Lubrificação - Properiedades II

LUBRIFICAÇÃO

Ponto de fulgor é a temperatura em que o óleo, quandoaquecido em aparelho adequado, desprende os primeiros vaporesque só inflamam momentaneamente (lampejo) ao contato de uma chama.

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Ponto de fulgor e de Inflamação

Ponto de fulgor é a temperatura mínima à qual um líquido é suficientemente vaporizado para criar uma mistura vapor/ar que se inflamará se houver ignição.O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar as temperaturas de serviço que um óleo pode suportar com absoluta segurança. Óleos com ponto de fulgor inferior a 150ºC não devem ser empregados para fins de lubrificação. Produtos de petróleo, lubrificantes ou combustíveis, com ponto de fulgor abaixo de 70ºC, são considerados por lei como de manuseio perigoso.

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Ponto de fulgor e de InflamaçãoPonto de inflamação é a mínima temperatura em que o vapor é gerado em quantidade suficiente para sustentar a combustão.Em qualquer caso, a combustão é somente possível quando a relação do vapor de combustível e de ar permanece entre certos limites.

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Ponto de fulgor e de Inflamação®Uma mistura de vapor e ar demasiadamente pobre ou demasiadamente rica não queimará.

®Para os produtos comerciais comuns, o ponto de inflamação encontra-se 50ºF (28ºC) acima do ponto de fulgor.

®Os pontos de inflamação e de fulgor não devem ser confundidos com a temperatura de combustão espontânea.

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Teste, vaso aberto Cleveland O ensaio do ponto de fulgor é

importante para avaliar

as condições de

contaminação por

combustíveis em óleos de

motor usados.

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Teste, vaso aberto Cleveland A amostra deve ser aquecida conforme a prescrição, partindo de uma temperatura de 100°F (40°C) ou mais, abaixo daquela do ponto de fulgor. A cada múltiplo de 5°C de aumento de temperatura a chama piloto é passada por sobre a cápsula. O teste para o ponto de fulgor é completado quando a chama piloto produz uma inflamaçãotemporária na porção da amostra vaporizada.

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Interpretação dos resultados do testeMenores pontos de fulgor e de inflamação implicam em uma maior oportunidade de perdas por evaporação.Aumento dos pontos de fulgor e inflamação durante o serviço, indica perda por evaporação.Menores pontos de fulgor e inflamação durante o serviço, indica suspeita de contaminação.

Ex. A passagem de gasolina (mais volátil que o óleo lubrificante) para o cárter reduz a viscosidade do óleo.

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Abaixo alguns exemplos de ponto de fulgor, vaso aberto, de alguns óleos lubrificantes, segundo um determinado fabricante.

Aplicação Ponto de Fulgor

Motor diesel marítimo 240ºC

Engrenagens 220ºC

Motor a gasolina 205ºC

Sistemas hidráulicos 200ºC

Compressores de refrigeração 218ºC

Usinagem de metais 165ºC

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Ponto de combustão/Inflamação É a temperatura a que o produto deve ser aquecido para inflamar de modo contínuo, durante um mínimo de cinco segundos. É também chamado de ponto de inflamação. O ponto de combustão é de 22 a 28ºC acima do ponto de fulgor. O aparelho usado para esse ensaio é o vaso de Cleveland.

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Ponto de fluidez e névoaSão dois testes feitos em um óleo no mesmo aparelho. Por serem visuais, estão limitados aos produtos que apresentam a transparência necessária. O teste consiste em colocar o óleo num tubo com termômetro e mergulhá-lo num ambiente frio. A cada queda de 5ºF (3ºC) no termômetro, a amostra é retirada e observada.

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Ponto de fluidez e névoa

Quando resfriamos um subproduto do petróleo, suficientemente, este deixa de fluir, mesmo sob a ação da gravidade, devido a cristalização das parafinas ou o aumento da viscosidade (congelamento).O ponto de névoa é a temperatura em que, resfriando-se um produto, a cristalização da parafina dá uma aparência turva a este produto.

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Ponto de fluidez e névoa

A névoa ocorre porque substâncias cerosas (parafinas), normalmente dissolvidas no óleo, começam a se separar formando minúsculos cristais que são responsáveis pela turbação do óleo.

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O conhecimento do ponto de névoa é importante somente nos casos onde a capilaridade é usada para conduzir os lubrificantes às partes móveis, buchas de bronze sinterizado, por exemplo.

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Exemplo de lubrificação por capilaridade

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Ponto de fluidez

É a mais baixa temperatura na qual o óleo ainda flui nas condições normais de teste.É importante conhecer o ponto de fluidez de qualquer lubrificante exposto a temperaturas de serviço muito baixas (menores que 0ºC).

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Cinzas

Este ensaio verifica o teor de resíduos de combustível queimado na câmara de combustão dos motores, os quais espessam o óleo, exaurem os aditivos e podem eventualmente entupir o filtro de óleo.O teor máximo da presença de fuligem em óleos usados é de 5%. 

