06 MEC MB 1 Lubrificação Industrial (1).pdf

Manuteno Mecnica Lubrificao industrial SENAI-SP, 1991 Trabalho elaborado pela Diviso de Currculos e Programas e editorado pela Diviso de Material Didtico da Diretoria de Tecnologia Educacional, SENAI-SP, para o Departamento Nacional do SENAI, dentro do Acordo de Cooperao Tcnica Brasil-Alemanha para o curso de Formao de Supervisores de Primeira Linha.

Coordenao geral Nacim Walter Chieco Walter Vicioni Gonalves

Equipe responsvel Coordenao Cludio Cabrera

Marcos Jos de Morais Silva Elaborao Carlos Aparecido Cavichioli

Equipe de editorao Coordenao Ciro Yoshisada Minei

Edio de texto Maria Regina Jos da Silva Diagramao Roberto Rodrigues Composio Solange Aparecida Araujo

Desenho Jos Luciano de Souza Filho Gilvan Lima da Silva

Arte-final Lcia Cukauskas Capa Marcos Luesch Reis

Produo grfica Victor Atamanov Digitalizao Unicom - Terceirizao de servios Ltda.

S471 SENAI SP. Lubrificao industrial. Por Carlos Aparecido Cavichioli.

1a ed. So Paulo, 1991. (Manuteno Mecnica, 7).

1. Manuteno mecnica. 2. Mecnica geral. I. CAVICHIOLI, Carlos Aparecido. II.t. III.s.

621 (CDU, IBICIT, 1976)

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Unidade de Gesto Corporativa SP Av. Paulista, 1313 Cerqueira Cesar So Paulo SP CEP 01311-923

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Lubrificao industrial

SENAI

Sumrio Contedos 5 Objetivos gerais 7 Noes bsicas sobre lubrificao 9 Caractersticas dos lubrificantes 23 Aditivos 45 Graxas 57 Princpios fundamentais 77 Lubrificao de equipamentos 117 Produtos especiais 147 Planejamento da lubrificao 171


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Contedos Noes bsicas sobre lubrificao 2 horas Substncias lubrificantes Petrleo Lubrificantes no minerais Atrito e suas influncias Tribologia Caractersticas dos lubrificantes 2 horas Viscosidade, densidade, cor Ponto de fulgor, de nvoa e de fluidez Acidez e alcalinidade Demulsibilidade Corroso Oxidao Espuma Aditivos 2 horas Antioxidantes, anticorrosivos Antidesgaste, antiespumante Dispersantes, detergentes Extrema presso Abaixadores do ponto de fluidez Aumentadores do I.V. Agentes de adesividade


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Graxas 3 horas Composio e caractersticas Aditivos Ensaios de carter geral Ensaios especiais Princpios fundamentais da lubrificao 5 horas Pelculas lubrificantes Lubrificao hidrodinmica Lubrificao hidrosttica Lubrificao por esmagamento da pelcula Pelcula limite e folgas Armazenagem e aplicao dos lubrificantes Teste I 1 hora Lubrificao de equipamentos 6 horas Mancais de deslizamento e de rolamento Barramentos, rguas e guias Engrenagens, correntes, cabos de ao Sistema hidrulico Compressores Motores a combusto interna Produtos especiais 3 horas Fluidos de corte leos para transformadores leos para tratamento trmico Lubrificantes slidos Planejamento da lubrificao 2 horas Levantamento dos equipamentos Programao Controle Codificao e identificao dos lubrificantes Teste II 1 hora Total 27 horas


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Objetivos gerais Objetivos Ao final deste programa o participante dever: Conhecer Estar informado sobre: Princpios que regem a lubrificao; Caractersticas e usos dos produtos lubrificantes; Classificao dos lubrificantes; Planejamento da lubrificao. Saber Reproduzir conhecimentos sobre: Mecanismos de formao da pelcula lubrificante; Tipos de lubrificao; Composio e aplicao dos lubrificantes; Unidades usadas nos ensaios para determinao de caractersticas e

comportamento; Lubrificao de equipamentos especficos; Procedimentos para planejar, programar e controlar a lubrificao. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Identificar problemas causados por lubrificao deficiente; Interpretar e fazer especificaes de leos e graxas; Orientar aplicao e armazenagem dos lubrificantes; Executar o planejamento da lubrificao.


