combustão aula 6

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COMBUSTÍVEIS,
LUBRIFICANTES E
ADITIVOS
AULA 6
 
 
 
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Prof. Flávio Rodrigues
CONVERSA INICIAL
ETANOL, GÁS NATURAL E OUTROS LUBRIFICANTES
AUTOMOTIVOS
Nesta aula vamos abordar sobre outros combustíveis automotivos que são
utilizados no Brasil, como o etanol (álcool) e o gás natural veicular (GNV).
Vamos concluir a aula tratando sobre outros lubrificantes de uso nos
automóveis, como as graxas e os óleos para transmissão e hidráulicos.
TEMA 1 – ETANOL
1.1 INTRODUÇÃO
Na década de 1970 o Brasil ainda era dependente do petróleo vindo de outros
países, grande parte do óleo de pedra era importada. Assim, quando subiam os
preços no mercado internacional, em nosso país a gasolina acompanhava a
tendência, ficando com valor alto.
Nessa mesma época iniciaram-se estudos visando à produção de um
combustível alternativo que substituísse a gasolina de forma parcial. Como nosso
país tem um clima tropical e produção de cana-de-açúcar, a solução foi produzir o
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álcool (etanol) em grande escala. Essa escolha ocorreu pelo fato de que os motores
de combustão interna, quando devidamente regulados, podem utilizar esse
combustível.
1.2 ÁLCOOL
No final dos anos 1970, após muita pesquisa e desenvolvimento, se iniciou a
comercialização de álcool hidratado como alternativa à gasolina. Paralelamente se
incentivou a indústria automobilística a produzir veículos adaptados para esse
combustível. Depois de se conseguir sucesso na utilização desse combustível com
grande consumo, as vendas de veículos a etanol se reduziram significativamente
com a queda dos preços do petróleo em 1985 e a oferta de gasolina mais barata no
mercado.
Assim, durante muitos anos houve uma sucessão de preços variando, ou seja, o
álcool sempre teve um valor mais baixo que a gasolina, mas às vezes a diferença de
preços era tão pequena, que compensava utilizar o combustível destilado de
petróleo. Uma vez que o veículo quando movido a gasolina é mais econômico que
o movido a etanol, em função do poder calorífico e da mistura estequiométrica.
Somente em 2003, após muito desenvolvimento dos motores e dos sistemas
de injeção eletrônica automotiva, foram lançados os veículos “flexíveis”, adaptados
à utilização dos dois combustíveis, em qualquer proporção.
Inicialmente, os veículos “flex” apresentavam um reservatório de gasolina, para
a partida do motor em dias muitos frios, quando se estivesse utilizando o álcool.
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Atualmente, com novos sistemas de gerenciamento eletrônico do motor, esse
pequeno reservatório foi substituído por um sistema de aquecimento de bicos
injetores.
1.3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA
O  etanol  (CH3CH2OH), também conhecido como  álcool etílico ou
simplesmente álcool combustível, é o composto mais conhecido do grupo orgânico
dos álcoois. Ele é caracterizado pela presença de uma hidroxila (OH) diretamente
ligada a um carbono.
O álcool é um biocombustível de origem vegetal, sendo uma fonte renovável
de energia. No Brasil, o etanol é produzido nas usinas e feito a partir da cana-de-
açúcar, por meio da fermentação dos açúcares, hidratação do etileno ou redução a
acetaldeído 12. Esse último processo é utilizado para a fabricação do álcool
utilizado na indústria de bebidas.
O álcool (etanol) é produzido em duas composições, que são o anidro ou
hidratado. O etanol anidro possui teor alcoólico na proporção de 99,3% (massa) e
é composto apenas de álcool etílico, e é utilizado como combustível para veículos
(acrescentado a gasolina em proporções) e matéria-prima para indústria de tintas.
O etanol hidratado é uma mistura de água e álcool, com uma proporção de álcool
de 94,5% (massa) e no máximo 4,9% de água, utilizado como combustível para os
automóveis e as motos e na indústria farmacêutica, de bebidas, química, bem como
na fabricação de produtos de limpeza.
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Figura 1 – Tampa do bocal de abastecimento dos dois combustíveis que o
automóvel pode utilizar
Crédito: Leonidas Santana/Shutterstock.