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Cinzas

Os lubrificantes puros e novos são compostos de hidrocarbonetos e algumas impurezas (compostos de enxofre, oxigênio e nitrogênio). Todos esses elementos químicos ao se queimarem, em presença de ar, produzem vapor d’água e gases, não deixando resíduos. 

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Cinzas Ao se queimar um óleo que contenha um aditivo de base metálica ou que já tenha sido usado e esteja contaminado, haverá formação de um resíduo, as cinzas. O ensaio que determina a quantidade de cinzas serve para determinar se um óleo possui aditivos ou se está contaminado por impurezas metálicas.

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CinzasO método de determinação, em laboratório, consiste em queimar uma determinada quantidade de amostra em uma cápsula de porcelana.

Procedimento:Queimar até o final da fase líquida.

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Cinzas

Calcina-se em chama forte ou em mufla (755ºC) até o peso constante. Obtém-se assim as cinza simples ou cinza oxidada.

Umedece-se o resíduo com ácido sulfúrico, antes da calcinação, evapora-se o excesso de ácido em fogo brando e calcina-se até peso constante (800ºC). Obtém-se cinza sulfatada.

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O cálculo para a determinação da cinza sulfatada é:

Sendo:w = gramas de cinzaW = gramas da amostra

,% 100w

cinzaW

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Corrosão em lâmina de cobre Os lubrificantes são submetidos a testes para determinar a tendência de virem a corroer metais. O ensaio de corrosão mais usado é o ensaio segundo ASTM D. 130. O processo consiste em mergulhar uma lâmina de cobre bem polida numa amostra de óleo aquecida a 100ºC. Após três horas, a lâmina é retirada e lavada. Então, sua cor é comparada com uma escala de padrões.

No fim deste período, a lâmina é removida, lavada e comparada com os padrões estabelecidos pela norma.

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Corrosão em lâmina de cobre O resultado é expresso pelos números de classificação de 1 a 4 . A menor corrosão é expressa pela classificação 1 e a maior pela 4.

O óleo mineral puro, para lubrificantes, enquadra-se em 1.

Classificação de lâmina de cobre

Classificação Designação

1 Levemente corroída

2 Moderadamente corroída

3 Escurecida

4 Corroída

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Ensaio de espumaOs óleos lubrificantes quando agitados em presença de ar tendem a formar espuma.

Ela é indesejável principalmente em sistemas hidráulicos e caixas de engrenagens pois a espuma impede a formação de uma película lubrificante contínua.

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Para evitar a formação de espuma, são usados aditivos nos óleos lubrificantes.O silicone é o melhor e o mais eficiente aditivo anti espuma. Ele atua de modo a desmanchar as bolhas de ar assim que elas atingem a superfície livre do óleo; sua ação é muito parecida como a de furar um balão.

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Ensaio de espuma

É a medida da quantidade de espuma formada pela injeção de ar feita através de uma esfera porosa numa amostra de óleo contida em uma proveta graduada, em temperaturas padronizadas.

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Acidez e AlcalinidadeUm óleo mineral puro, de boa qualidade, é praticamente neutro (pH = 7).

Se for usado na lubrificação de um motor de combustão interna, o óleo se contamina comos produtos ácidos resultantes da combustão e a sua acidez, inicialmente desprezível, vai aumentando pouco a pouco.

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Acidez e AlcalinidadeA partir de um determinado grau de acidificação, o óleo lubrificante inicia um ataque corrosivo aos componentes do motor.

Isto irá acarretar a necessidade de troca prematura de peças.

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Acidez e Alcalinidade

O grau de acidez ou alcalinidade de um óleo pode ser avaliado pelo seu número de neutralização. O número de neutralização é a quantidade, em mg, de KOH (hidróxido de potássio) necessária para neutralizar os ácidos contidos em um grama de óleo.

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Acidez e AlcalinidadeEste teste determina a quantidade e o caráter ácido ou básico dos óleos lubrificantes.

As características ácidas ou básicas dependem da natureza do produto, do conteúdo de aditivos, do processo de refinação e dadeterioração em serviço.

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Acidez e Alcalinidade

Nem sempre o óleo é ácido. Quando ele é básico, utiliza-se uma solução ácida como ácido clorídrico ou sulfúrico para neutralização. Nesse caso, a quantidade de solução ácida necessária para neutralização do óleo é convertida em equivalentes miligramas de KOH. Assim a unidade de acidez ou alcalinidade é mgKOH/g

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Os ensaios de acidez e alcalinidade são padronizados pelas normas ASTM.

Os resultados são expressos sempre em mg de KOH/g de óleo.

Por exemplo:

Óleo lubrificante para motor diesel ferroviário.

Óleo novo TBN = 1mg KOH/g.Limite de condenação TBN = 3mg KOH/g.