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Noes bsicas sobre lubrificao

Objetivos Ao final desta unidade, o participante dever:

Conhecer Estar informado sobre: Substncias lubrificantes; Petrleo, sua origem e refinao; Atrito, suas causas e tipos; Tribologia e desgaste.

Saber Reproduzir conhecimentos sobre: leo lubrificante e suas categorias; Lubrificantes no minerais; Atrito, seus tipos e influncias; Desgaste e suas leis; Substncias lubrificantes e seus tipos. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Identificar problemas causados por atrito; Orientar a aplicao das substncias lubrificantes.


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Introduo

Os componentes dos equipamentos mecnicos possuem um grande nmero de superfcies em movimento relativo. Nessa movimentao, est presente o atrito, que gera desgaste e limita a velocidade desses componentes. Para reduzir os efeitos do atrito, so usados os lubrificantes. Teoricamente, qualquer fluido pode funcionar como lubrificante. Entretanto, a grande maioria dos lubrificantes derivada do petrleo cujas propriedades so as mais adequadas para a lubrificao. Substncias lubrificantes De acordo com seu estado de agregao, os lubrificantes so classificados em: Gasosos; Slidos; Pastosos; Lquidos. Lubrificantes gasosos So usados em casos especiais, onde no possvel o emprego dos lubrificantes convencionais. Exemplo: ar, nitrognio, etc. Lubrificantes slidos Esses lubrificantes tm a finalidade de substituir a pelcula fluida por uma pelcula slida. Os slidos minerais mais usados so o grafite, o dissulfeto de molibdnio, a mica e o talco. Esses slidos apresentam excelentes propriedades de untuosidade e resistem a elevadas temperatura e presso.


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Lubrificantes pastosos So as graxas e as composies betuminosas. Lubrificantes lquidos Os lquidos so em geral preferidos como lubrificantes. Eles possuem excelente penetrao entre as partes mveis e atuam, tambm, como removedores de calor. Os lubrificantes lquidos classificam-se em: leos minerais (derivados do petrleo); leos no minerais (leos graxos, compostos e sintticos). Petrleo O petrleo um lquido extrado da terra, de cor que varia entre o verde-escuro, o marrom e o preto. Sua fluidez tambm muito varivel.

Bolso de petrleo na crosta terrestre O petrleo formado basicamente por hidrocarbonetos, isto , a combinao do carbono com o hidrognio. Sua composio qumica : Carbono de 81 a 88 %; Hidrognio de 10 a 14 %; Oxignio de 0,01 a 1,2 %; Nitrognio de 0,002 a 1,7 %; Enxofre de 0,01 a 5 %.


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Origem No ano de 2.500 a.C., No calafetou sua arca com betume ou piche. Em 1.600 a.C., a me de Moiss, para salvar seu filho, colocou-o numa arca untada com piche. Os egpcios tambm usavam um derivado do petrleo para conservar as mmias. Para explicar a formao do petrleo, existem duas teorias: a vegetal e a animal. Teoria vegetal Imensas vegetaes teriam sido cobertas, ocorrendo sua decomposio e fermentao. Aps milhares de anos nesse processo, desses depsitos subterrneos teria surgido o petrleo. Teoria animal Grande quantidade de animais e plantas marinhas teriam sido soterrados por cataclismas. Aps milhares de anos em decomposio, esses depsitos subterrneos teriam se transformado em petrleo. Atualmente, os gelogos aceitam um misto das duas teorias como o mais provvel. Refinao Inicialmente, o leo cru levado a um reservatrio para separar por gravidade a gua e a areia. Em seguida, bombeado para a torre de destilao, passando por um forno. Nessa fase, separa-se o leo dos combustveis. Logo aps, o resduo rico (leo) passa por outro forno e levado torre de vcuo. Nessa fase, o leo separa-se em leve, mdio e pesado.