1.4 CLASSIFICAÇÃO ANP
Segundo a ANP (Agência Nacional do Petróleo), o etanol (CH3CH2OH), ou
álcool etílico, pode ser obtido a partir do processamento e da fermentação de
cana-de-açúcar, milho, beterraba e batata, entre outros. Na indústria
sucroalcooleira brasileira, a cana é a matéria-prima mais utilizada e pode ter dois
destinos: produção de açúcar ou etanol.
O álcool hidratado é utilizado diretamente nos motores “flex” e o anidro é
misturado à gasolina em proporções que variam entre 15% a 25% (tendo a função
de aditivo antidetonante).
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Classificação da ANP:
Etanol anidro combustível (EAC): álcool etílico anidro combustível ou etanol
anidro combustível destinado ao distribuidor para compor mistura com
gasolina A na formulação da gasolina C, em proporção definida por legislação
aplicável, sendo comercializado posteriormente.
Etanol hidratado combustível (EHC): álcool etílico hidratado combustível ou
etanol hidratado combustível destinado à venda no posto revendedor para o
consumidor final.
Corante: produto registrado na ANP e fornecido por fornecedor de corante,
que confere coloração laranja ao etanol anidro combustível com intuito de
diferenciá-lo do etanol hidratado combustível.
1.5 UTILIZAÇÃO
Existem algumas situações em que comparamos o etanol à gasolina, que são:
O etanol proporciona mais potência ao motor, em função de ter ótimo poder
antidetonante, podendo ser usado com taxas de compressão maiores. Citando
como exemplo, uma taxa de compressão ideal para usar o etanol é entre 12:01
e 13:01.
No entanto, apresenta consumo maior, pois trabalha com mistura mais rica. A
mistura estequiométrica do etanol é de nove partes de ar para uma de
combustível, enquanto a gasolina é de 15 partes de ar para uma de
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combustível. A gasolina tem o poder calorífico de 9.600 kcal/kg e o etanol de
6.800 kcal/kg.
O etanol é menos poluente do que a gasolina, pois emite e menos CO2 e
hidrocarbonetos.
TEMA 2 – GÁS NATURAL VEICULAR
2.1 INTRODUÇÃO
O gás natural veicular (GNV) começou a ser utilizado no Brasil, inicialmente em
São Paulo, em meados da década de 1990. Posteriormente passou a ser oferecido
ao resto do país. A demora na oferta do produto está relacionada diretamente à
construção de “gasodutos”, que trazem o GNV para as grandes cidades.
2.2 GNV E GLP
O GNV (gás natural) é formado pela molécula de metano (CH4), encontrado
juntamente com o petróleo nas regiões mais profundas da terra em rochas porosas.
O GNV não passa por processo de destilação, ele é retirado e filtrado para a
retirada de impurezas apenas. O metano é incolor e inodoro.
O gás natural é sempre comparado com o gás liquefeito de petróleo (GLP), o
popular “gás de cozinha”. Porém, são totalmente diferentes em relação ao
comportamento e à segurança.
Algumas diferenças são:
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A molécula do gás natural é o metano CH4, mais leve do que o ar, quando
vaza sobe rapidamente e se dissipa na atmosfera, não provocando assim risco
de explosão por concentração no ambiente.
O gás de cozinha é composto por propano C3H8 e butano C4H10, são
moléculas mais pesadas do que o ar, e quando há vazamento, ficamconcentradas nos ambientes. Se a concentração for elevada, basta uma
centelha para que o GLP entre em ignição, provocando explosão.
O gás natural não é tóxico, já o gás de cozinha pode provocar asfixia, pois
ocupa o espaço do oxigênio no ar. O gás de cozinha também não tem odor,
por esse motivo é colocado no GLP um derivado do petróleo que tem odor
forte (mercaptana), assim os vazamentos são detectados mais rapidamente. O
GNV recebe o mesmo aditivo, porém em uma proporção menor, emitindo um
odor mais suave em caso de vazamento.
O GNV é liberado para uso nos automóveis em nosso país, já o GLP é proibido.
O GNV provoca uma queima mais limpa que a gasolina nos motores dos
automóveis.
