. Figura 5 – Cor do lubrificante que está sendo retirado do veículo de coloração escura, pois está com os resíduos gerados no motor devido à combustão Crédito: Krupetch/Shutterstock. TEMA 4 – CLASSIFICAÇÃO SAE 4.1 INTRODUÇÃO 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 19/30 Neste Tema vamos definir como os lubrificantes são classificados em relação à viscosidade, assim fica mais fácil recomendar um óleo para determinado automóvel ou caminhão. 4.2 CLASSIFICAÇÃO SAE A SAE (Sociedade dos Engenheiros Automotivos) é a classificação mais antiga para lubrificantes automotivos, tendo sido emitida em 1911. Essa classificação define basicamente faixas de viscosidade cinemática (cSt), não levando em consideração os requisitos de desempenho (aditivação). A classificação SAE é dividida em dois grupos: Lubrificantes de inverno: têm a sua viscosidade medida a baixas temperaturas (°C). Para eles existem as seguintes 0 W (-35°C), 5 W (-30°C), 10 W (-25°C), 15 W (-20°C), 20 W (-15°C) e 25 W (-10°C). Essas temperaturas mínimas são as que o lubrificante apresenta a maior viscosidade, mas apresentando a capacidade de fluir (escoar). A letra “W” vem da palavra “winter”, que em inglês significa inverno. Lubrificantes de verão: a viscosidade é medida a temperatura de 100°C. Para eles existem as seguintes viscosidades que são 20, 30, 40, 50 e 60. Os óleos de verão não são acompanhados de nenhuma letra. A viscosidade dos lubrificantes de verão é sempre maior que a viscosidade dos lubrificantes de inverno, porque as altas temperaturas a viscosidade do óleo 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 20/30 tende a diminuir, ficar muito fino, então precisam ter uma viscosidade inicial maior. Já os lubrificantes de inverno têm uma viscosidade inicial menor, pois no frio o óleo tende a aumentar a viscosidade e isso pode impedir a “partida a frio do motor”. Ao dividir os lubrificantes em dois grupos, a SAE teve a intenção de identificar lubrificantes que trabalhassem em condições de clima rigorosamente frio, mas que pudessem fluir rapidamente para as partes altas do motor. Também identificar lubrificantes que trabalhassem em condições de clima quente sem que eles afinassem tanto em altas temperaturas. 4.3 TABELA SAE Tabela 1 – Viscosidades mínimas dos lubrificantes de inverno e as mínimas e máximas dos lubrificantes de verão CLASSIFICAÇÃO SAE PARA LUBRIFICANTES DE MOTOR GRAU DE TEMPERATURA VISCOSIDADE VISCOSIDADE VISCOSIDADE BOMBEABILIDADE MÍNIMA cSt MÁXIMA cSt 0 W -35 °C 3.8 5 W -30 °C 3.8 10 W -25 °C 4.1 15 W -20 °C 5.6 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 21/30 20 W -15 °C 5.6 25 W -10 °C 9.3 30 9.3 12.5 40 12.5 16.3 50 16.3 21.9 60 21.9 26.1 Fonte: Silva, 2020. A Tabela 1 acima parece incompleta, mas na realidade está correta, pois o que precisamos saber é a viscosidade mínima da partida a frio e a máxima para suportar altas temperaturas. Não precisamos saber qual é a viscosidade máxima dos lubrificantes de inverno. 4.4 ÓLEO MULTIVISCOSO SAE Consideramos os óleos “monoviscosos” os fluidos que são avaliados separadamente, ou somente para inverno como, por exemplo, um SAE 10W ou somente para o verão como um SAE 30. Os óleos “multiviscosos” são uma mistura das características dos dois anteriores (inverno e verão), ou seja, é um lubrificante que pode ser utilizado no motor do automóvel em uma manhã fria em que a temperatura esteja a 0°C, por 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 22/30 exemplo, mas também em uma tarde de 20°C. É muito comum ocorrer essa variação de temperatura durante o dia em alguns estados do Sul do Brasil. Citando como exemplo o lubrificante “multiviscoso” SAE 20W50: 20 W tem a viscosidade mínima de 5.6 cSt a -15°C; 50 tem a viscosidade mínima de 16.3 cSt a 100°C. No Brasil esse lubrificante multiviscoso dificilmente chegará à viscosidade mínima, quando da partida do motor, pois essa temperatura é extremamente baixa para o nosso país, deve ficar maior que 5.6 cSt. Mas, em uma tarde bem quente e com o motor do veículo funcionando, a viscosidade mínima poderá ser de 16.3 cSt. O veículo estará protegido com relação à variação de viscosidade para o dia todo. Já vamos observar um segundo exemplo um lubrificante “multiviscoso” SAE 10W40: 10W tema viscosidade mínima de 4.1 cSt a -25°C. 40 tem a viscosidade mínima de 12.5 cSt a 100°C. Se compararmos com o lubrificante anterior SAE 20W50 com o SAE 10W40, o segundo apresenta uma viscosidade geral menor, tanto para a partida a frio, quanto quando o motor estiver quente. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 23/30 E assim segue a sequência de viscosidades dos lubrificantes, mais utilizados em nossos automóveis; em ordem decrescente temos: 1º 20W50 (mais viscoso); 2º 15W40; 3º 10W30; 4º 5W30; 5º 0w30 (menos viscoso). Há muitos anos utilizavam-se lubrificantes mais viscosos, no caso o 20W50, em motores de concepção mais antiga, nos quais precisava-se de uma película de lubrificação mais espessa. Com a evolução dos motores, a redução de cilindrada e o aumento de rotações, o problema maior é a pressão de óleo, então utilizam-se lubrificantes de menor viscosidade, como o 10W30 ou 5W30. Figuras 6 – Óleos de motor 5 W e 10 W 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 24/30 Crédito: Keith Homan/Shutterstock. TEMA 5 – CLASSIFICAÇÃO API 5.1 INTRODUÇÃO Uma vez escolhida a viscosidade correta do lubrificante, precisamos avaliar a classificação de “aditivação”. Quais aditivos o lubrificante precisa para realizar determinadas tarefas em função da solicitação dos fabricantes? 5.2 API A API (Instituto Americano do Petróleo) é uma sociedade que apareceu por volta de 1940. Nesse período os lubrificantes eram óleos básicos destilados do petróleo com quase nenhum aditivo. Na época da Segunda Guerra Mundial os veículos militares estavam em frentes de batalha no inverno russo e no calor do deserto do Saara, para isso precisavam de lubrificantes que se adaptassem às mais diferentes condições do clima. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 25/30 Enquanto que a SAE cuida da viscosidade do óleo a API é responsável pelas características dos lubrificantes. Essa sociedade dividiu os lubrificantes em dois grupos, um específico para os motores de ignição por centelha (gasolina, álcool e GNV) e outro específico para os motores Diesel. Alguns aditivos precisam de mais concentração em determinado tipo de motor. Citando como exemplo, os motores Diesel, que têm um percentual de enxofre maior do que a gasolina, precisam de uma concentração maior do aditivo “anticorrosivo”. Os lubrificantes para motores Ciclo Otto (ignição por centelha) vêm acompanhado da letra “S” (spark ignition / ignição por vela) em sua designação mais outra letra que indica a evolução do óleo em relação aos aditivos. Os motores Diesel têm a ignição por compressão, o combustível queima devido à pressão do pistão, sem auxílio de vela de ignição. Então os lubrificantes para motores Ciclo Diesel vêm acompanhado da letra “C” (compression ignition / ignição por compressão) em sua designação mais outra letra indicando a evolução. As primeiras classificações estão obsoletas, não são mais usadas, tais como AS, SB, SC, SD e SH. Nos motores Diesel as obsoletas são CA, CB, CD, CE, CF, CF4 e CG4. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 26/30 Em caso de dúvida entre qual lubrificante usar no seu veículo, procure escolher o que possui a categoria mais alta. Por exemplo, em de dúvida entre um óleo categoria SJ e outro SM, escolha o que tiver entre as últimas letras no alfabeto, que nesse caso seria o óleo de categoria SM. As últimas letras do alfabeto indicam um óleo de melhor qualidade. 