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Destilao primria


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Destilao a vcuo


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Esses leos so chamados leos bsicos e, ainda, no servem como base para os lubrificantes sendo necessrios para tanto os seguintes tratamentos: Refinao por solvente; Desparafinizao; Hidrogenao. Refinao por solvente um tratamento que extrai o asfalto e compostos similares do leo. Coloca-se o solvente no leo e agita-se a mistura. Nesse momento, ocorre uma combinao qumica entre o asfalto e o solvente. Quando a agitao pra, ocorre a separao entre leo e solvente o qual, por ser mais pesado que o leo, aglutina-se no fundo do recipiente. Desparafinizao Consiste em tirar as ceras parafnicas do leo bsico. Essas ceras provocam alta fluidez nos leos. Esse mtodo se utiliza de adio de um solvente, resfriamento e filtrao. Hidrogenao Tem o objetivo de estabilizar quimicamente os leos, eliminando os compostos de enxofre instveis. Aps a hidrogenao, o leo fica mais claro e diminui sua tendncia oxidao. leo mineral lubrificante Aps passar pelos tratamentos citados, o leo chamado de mineral puro, e j pode ser usado como base para os lubrificantes. Em funo da origem do petrleo cru, dividem-se os leos minerais puros em trs categorias: Naftnicos; Parafnicos; Mistos.


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Essas categorias apresentam propriedades peculiares que indicam os leos para umas aplicaes e contraindica-os para outras. Portanto, no h sentido em dizer que uma categoria melhor que outra. Naftnico obtido do petrleo rico em asfalto e praticamente no tem parafina. Parafnico obtido do petrleo rico em resduo ceroso (parafinas) e no contm asfalto. Misto obtido do petrleo com resduos asflticos e parafnicos e no adequado lubrificao.

Comparao entre as categorias Parafnico Naftnico

Sob frio intenso

Em presena de gua

Cinza-se ao se queimar

Viscosidade com variao da temperatura

Oleosidade

Resistncia oxidao

- congela

- no mistura

- muito

- pouca alterao

- pequena

- grande

- suporta

- mistura

- pouco

- muita alterao

- grande

- pequena

leos lubrificantes no minerais Os leos orgnicos, vegetais e animais foram os primeiros lubrificantes a serem usados. Hoje, esto quase totalmente substitudos pelos minerais. Os leos minerais, devido as suas limitaes, provocaram o surgimento dos sintticos. Os principais lubrificantes no minerais so os leos graxos, os compostos e os sintticos.


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leos graxos So leos vegetais e animais. Tm como vantagem uma boa aderncia a superfcies metlicas. Entretanto, so caros, no resistem oxidao (rano) e tornam-se cidos e corrosivos com o uso. Os principais leos graxos usados atualmente so o leo de mamona e o leo de baleia. leos compostos So misturas de leos minerais com leos graxos. A proporo de leos graxos na mistura varia entre 1 e 25 %. A finalidade da mistura conferir ao lubrificante maior oleosidade e mais facilidade para se emulsificar. Por isso, esses lubrificantes so encontrados em mecanismos de caldeira a vapor e na formulao de leos solveis. leos sintticos So leos obtidos em laboratrio e com qualidades superiores s dos leos minerais. Os principais leos sintticos so os steres de silicato, o silicone e os steres de poliglicol. steres de silicato Agentam altas temperaturas (200 C) mas, em presena de gua, formam uma pasta abrasiva. So usados como fluidos de transferncia de calor, fluidos hidrulicos para altas temperaturas e em graxas especiais de baixa volatilidade. Silicone obtido do silcio e possui mnima variao da viscosidade em funo de mudana de temperatura. Sua volatilidade muito baixa e a resistncia oxidao alta, porm seu custo muito elevado. steres de poliglicol Esses leos tm baixa volatilidade, boa estabilidade trmica, bom poder lubrificante e resistem a se inflamar.