O cilindro de armazenamento de GLP deve sempre ser instalado em local
aberto e arejado, pois em caso de vazamento o gás vai dissipar mais rápido.
 2.3 CARACTERÍSTICAS
O GNV tem muitas características que o tornam útil para ser utilizado nos
motores dos automóveis, que têm combustão por centelha, podendo também ser
utilizado também em motores Diesel.
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As principais características são:
O gás metano (CH4) sob a pressão atmosférica e temperatura ambiente
permanece no estado gasoso.
A queima do GNV é limpa, praticamente sem emissão de monóxido de
carbono. Não possui enxofre em sua composição, portanto, a queima do gás
natural não lança compostos que produzam chuva ácida quando em contato
com a umidade atmosférica.
O GNV é vendido e armazenado em metros cúbicos (m³), já a gasolina e o
etanol são armazenados em litros. Então, quando se faz a adaptação de um
reservatório de GNV em um automóvel, o que vai determinar a autonomia é o
tamanho do cilindro. Citando como exemplo, um cilindro pequeno de 9,5 m³
proporciona uma autonomia do automóvel de aproximadamente 90
quilômetros. Enquanto que um cilindro grande de 21 m³ pode fazer o
automóvel rodar mais de 270 quilômetros de autonomia.
Figura 2 – Veículo foi convertido para GNV, pois o cilindro está instalado
dentro do porta-malas
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Crédito: PrinceOfLove/Shutterstock.
Para que um automóvel a gasolina venha utilizar o GNV é necessária a
adaptação de um kit, que contém um cilindro de gás, tubulações, módulo
eletrônico (emuladores), redutor de pressão e injetores ou um distribuidor para
o motor. O custo do kit é alto, portanto, o veículo convertido
preferencialmente deve ser utilizado para fins comerciais.
Um dos itens de segurança mais importantes sobre o GNV é o cilindro de
armazenamento. A pressão de abastecimento e armazenamento do GNV é de
220 Bar, muito alta. O cilindro de GNV é fabricado a partir de um tubo de aço-
liga cromo molibdênio, sem costura (solda) e de espessura de parede entre 8 e
10 mm. O tubo passa por um processo de conformação das extremidades.
Alguns acidentes ocorreram, pois outros cilindros foram utilizados, inclusive
alguns de GLP. Porém, o cilindro de gás de cozinha é feito para suportar uma
pressão de 6 Bar. Logo, quando é injetado GNV a 220 Bar de pressão em um
cilindro feito para suportar 6 Bar, a explosão é inevitável.
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O GNV é mais econômico que a gasolina e o álcool. Por exemplo, um veículo
popular que em determinado percurso tem um consumo de 8 km/l no álcool,
fará 10 km/l na gasolina, provavelmente no GNV terá um consumo de 12
km/m³. A economia com o uso do GNV é em torno de 50% a 60% comparado
com os outros combustíveis.  
Uma situação que deve ser avaliada antes de se converter um veículo é que o
cilindro de armazenamento ocupa muito espaço do porta-malas. Por isso, em
algumas camionetes o cilindro é adaptado na parte de baixo junto ao
escapamento, mas nem todo veículo permite isso.
A vida útil do motor que usa GNV é maior, pois o gás é um combustível limpo
e seco, possui uma queima mais completa e pouco carbono é gerado da
combustão. O motor se mantém mais limpo, havendo pouco desgaste se
comparado com os motores que usam combustíveis líquidos.
O poder calorífico do GNV é alto, em torno de 12.474 kcal/kg, similar ao da
gasolina e bem superior ao do álcool.
Para funcionar bem com o GNV, o motor precisa estar com as velas reguladas
(eletrodo) e funcionando perfeitamente. O filtro de ar deve estar limpo,
permitindo o fluxo para o motor.
Ao contrário de outros combustíveis, não é possível adulterar o GNV, colocar
algum produto misturado.
TEMA 3 – GRAXAS
3.1 INTRODUÇÃO
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Graxas são  compostos lubrificantes pastosos, derivados do petróleo, dos
constituídos por uma mistura de óleo, aditivos e agentes espessantes chamados
sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio, lítio e bário. Elas são utilizadas
onde o uso de óleos não é recomendado.