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O método colorimétrico baseia-se no emprego de soluções indicadoras ou de papeis indicadores, que têm a propriedade de mudar de coloração conforme a variação do pH

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Aplicação do número de neutralização Os óleos minerais puros têm um número de neutralização inferior a 0,1 mgKOH/g. Os lubrificantes aditivados os possuem bem maiores. A função principal desse número está no controle de óleos usados, pois nos ensaios pode-se verificar a variação desse número e saber se o óleo está deteriorado ou contaminado.

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Aplicação do número de neutralização

 Com óleos novos, os resultados do teste de neutralização fornecem um valor para controle de qualidade do produto. Com óleos usados, os resultados podem servir como um guia do estado mecânico do motor e troca do óleo nas condições de operação ou deterioração do produto.

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Aplicação do número de neutralização

O aumento do TAN indica uma contaminação do óleo com produtosácidos provenientes da combustão ou oxidação do mesmo, sendo que neste caso geralmente ocorre uma evidência paralela que é o aumento da viscosidade do óleo.

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Aplicação do número de neutralização

O TBN é uma característicaimportante do óleo, pois representa a reserva alcalina do mesmo,utilizado para neutralizar os ácidos fortes que se formam durante acombustão ou oxidação do óleo, tais com ácidos derivados doenxofre e nitrogênio.

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Demulsibilidade

É a capacidade que possuem os óleos de se separarem da água.

O número de demulsibilidade (também chamado de emulsão) é o tempo em segundos que a amostra de óleo leva para separar-se da água condensada proveniente de uma injeção de vapor. Esse ensaio é normalizado pela ASTM.

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A determinação da demulsibilidade é de suma importância para óleos lubrificantes que tenham contato regular com água, devido a natureza do serviço que desempenham, como, por exemplo:óleos para turbinas a vapor;para máquina de papel;para sistemas hidráulicos.

Em que o óleo não deve formar emulsão com água.

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Em outras aplicações, tais como óleos para máquinas a vapor, determinados compressores de ar, marteletes de perfuração de rochas, estimula-se a formação de emulsões para facilitar a lubrificação das válvulas.

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O resultado é dado por 4 números, representando, respectivamente, as quantidades de óleo, água, emulsão e tempo.

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Água

A contaminação por água é indesejável na maioria dos sistemas de lubrificação, porque sua presença pode resultar em:formação de emulsões;falha ou ineficiência de lubrificação em pontos

críticos;precipitação dos aditivos por hidrólise (quebra

da molécula);formação de borras. Em óleos "sujos", que

pode entupir telas, filtros ou tubulações;contribuição para a corrosão das superfícies

metálicas em certos casos.

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Água por destilação

Este método não é preciso para quantidade de água menor que 0,1 %.

O teor de água é calculado pela fórmula:%água = x100Volume de água no recipiente

peso ou volume da amostra

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Limites de água indicados por fabricantes:

Motores automotivos - 0,25%Motores marítimos - 0,5%Turbinas - 0,2%Sistemas hidráulicos - 0,2%Compressores - 0,2%

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Extrema pressão A função principal dos lubrificantes é separar as superfícies em movimento. Com isso, reduz-se o atrito, o desgaste e a geração de calor. Existem, porém, situações onde a pressão exercida sobre a película lubrificante é tão elevada que ocorre o seu rompimento. Aí, o contato metal-metal é extremamente danoso.

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Extrema pressão A função principal dos lubrificantes é separar as superfícies em movimento. Com isso, reduz-se o atrito, o desgaste e a geração de calor. Existem, porém, situações onde a pressão exercida sobre a película lubrificante é tão elevada que ocorre o seu rompimento. Aí, o contato metal-metal é extremamente danoso.

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Extrema pressão O contato metal-metal provoca escoriações e arranhaduras em engrenagens e mancais, que, por sua vez, geram a soldagem e a deformação a frio. Essas são as ocorrências combatidas pelos lubrificantes possuidores da propriedade extrema pressão (EP) dada pelo aditivo EP. O comportamento dos óleos com e sem aditivos EP é semelhante até o momento da falha da película lubrificante. Nesse ponto o aditivo entra em ação.

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Ensaio fourballUma esfera de aço de ½ polegada gira em contato com outras três esferas iguais fixas. Isso proporciona três pequenas áreas circulares de desgaste. O desgaste e o coeficiente de atrito são medidos periodicamente até que, devido ao atrito e ao aumento de pressão, as esferas soldam-se.

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Ensaio fourball

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Teste tinkenUm bloco de aço é impelido contra o anel de aço do cilindro rotativo durante dez minutos. O resultado é dado pela pressão mais alta aplicada sem que haja escoriações. 

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Extrema pressão

Diz-se que um lubrificante apresenta características de extrema pressão, quando ele possui a propriedade de evitar que as superfícies em movimento entrem em contato, mesmo quando as pressões são de tal maneira elevadas, que provocam o rompimento da película de óleo.