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So usados como fluidos hidrulicos especiais. Podem aparecer, tambm, como compostos solveis ou no, em gua. Atrito Sempre que houver movimento relativo entre duas superfcies, haver uma fora contrria a esse movimento. Essa fora chama-se atrito ou resistncia ao movimento. O atrito , em alguns casos, necessrio e til, como nos sistemas de freios. Em outros casos, porm, indesejvel porque dificulta o movimento, gera calor e consome energia motriz, sem produzir o correspondente trabalho. O atrito classifica-se em dois tipos: slido e fluido. Atrito slido Ocorre quando h o contato de duas superfcies slidas entre si. O atrito slido subdividido em: atrito de rolamento e atrito de deslizamento.

Atrito slido Atrito de rolamento Ocorre quando o deslocamento de uma superfcie se efetua atravs da rotao de corpos cilndricos, cnicos ou esfricos, colocados entre essa superfcie e outra. A oposio ao movimento, neste caso, menor do que no atrito de deslizamento. Atrito de deslizamento Ocorre quando uma superfcie se desloca diretamente em contato com a outra.


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Atrito fluido Quando existe uma camada fluida (lquida ou gasosa) separando as superfcies em movimento, tem-se o atrito fluido.

Causas do atrito As superfcies slidas, mesmo as mais polidas, apresentam asperezas e irregularidades. Tais irregularidades originam dois fenmenos: o cisalhamento e a adeso. Cisalhamento Ocorre quando picos de duas superfcies entram em contato entre si. O atrito provocado pela resistncia ruptura que possuem os picos. Existem casos onde a dureza das duas superfcies a mesma, ento ocorre o cisalhamento em ambas as partes. Mas, quando as durezas das superfcies so diferentes, ocorre o cisalhamento predominantemente na superfcie menos dura.


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Adeso Quando as superfcies em contato apresentam microreas planas, ocorre uma adeso entre essas microreas, provocando o atrito.

A adeso tambm chamada solda a frio e a maior responsvel pela resistncia ao movimento. Tribologia No incio da dcada de 60, estudiosos ingleses constataram que uma quantidade exagerada de mquinas estava com desgaste. Constataram tambm que o desgaste foi provocado predominantemente pelo atrito elevado e lubrificao inadequada. A partir disso, o governo ingls constituiu um grupo de trabalho para estudar o assunto. Os estudos contaram com a participao de institutos internacionais de normalizao e pesquisa. Ao fim das pesquisas, em 1968, criou-se uma nova cincia: a tribologia. A palavra tribologia tem sua origem na lngua grega trbos (atrito). Tribologia definida como a cincia que estuda as superfcies atuantes em movimento relativo e todos os fenmenos da decorrentes. Atualmente, existem no mundo muitos institutos dedicados ao desenvolvimento da tribologia. Vrios dos materiais usados, atualmente, para evitar o atrito foram desenvolvidos por esses institutos, tais como: Plsticos autolubrificantes; Revestimentos antiatrito para barramentos; leos lubrificantes com aditivos especiais; Materiais combinados como plstico com metais (teflon com bronze sinterizado).


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Em resumo, dar ao atrito a ateno necessria com o fim de aumentar a disponibilidade operacional das mquinas tarefa da tribologia. Desgaste Muito embora o objetivo da lubrificao seja reduzir o atrito, pode-se considerar que sua finalidade ltima seja diminuir o desgaste. O conhecimento das leis do desgaste ajuda-nos a saber como evit-lo e como fazer uma lubrificao correta; so elas: A quantidade de desgaste diretamente proporcional carga; A quantidade de desgaste diretamente proporcional distncia deslizante; A quantidade de desgaste inversamente proporcional dureza da superfcie. Questionrio resumo 1 Quais as teorias que procuram explicar a formao do petrleo?

2 Quais as categorias dos leos minerais em funo da origem do petrleo cru?

3 Quais so os lubrificantes no minerais? Cite exemplos.

4 O que atrito slido?


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5 O que atrito fluido?