A graxa é composta, em média, de óleo (70%), espessante (20%) e aditivos
(10%). A maior vantagem na utilização é de não escorrer e se fixar no local da
aplicação. Por exemplo, podem vedar rolamentos contra a entrada de poeira e
água, além de proteção contra corrosão.
3.2 APLICAÇÃO
Chassi de camionetes e caminhões: para a lubrificação geral do chassi se
utiliza uma graxa de sabão de cálcio. É uma graxa com custo mais baixo e
hidrorrepelente.
Rolamentos de rodas e outras aplicações: os rolamentos são lubrificados
com graxa de sabão de lítio. A mesma graxa pode ser utilizada na suspensão,
em bomba d’agua, molas, cubos de roda e juntas universais. Se for uma
lubrificação mais específica a graxa de lítio pode ter o aditivo de extrema
pressão (EP).
Figura 3 – Rolamento de caminhão sendo lubrificado com graxa de sabão de
lítio
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Crédito: Pongchart B/Shutterstock.
Feixes de mola (suspensão de caminhões e camionetes): nesse caso
utilizam-se graxas à base do sabão de cálcio, aditivadas com grafite.
Pinça de freio (caliper): a lubrificação de algumas partes que integram o
sistema de freio pode ser lubrificada com graxa à base de lítio, aditivada com
cobre, pois esse componente químico resiste a temperaturas mais altas.
Componentes eletroeletrônicos: as graxas protetivas hidrorrepelentes são
utilizadas em pontos de contato elétrico, para proteger contra a corrosão. São
graxas condutoras de eletricidade, com base de cobre.
Juntas homocinéticas: a graxa de sabão de lítio utilizada nesse tipo de junta
normalmente é composta de bissulfeto de molibdênio, composto que faz com
que a graxa mantenha as propriedades lubrificantes a altas temperaturas e
cargas elevadas.
Figura 4 – Polos das baterias com graxa para evitar corrosão
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Crédito: Pataporn Kuanui/Shutterstock.
Veículos de carga e automóveis mais antigos necessitam que a lubrificação do
chassi seja feita a cada 1.500 quilômetros.
Já os rolamentos dos cubos de rodas, podem ser lubrificados em até 50 mil
quilômetros. Porém, em toda a revisão deve-se examinar os rolamentos do veículo
e o estado da graxa.
3.3 ADITIVOS
As propriedades das graxas podem ser melhoradas com a incorporação de um
ou mais aditivos, sendo que os mais usados são:
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Anticorrosivos em antiferrugem: graxas para mancais de rolamentos. Têm a
função de neutralizar o efeito corrosivo dos ácidos gerados pela oxidação do
material ou a ação da água.
Antioxidante: também utilizada em mancais de rolamentos. São formuladas
para permanecer longos períodos em serviço suportando altas temperaturas.
Agentes de coloração: utilizado em todos os tiposde graxas. Têm objetivo de
identificar o produto de alguns fabricantes, por exemplo, graxas na cor azul
são comuns no mercado.
Agentes de extrema pressão (EP): graxas para mancais de equipamentos que
trabalham com carga elevada (máquinas de
mineração/laminadores/britadores). Têm o objetivo de evitar que o excesso de
pressão exceda a película da graxa. São aditivos à base de enxofre e fósforo ou
naftenato de chumbo.
Agentes de adesividade: empregadas em graxas de chassis, onde as vibrações
possam expelir o lubrificante. Aditivos como látex ou polímeros orgânicos
aumentam o poder de adesividade da graxa.
Agentes antidesgaste: graxas para todos os tipos de mancais. Usados aditivos
para evitar o contato metal com metal (sólidos).
Agentes de oleosidade: graxas para mancais, que necessitem de maior
adesividade do lubrificante.
3.3 CARACTERÍSTICAS
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Para se definir a utilização de uma determinada graxa é preciso observar
algumas propriedades:
Consistência: a consistência da graxa é determinada por uma escala
desenvolvida pelo  NLGI  (National Lubricating Grease Institute). Quanto mais
macia a  graxa, menor o número. Geralmente, as graxas para rolamentos
são NLGI 1, 2 ou 3.
No Brasil, a graxa mais empregada é a NLGI 2. Em locais onde a temperatura é
mais elevada utiliza-se NLGI 3 e onde a temperatura é mais baixa, a NLGI 1.