5.3 TABELA API PARA MOTORES COM IGNIÇÃO POR CENTELHA Quadro 1 – Classificação API para motores Ciclo Otto. As classificações mais atuais são as API SJ, SL, SM, SN e SN Plus CLASSIFICAÇÃO API DE ADITIVAÇÃO PARA MOTORES MOVIDOS A GASOLINA, ÁLCOOL E GNV ESPECIFICAÇÃO SITUAÇÃO ANO DE PROD. VEÍCULOS OBSERVAÇÕES API SA OBSOLETO até 1930 Óleo mineral puro, sem aditivos API SB OBSOLETO até 1950 Para motores a gasolina/serviços leve API SC OBSOLETO 1964-1967 Aditivos contra desgaste e oxidação API SD OBSOLETO 1968-1971 Com maior aditivação que o anterio API SE OBSOLETO 1972-1979 Inibidor de oxidação a lata temperatu API SF OBSOLETO 1980-1988 Aditivos contra “borra”, desgaste e ferru API SG OBSOLETO 1989-1993 Maior proteção a formação de depósit API SH OBSOLETO 1994-1996 Mais melhorias na aditivação em relação API SJ EM USO 1997-2000 Para quase todos os motores atuais 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 27/30 API SL EM USO 2001-2004 Para todos os motores atuais API SM ATUAL 2005-2010 Para todos os motores atuais API SN ATUAL 2010-2011 Proteção para o turbo compressor e alta API SN Plus ATUAL 2011-2017 Nova classificação SN Plus/compatível co Fonte: Silva, 2020. 5.4 TABELA API PARA MOTORES DIESEL Quadro 2 – Classificação API para motores Diesel. Sendo as classificações mais atuais as CH4, CI4, CJ4 e CK4 CLASSIFICAÇÃO API DE ADITIVAÇÃO PARA MOTORES MOVIDOS A DIESEL ESPECIFICAÇÃO SITUAÇÃO ANO DE PROD. VEÍCULOS OBSERVAÇÕES API CA OBSOLETO até 1949 Serviços leves baixo teor enxofre API CB OBSOLETO até 1949 Serviços leves alto teor enxofre API CC OBSOLETO até 1961 Motores Diesel aspirados API CD OBSOLETO até 1965 Serviço pesado e com sobrealimentador API CE OBSOLETO até 1983 Motores turbinados, alta e baixa velocid API CF OBSOLETO até 1990 Prot. desgaste,corrosão teor enxofre maio API CF4 OBSOLETO até 1990 Supera o CE, recomendado pela Caterp API CG4 OBSOLETO até 1997 Diesel com teor de enxofre até 0,5% 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 28/30 API CH4 EM USO até 1999 Substitui os anteriores teor de enxofre at API CI4 EM USO até 2002 Motores com recirculação de gases (E API CJ4 ATUAL 2010 – 2017 Diesel teor de enxofre até 0,05% API CK4 ATUAL 2017 Proteção contra oxidação, perda de visco Fonte: Silva, 2020. Nos últimos anos os motores Diesel, tiveram uma evolução em relação ao combustível que teve uma redução drástica no teor de enxofre. Os novos motores tiveram uma redução grande nas emissões, para atender normas internacionais. Em função disso o lubrificante teve que se mudar, utilizando novos aditivos. 5.4 EVOLUÇÃO DOS LUBRIFICANTES Nos anos 1970 o lubrificante mais comum no mercado era o SAE 20W50, pois os motores na época necessitavam de uma película mais espessa. Com o transcorrer tempo houve uma evolução nos motores e a consequência disso foi o surgimento de lubrificantes com viscosidades cada vez menores. Tabela 2 – Evolução dos motores GERAÇÃO 1970 1990 2020 Cilindrada (L) 4.0 2.0 1.0/1.4 Potência (HP) 80 115 75/120 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 29/30 Rotação (rpm) 5000 6000 7500 Temp. óleo (°C) 90 120 180 Fonte: Silva, 2020. A Tabela 2 acima mostra a evolução dos motores, que antes tinham uma cilindrada maior, trabalhavam em uma rotação menor e tinham uma potência mais baixa se compararmos com os motores de hoje. Nos anos 1990 a cilindrada foi reduzida para 2.0 litros, mas ainda assim o consumo era elevado e a potência gerada era razoável. Mas a preocupação era reduzir o consumo de combustível, e isso só é possível com a diminuição da cilindrada dos motores. Mas o consumidor deseja um automóvel com bom desempenho. Em função disso os projetos de motores elevaram a rotação, a temperatura de trabalho do óleo lubrificante também aumentou, surgiram novos cabeçotes multiválvulas e a utilização de turbocompressores. Nos motores atuais, de baixa cilindrada, o problema não é mais uma película de óleo mais espessa, mas sim pressão de óleo em um sistema que trabalha em altas rotações, chegando até 7.500 RPM. Para atender as novas exigências desses motores passou-se a utilizar lubrificantes com baixaviscosidade. O óleo SAE 20W50, que era uma referência, cada vez menos utilizado, está sendo substituído por lubrificantes SAE 15W40, 10W30, 5W30 e outros. 21/04/2021 UNINTER - COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E ADITIVOS https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 30/30 FINALIZANDO Nesta aula procuramos demonstrar como são obtidos os lubrificantes, os requisitos necessários de desempenho, a utilização nos motores de combustão interna e a classificação destes.
Compartilhar