6 O que solda a frio?

7 O que tribologia?

8 Quais so as leis do desgaste?

9 As substncias lubrificantes so classificadas em funo do qu?


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Caractersticas dos lubrificantes

Objetivos Ao final desta unidade o participante dever: Conhecer Estar informado sobre: Principais caractersticas dos leos lubrificantes; Mtodos e aparelhos usados nos ensaios que identificam as caractersticas dos

lubrificantes. Saber Reproduzir conhecimentos sobre: Importncia das caractersticas para aplicao prtica dos leos; Unidades usadas nos diversos ensaios e seu uso industrial. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Interpretar especificaes de leos. Introduo Na fabricao de qualquer produto, so estabelecidos padres. As caractersticas peculiares do produto so a base para serem estabelecidos esses padres, cuja finalidade a identificao ou reproduo desse mesmo produto. Num laboratrio, so feitos testes para avaliar as condies dos diferentes lubrificantes, porm a palavra final vir do uso prtico.


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A seguir, sero apresentadas as caractersticas e os testes feitos para identificar os lubrificantes. Viscosidade A viscosidade a resistncia oferecida por um fluido qualquer ao movimento ou ao escoamento. Pode-se dizer que a viscosidade a propriedade principal dos lubrificantes, pois est ligada com a capacidade para suportar carga, ou seja, quanto mais viscoso for o leo, mais carga pode suportar. A viscosidade conseqncia do atrito interno dos fluidos. Resulta desse fato a grande influncia da viscosidade do lubrificante na perda de potncia do motor e na intensidade do calor produzido nos mancais. A viscosidade inversamente proporcional a altas temperaturas. Assim, quanto maior for a temperatura, menor ser a viscosidade do leo.

Relao viscosidade-temperaturas nos leos Popularmente, a viscosidade o corpo do lubrificante. Um leo de grande viscosidade chamado grosso e flui com dificuldade; um leo de pouca viscosidade chamado fino e escorre facilmente.


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Escalas de viscosidade Existem escalas fsicas e escalas empricas ou convencionais para medir a viscosidade cinemtica; as escalas convencionais recebem os nomes de seus autores: Saybolt, Redwood e Engler. Viscosidade cinemtica definida como a razo entre a viscosidade absoluta (VA) e a densidade, ambas mesma temperatura.

Na prtica, a viscosidade cinemtica medida com o viscosmetro de Ostwald. A tendncia internacional substituir os outros viscosmetros pelo de Ostwald. Os motivos dessa tendncia so a simplicidade operacional, a rapidez e a boa preciso. O funcionamento de modo geral do viscosmetro de Ostwald o seguinte: Coloca-se uma quantidade de leo

suficiente para encher os bulbos A e B; Coloca-se o aparelho dentro de um banho

de aquecimento; O leo ao atingir a temperatura de 100 F

(37,8 C) aspirado at o ponto 3; Em seguida, interrompe-se a suco e

registra-se o tempo (segundos) que o nvel superior do leo demora para descer de 4 at 5;

O tempo registrado multiplicado por uma constante do aparelho e representa a viscosidade cinemtica.

Viscosmetro de Ostwald A unidade usada o stoke (cm2/s). Como um stoke muito grande para o uso convecional, usa-se o centistoke que a centsima parte do stoke.


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Viscosidade absoluta definida como a fora (em dina) necessria para fazer deslocar uma superfcie plana de 1 cm2 sobre outra, do mesmo tamanho, com velocidade de 1 cm/s. Estando as duas superfcies separadas por uma camada de fluido com 1 cm de espessura.

Esquema de viscosidade cinemtica Sua unidade o poise, que tem as dimenses em gramas por centmetro vezes segundo. Tambm nesse caso emprega-se a centsima parte do poise: o centipoise. Origem das unidades As unidades para a escala fsica de viscosidade utilizam o sistema cgs (centmetro, grama, segundo) de grandezas. Assim, o poise e o stoke seguem as dedues abaixo.

p = a

t . F

Onde: F t a p

- - - -

Fora em dina (gf . cm/s2) Tempo em segundos rea em cm2

Poise


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p = cm . sg

s = d

VA

Onde: s VA d

- - -

Stoke Viscosidade absoluta em poiseDensidade em g/cm3

s = s

cm2

Logo, o centistoke (cSt) :

cSt = 100 . s

cm2

cSt = s

mm2

Viscosidade convencional A viscosidade convencional ou emprica medida por meio dos seguintes viscosmetros: Saybolt usado na Amrica do Norte; Redwood usado no Reino Unido; Engler usado na Europa. Todos esses aparelhos tm uma construo e um princpio de atuao semelhantes entre si. Todos compem-se, basicamente, de um tubo de seco cilndrica com um estreitamento na parte inferior.