Ponto de gota: é o ponto de gotejamento da graxa, há uma determinada
temperatura, geralmente alta. De forma que a graxa passa do estado sólido
para o líquido.
Uma graxa deve trabalhar em temperaturas abaixo do seu ponto de gota (de
20°C a 30°C).
As graxas de cálcio têm o seu ponto de gota em torno de 65°C a 105°C, já
as de sódio de 150°C a 260°C e as de lítio de 175°C a 220°C.
 3.4 CLASSIFICAÇÃO
Classificação das graxas em relação à natureza do sabão:
Cálcio: as graxas de sabão de cálcio são resistentes à ação da água e têm custo
baixo. Têm aplicação limitada em função da temperatura. Indicadas para
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mancais de rolamentos.
Sódio: a grande vantagem das graxas de sódio é a boa resistência ao calor
seco, podendo ser usada em altas temperaturas. Mas não são resistentes à
água. Muito utilizadas em mancais de rolamentos.
Alumínio: são graxas transparentes, resistentes à água, aderem bem aos
metais e possuem boa resistência à oxidação. Apresentam certa limitação a
temperaturas elevadas, sendo que o ponto de gota ocorre em trono dos
100°C. Utilizadas em chassis de veículos. 
Lítio: são muito utilizadas na lubrificação industrial e de veículos, pois
apresentam propriedades excepcionais. Substituem as graxas de alumínio em
muitas aplicações. É considerada uma graxa de aplicação múltipla, pois pode
substituir em as graxas de sódio e cálcio.
3.5 GRAUS NLGI
Tabela 1 – Graus NLGI
GRAUS NLGI PENETRAÇÃO APLICAÇÃO
000 Lubrificação centralizada e
00 Graxas fluidas caixa de engrenagem
0
1 Mancais de rolamento
2 Graxas médias deslizamento
3 bombas d'água
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4 Graxas de vedação e
5 Graxas duras bloqueio
6
Fonte: Silva, 2020.
TEMA 4 – LUBRIFICANTES PARA SISTEMAS DE
TRANSMISSÃO
4.1 INTRODUÇÃO
Engrenagens são conjuntos de rodas dentadas, destinados à transmissão de
movimento e potência. No caso de um par de engrenagens a de menor número de
dentes é chamada de pinhão e a de maior coroa.
A função de um conjunto de engrenagens é transmitir o movimento de
rotação de um eixo para o outro, modificando assim a velocidade e permitindo a
transmissão de torque e potência.
As caixas de câmbio manuais dos automóveis são constituídas por dois eixos
(árvores) que tem engrenagens. Por meio do contato entre elas, em diferentes
combinações (relações de transmissão), há a composição das marchas. Na
transmissão manual que determina a mudança é o motorista.
O contato entre as engrenagens da caixa de câmbio gera atrito, desgaste e
calor, então precisamos de um lubrificante que atenda a essas necessidades.
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4.2 REQUISITOS DO LUBRIFICANTE
O funcionamento das engrenagens em altas rotações elevam a temperatura,
portanto, deve-se escolher o lubrificante ideal para cada condição.
Existem duas situações a serem consideradas:
Temperatura de trabalho alta e velocidade de funcionamento baixa: deve-
se optar por um óleo de alta viscosidade.
Temperatura de trabalho baixa e a velocidade de funcionamento é alta:
nesse caso o lubrificante ideal é de baixa viscosidade.
Existem outras condições operacionais às quais as engrenagens estão
sujeitas, então os lubrificantes precisam ter alguns aditivos para:
Proteger o equipamento contra ferrugem (presença de umidade).
Suportar cargas mecânicas sem que ocorra desgaste em condições de extrema
pressão. Não haver rompimento da película de óleo.
Reduzir a formação da espuma no óleo durante o trabalho das engrenagens.
Onde há bolhas de ar, não tem película de lubrificação.
Não oxidar rapidamente devido às temperaturas elevadas.
Ter boa durabilidade, não se degradar em função das altas temperaturas e
pressões geradas nas altas rotações. As caixas de câmbio manuais têm
intervalos de troca de óleo muito grandes, acima dos 40 mil quilômetros.
Figura 5 – Engrenagens em contato lubrificadas pelo óleo
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Crédito: Jeab05/Shutterstock.
4.3 CLASSIFICAÇÃO DE ADITIVOS
A classificação API para engrenagens utiliza as letras GL (gear lubricant).
Atualmente estão sendo utilizadas três categorias, que são GL-4, GL-5 e MT-1. À
medida que há a evolução do 1 ao 5, haverá maior concentração do aditivo EP
(extrema pressão).
Quadro 1 – Classificação de transmissões manuais API – desempenho
API DESCRIÇÃO DO ÓLEO
GL-1 Serviços leves, transmissões manuais
GL-2 Serviços com carga, substitui GL-1, diferenciais
GL-3 Condições severas de carga com aditivo EP
GL-4 Maior aditivação EP que a GL-3
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GL-5 Engrenagens hipoides alto grau EP, servic. severo
MT-1 Caixas manuais não sincronizadas, caminhões
Fonte: Silva, 2020.
O óleo API GL-4 determina que o lubrificante deverá oferecer proteção a
conjuntos de engrenagens helicoidais operando sob condições de média para
severa carga ou eixos com engrenagens hipoides. Já o API GL-5 estabelece que o
lubrificante deverá oferecer proteção a conjuntos de engrenagens operando sob as
mais variadas condições de carga, choques e esforços, em especial para as
engrenagens hipoides. Os API MT-1 são especialmente planejados para caixas
manuais não sincronizadas de caminhões e ônibus, suportando choques e calor. Em
muitas aplicações os MT-1 podem substituir os API GL-4/GL-5.
4.4 CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE SAE
A classificação SAE dos óleos lubrificantes para engrenagens automotivas é
diferente dos graus de viscosidade SAE dos lubrificantes para o motor.
  Um lubrificante para engrenagens e outro para motores que possuam a
mesma viscosidade terão graus SAE diferentes, de acordo com suas respectivas
tabelas. Por exemplo, um óleo lubrificante com viscosidade igual a 14,0 cSt a 100°C
poderá ser um óleo lubrificantes para engrenagens SAE 90 ou um óleo para motor
SAE 40, conforme a sua formulação e finalidade.
Tabela 2 – Classificação de viscosidade – transmissões SAE
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GRAU SAE VISCOSIDADE A 100°C (cSt)
MÍNIMA MÁXIMA
70 W 4,1
75 W 4,1
80 W 7,0
85 W 11,0
90 13,5
140 24,0 24,0
250 41,0 41,0
Fonte: Silva, 2020.
Um dosóleos mais usados em transmissões manuais é o SAE 90.
Hoje em dia já se usa lubrificantes minerais e sintéticos “multiviscosos” nas
caixas de transmissão.
Citando como exemplo, há um veículo muito usado no Brasil de um fabricante
japonês, que usa o óleo para transmissão manual SAE 80W90 API GL-5.
4.5 CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE ISO
A ISO (International Organization for Standardization) estabeleceu um sistema
de classificação de viscosidade aplicável a óleos lubrificantes industriais, similar a
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SAE, pois trata especificamente da viscosidade.
Na classificação ISO a viscosidade é determinada na temperatura de 40°C. Essa
classificação é usada pela maioria das companhias de petróleo para identificação
dos graus de viscosidade de seus óleos industriais, isso permitiu que os
fornecedores e os usuários de lubrificantes, assim como fabricantes de
equipamentos, utilizassem um sistema comum e uniforme na recomendação e na
seleção de óleos lubrificantes industriais para qualquer aplicação.
No caso da Isso, o que avalia é apenas a viscosidade (cSt) a 40°C.
Tabela 3 – Graus de viscosidade ISO em cSt, a temperatura de 40°C.
GRAU VISCOSID. VISCOSIDADE A 40°C cSt
ISO MÍN. MÁX. MÉDIO
2 1.98 2.42 2.2
3 2.88 3.52 3.2
5 4.14 5.06 4.6
7 6.12 7.48 6.8
10 9.00 11.00 10.0
15 13.5 16.5 15.0
22 19.8 24.2 22.0
32 28.8 35.2 32.0
46 41.4 50.6 46.0
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68 61.2 74.8 68.0
100 90.0 110.0 100.0
150 135.0 165.0 150.0
220 198.0 242.0 220.0
320 288.0 352.0 320.0
460 414.0 506.0 460.0
680 612.0 748.0 680.0
1000 900.0 1100.0 1000.0
1500 1350.0 1650.0 1500.0
Fonte: Silva, 2020.