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Coloca-se um determinado volume de leo nesse tubo que fica mergulhado em um banho com temperatura controlada. A seguir, deixa-se escoar o leo atravs do orifcio inferior e registra-se o tempo de escoamento. A figura a seguir mostra o viscosmetro de Saybolt; os outros viscosmetros diferenciam-se deste, principalmente, pelo volume de leo e temperatura utilizados (tabela seguinte). Existem ainda as variaes saybolt furol e graus engler.

Viscosmetro de Saybolt


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Viscosmetro Smbolo Volume de

leo Temperaturas

universal SUS ou SSU 70 F, 100 F, 130 F, 210 F Saybolt

furol SFS ou SSF 60 ml

77 F, 100 F, 122 F, 210 F

I ou 1

(standard) I ou 1 77 F, 100 F, 140 F, 200 F

Redwood II ou 2

(admiralty) II ou 2

50 ml

77 F, 86 F

Engler segundos

graus

- oE

200 ml 20, 50 C, 100 F

Saybolt furol um modelo quase idntico ao saybolt universal, possuindo apenas o orifcio inferior do tubo maior que o do universal. Destina-se a medir leos de elevada viscosidade, tal como os leos combustveis. Graus engler Nesse caso, o tempo gasto para o leo escorrer dividido pelo tempo gasto, nesse mesmo ensaio, por um volume de gua destilada igual ao volume de leo a ser testado. Converso de viscosidades A converso entre os vrios mtodos pode ser feita considerando a mesma temperatura para os ensaios, ou considerando vrias temperaturas para um nico ensaio (Tabelas: Viscosidades cinemticas aproximadas em vrias temperaturas (baseadas num grupo representativo de leos minerais) e Converso de viscosidades mesma temperatura). Classificao de viscosidade ISO A International Standardisation Organization (ISO) estabeleceu um sistema de classificao aplicvel aos leos industriais. Nesse sistema, a nica caracterstica considerada a viscosidade.


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Tabela: Viscosidades cinemticas aproximadas em vrias temperaturas (baseadas num grupo representativo de leos minerais)

Viscosidade (cSt)

68 F

(20 C) 70 F 100 F

122 F

(50C) 130 F 140 F 200 F 210 F

212 F

(100 C) 250 F

3,03 2,95 2 - - - - - - -

6,9 6,6 4 2,95 2,70 2,40 - - - -

11,2 10,6 6 4,3 3,85 3,38 - - - -

15,5 14,8 8 5,6 4,9 4,3 2,24 2,06 2,03 -

20,5 19,5 10 6,8 6 5,2 2,57 2,35 2,30 -

25,5 24 12 7,9 6,9 6 2,90 2,60 2,57 -

31 29 14 9,1 7,9 6,8 3,16 2,88 2,85 2,06

36 34 16 10,2 8,9 7,5 3,45 3,10 3,06 2,20

42 39 18 11,4 9,8 8,3 3,7 3,33 3,27 2,33

47 44 20 12,5 10,7 9 3,9 3,53 3,48 2,46

62 58 25 15,2 13 10,8 4,5 4,05 3,98 2,75

77 72 30 17,7 15 12,4 5 4,47 4,37 3

94 88 35 20,4 17 14 5,5 4,85 4,73 3,20

110 104 40 22,7 19 15,4 5,8 5,2 5 3,35

131 121 45 25 21 16,9 6,2 5,5 5,3 3,54

150 137 50 27,4 22,7 18,5 6,5 5,8 5,6 3,70

169 156 55 30 24,5 19,7 6,9 6,1 5,9 3,84

190 173 60 32 26,4 21 7,2 6,3 6,2 4

230 210 70 37 30 23,5 7,8 6,8 6,7 4,25

270 245 80 42 33 26,3 8,5 7,4 7,2 4,53

320 285 90 46 37 29 9,2 7,9 7,7 4,8

360 320 100 50 40 31 9,7 8,4 8,2 5,1

400 360 110 55 44 34 10,3 8,9 8,7 5,3


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Tabela: Converso de viscosidades mesma temperatura