TEMA 5 – ÓLEOS HIDRÁULICOS
5.1 INTRODUÇÃO
No estudo da hidráulica temos dois tipos de sistemas que são os hidrostáticos
e os hidrodinâmicos.
A função dos sistemas hidrostáticos é transmitir força e energia de pressão. Já
os sistemas hidrodinâmicos utilizam o fluido hidráulico como veículo de energia
cinética.
Citando como exemplo:
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Hidrostático: empurrão de energia contida no líquido. Por exemplo, podemos
citar os elevadores hidráulicos, macacos e prensa hidráulica.
Hidrodinâmico: o golpe da energia de impacto de um fluido em movimento.
Nesse caso podemos citar como exemplos o conversor de torque (caixas
automáticas) e a bomba de óleo do sistema de direção hidráulica.
5.2 FLUIDO HIDRÁULICO
O fluido hidráulico é o elemento principal de um sistema hidráulico industrial
ou automotivo. Ele é um meio de transmissão de energia, um lubrificante, um
vedador e um meio de transferência de calor.
Os óleos hidráulicos são formados por meio da combinação de um óleo de
base e de demais aditivos (aditivos antidesgaste, detergentes, antioxidantes,
antiespuma, inibidores de corrosão, entre outros).
Os principais tipos de fluidos hidráulicos são:
Fluido mineral à base de petróleo: os óleos minerais apresentam custo mais
baixo e cumprem a função que um óleo hidráulico deve desempenhar. Como
desvantagens do fluido mineral, podemos citar a sua baixa resistência ao fogo
(ponto baixo) e toxicidade. É o fluido mais utilizado nos automóveis.
Fluido hidráulico sintético com base em éster de fosfato: esses fluidos são
produzidos por meio da reação entre ácido fosfórico com álcoois aromáticos.
São muito resistentes ao fogo, porém incompatíveis com tintas, polímeros e
alguns adesivos. São fluidos tóxicos.
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Fluido hidráulico à base de poliéster sintético: o poliéster é produzido pela
reação de ácidos graxos com álcoois sintetizados. Apresenta ótima resistência
a combustão (fogo), mas tem um custo muito elevado.
Fluido hidráulico à base de água e glicol sintético: esses fluidos têm de 35%
a 60% de água na emulsão, além de aditivos como antiespumante,
anticongelante, inibidores de corrosão e ferrugem e antidesgaste. Possuem
ótima resistência ao fogo e não são tóxicos. Mas têm uma temperatura
limitada de trabalho, entre 0°C a 49°C.
Óleos hidráulicos vegetais: produzidos a partir de óleo de canola. Possuem
boa capacidade de lubrificação, porém baixa resistência à oxidação, se
degradam mais rápido.
Observações: ésteres são compostos orgânicos produzidos por meio da
reação química denominada de esterificação: ácido carboxílico e álcool reagem
entre si e os produtos da reação são éster e água.
Os compostos orgânicos são moléculas formadas por átomos de carbono
ligados por meio de ligações covalentes entre si e com outros elementos, como
hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e halogênios.
Figura 6 – Os óleos hidráulicos automotivos (transmissão automática e direção
hidráulica) geralmente recebem um corante vermelho, assim, quando houver um
vazamento no chão, é possível detectar se é do motor ou hidráulico
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Crédito: Chatchai Kritsetsakul/Shutterstock.
5.3 CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE
Os óleos hidráulicos são classificados por meio da norma ISO VG. Essa
norma  define a viscosidade para os lubrificantes industriais. A classificação conta
com a sigla VG, de Viscosity Grade ou grau de viscosidade, além de um número,
que varia de 2 a 1.500 centistokes (cSt) e representa a média de viscosidade a 40
ºC.