Saybolt Redwood Engler Cinemtica Saybolt Redwood Engler Cinemtica

32 30 1,11 1,83 235 207 6,70 50,8

34 31,5 1,17 2,39 240 211 6,84 51,9

36 33 1,22 3,00 245 215 6,98 53,0

38 34,5 1,28 3,63 250 219 7,12 54,1

40 36 1,34 4,28 500 439 14,25 108,2

42 37,5 1,39 4,91 520 456 14,81 112,5

44 39 1,45 5,53 800 702 22,78 173,2

46 41 1,50 6,16 850 746 24,20 184,0

48 42,5 1,55 6,78 900 790 25,63 194,8

50 44 1,60 7,39 950 833 27,05 205,6

100 88 2,94 20,60 1.000 877 28,48 216,5

105 92 3,09 21,77 1.500 1.316 42,72 324,7

110 96 3,23 22,93 1.600 1.404 45,57 346,3

115 101 3,37 24,09 1.700 1.491 48,42 368,0

120 105 3,51 25,24 1.800 1.579 51,3 389,6

125 110 3,65 26,39 1.900 1.667 54,1 411

130 114 3,78 27,53 2.000 1.775 56,9 433

135 118 3,92 28,67 3.000 2.632 85,4 649

140 123 4,06 29,80 4.000 3.509 113,9 866

145 127 4,20 30,93 4.500 3.948 128,2 975

150 132 4,33 32,06 5.000 4.386 142,4 1.083

200 176 5,72 43,16 5.500 4.825 156,6 1.190

205 180 5,86 44,26 6.000 5.264 170,9 1.299

210 185 6,00 45,36 7.000 6.141 199,3 1.515

215 189 6,14 46,45 8.000 7.018 227,8 1.732

220 193 6,28 47,54 9.000 7.896 256,3 1.948

225 198 6,42 48,63 10.000 8.772 284,8 2.166

230 202 6,56 49,72


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A classificao ISO de viscosidade expressa seus valores em graus de viscosidade cinemtica a 40 C dos leos. Tabela: Classificao ISO de viscosidade

Limites de viscosidade cinemtica

(cSt a 40 C) Grau de viscosidade Viscosidade mediana

(cSt a 40 C) Mnimo Mximo

ISO VG 2 2,2 1,98 2,42

ISO VG 3 3,2 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 9,00 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 90 110

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 1.000 1.000 900 1.100

ISO VG 1.500 1.500 1.350 1.650 A nomenclatura usada nas especificaes por esse sistema :

ndice de viscosidade O ndice de viscosidade (IV) de um leo um valor emprico que estabelece uma relao entre a variao que sua viscosidade sofre com a alterao da temperatura, e as variaes idnticas de dois leos padres.


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O mtodo do IV foi criado em 1929 e tomou como padres o leo mais sensvel e o menos sensvel conhecidos na poca. O mais sensvel recebeu o ndice 0 (IV = 0); o menos sensvel recebeu ndice 100 (IV = 100). Foram tomadas por padres as viscosidades medidas s temperaturas de 100 e 210 F (37,8 e 99 C) e mais recentemente a 40 e 100 C. Atualmente, possvel produzir leos mais sensveis temperatura do que os abrangidos pela referncia IV = 0, e outros menos sensveis do que os que figuram com a referncia IV = 100. Portanto, encontramos no mercado leos com IV abaixo de zero e outros com IV acima de 100. Em resumo, a viscosidade de todos os leos diminui com o aumento da temperatura, mas a dos leos com alto IV no varia tanto como a dos leos que tm baixo IV. Interpretao do IV Pelo fato de as temperaturas de servio s quais os leos esto sujeitos serem muito variveis, torna-se importante conhecer o IV. Esse valor obtido por meio do catlogo do fornecedor. A altas temperaturas, a viscosidade de um leo pode cair tanto que a pelcula lubrificante pode se romper, provocando um srio desgaste das peas pelo contato de metal com metal. No caso oposto, a baixas temperaturas, o leo pode tornar-se to viscoso que no consiga circular; ou, ainda, pode gerar foras que dificultem a operao da mquina. Portanto, leos sujeitos a considervel variao de temperaturas devem ter alto IV. o caso dos automveis, das mquinas-ferramentas e dos avies. Cor Os produtos de petrleo apresentam variao de cor quando observados contra a luz. Essa faixa de variao atinge desde o preto at quase o incolor.