Tabela 4 – Classificação de viscosidade
IDENTIFICAÇÃO PONTO MÉDIO DE VISC. VISC. CINEMAT. cSt
ISO cSt MIN MÁX
ISO VG 2 2,2 1,98 2,42
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ISO VG 3 3,3 2,88 3,52
ISO VG 5 4,6 4,14 5,06
ISO VG 7 6,8 6,12 7,48
ISO VG 10 10 9,0 11,0
ISO VG 15 15 13,5 16,5
ISO VG 22 22 19,8 24,2
ISO VG 32 32 28,8 35,2
ISO VG 46 46 41,4 50,6
ISO VG 68 68 61,2 74,8
ISO VG 100 100 90,0 110
ISO VG 150 150 135 165
ISO VG 220 220 198 242
ISO VG 320 320 288 352
ISO VG 460 460 414 506
ISO VG 680 680 612 748
ISO VG 1000 1000 900 1100
ISO VG 1500 1500 1350 1650
Fonte: Silva, 2020.
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Os óleos hidráulicos mais utilizados têm as seguintes viscosidades: ISO VG 32,
ISO VG 46 e ISO VG 68 e além dessas viscosidades é possível encontrá-los como
ISO VG 10, ISO VG 22, ISO VG 100 e ISO VG 150.
5.4 FLUIDO ATF
Os fluidos de transmissão automática, conhecidos por ATF (automatic fluid
transmission), além da viscosidade definida e o pacote de aditivos, precisam
cumprir padrões de qualidade determinados pelos fabricantes das caixas
automáticas e de automóveis.
O fluido ATF dura mais que o óleo de motor, pois não tem contato com o calor
gerado pela combustão.
O óleo ATF é obtido pela mistura de óleos básicos, destilados do petróleo,
mais um pacote de aditivos.
Os principais requisitos que o fluido ATF precisa ter, para ser utilizado em
caixas automáticas são:
Absorver o calor gerado na caixa de transmissão, resfriando-a;
manter as peças internas da transmissão sempre limpas;
lubrificar o sistema;
transmitir força e torque;
manter o sistema pressurizado;
evitar a formação de impurezas (vernizes);
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proteger os componentes internos da transmissão contra oxidação e corrosão.
O fluido ATF deve conter, em sua formulação, aditivos que melhorem sua
resistência à oxidação, além de conter inibidores de corrosão e espuma. Com o
tempo de trabalho, os aditivos vão se deteriorando, causando a diminuição da
capacidade de lubrificação do óleo. Dessa forma, a transmissão passa a funcionar
com fluido deficiente, o que vai provocar a quebra do componente.
Normalmenteo intervalo de troca do fluido ATF, da transmissão automática,
ocorre entre 40 mil e 60 mil quilômetros, dependendo da recomendação de cada
fabricante.
Os óleos ATF mais modernos são mais estáveis e resistentes, pois são de base
sintética, assim duram mais, com maiores intervalos de troca.
5.5 REQUISITOS DOS FABRICANTES
Essa história começa com a GM (General Motors) que criou uma série de
especificações técnicas para o seu fluido de transmissão automática (ATF); o nome
desse conjunto de normas passou a ser chamado, a partir de 1967, de DEXRON.
Essas normas foram evoluindo, com DEXRON I, II, III até o VI.
Então os fabricantes de óleos hidráulicos tipo ATF começaram a colocar nas
suas embalagens a norma DEXRON que seu produto cumpria. Posteriormente, a
Ford seguiu o mesmo caminho com as normas MERCON, também relacionada ao
seu fluido ATF.
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Atualmente existe uma série de exigências dos fabricantes então nas
embalagens dos fluidos para transmissão automática podemos observar uma série
de requisitos que devem ser cumpridos por meio das normas DEXRON, MERCON,
CATERPILLAR, CHRYSLER, HONDA, BMW e outras.
O mais importante é que se use na caixa automática o fluido
recomendado pelo fabricante, afinal, ele determina qual é os requisitos que
seu produto precisa.
Figura 7 – Óleo ATF com especificação MERCON
Crédito: Aaron of L.A. Photography/Shutterstock.
FINALIZANDO
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Nesta aula conhecemos sobre outros combustíveis automotivos que são
utilizados no Brasil, como o etanol (álcool) e o gás natural veicular (GNV).
Aprendemos também sobre outros lubrificantes de uso nos automóveis, como as
graxas, os óleos para transmissão e hidráulicos.