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Existem vrios aparelhos para determinar a cor dos leos lubrificantes, so os colormetros. O mais usado para fins industriais e automotivos o colormetro Union.

Colormetro Union O colormetro Union recomendado pela ASTM (norma D-155). O aparelho possui um tubo com luneta que permite observao simultnea da amostra do leo e do vidro na cor padro. Esse vidro possui oito cores diferentes numeradas de 1 (cor mais clara) a 8 (cor mais escura). A cor importante para os leos brancos, pois eles tm aplicao como lubrificantes de fibras txteis sintticas. Elas no podem sofrer manchas. Para os lubrificantes comuns, tem pouca importncia a determinao da cor, salvo para o fabricante controlar a uniformidade do produto. Densidade Densidade ou massa especfica de uma substncia o quociente de sua massa pelo seu volume. Como o volume varia com a temperatura, necessrio referir-se temperatura de medio.


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A densidade dos lubrificantes em geral comparada com a densidade da gua. Ora, os lubrificantes, por serem mais leves que a gua, possuem densidade inferior a 1. Isso, provavelmente pareceu incmodo aos tcnicos do American Petroleum Institute (API), que fizeram uma escala prpria. Essa escala d o grau 10 para a gua, e para lquidos mais leves d graus superiores a 10. A densidade em graus API dada pela frmula:

API = F 60 adensidade

5,141 - 131,5

O quadro abaixo mostra equivalncia entre graus API e densidade.

API

10 11 12 13 14 15 20 30 40 50

Densidade (kg/dm3)

1,000 0,993 0,986 0,979 0,972 0,966 0,934 0,876 0,825 0,780

O valor da densidade como fator de especificao dos lubrificantes muito reduzido. Quando muito, pode-se eventualmente determinar o tipo de leo cru do qual um leo proveniente. O nico interesse prtico em conhecer a densidade, ou melhor, a massa especfica de um lubrificante poder converter um valor de volume em massa, ou vice-versa. Esses clculos so necessrios para operaes de frete e conferncia de recebimento. Ponto de fulgor O ponto de fulgor a temperatura em que o leo, quando aquecido, desprende os primeiros vapores que se inflamam momentaneamente em contato com uma chama (flash).


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O aparelho mais usado para esse teste o cleveland open cup, isto , o cleveland vaso aberto.

Aparelho cleveland vaso aberto O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar as temperaturas de servio que um leo pode suportar com absoluta segurana. leos com ponto de fulgor inferior a 150 C no devem ser empregados para fins de lubrificao. Produtos de petrleo, lubrificantes ou combustveis, com ponto de fulgor abaixo de 70 C, so considerados, por lei, como de manuseio perigoso. O ensaio do ponto de fulgor importante para avaliar as condies de contaminao por combustveis em leos de motor usados. Ponto de combusto a temperatura a que o produto deve ser aquecido para inflamar de modo contnuo, durante um mnimo de cinco segundos. tambm chamado de ponto de inflamao. O ponto de combusto de 22 a 28 C acima do ponto de fulgor. O aparelho usado para esse ensaio o mesmo da figura anterior.


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Ponto de fluidez e ponto de nvoa So dois testes feitos em um leo no mesmo aparelho. Por serem visuais, esto limitados aos produtos que apresentam a transparncia necessria.

Aparelho para teste de ponto de fluidez e nvoa O teste consiste em colocar o leo num tubo com termmetro e mergulh-lo num ambiente frio. A cada queda de 5 F (3 C) no termmetro, a amostra retirada e observada. Ponto de nvoa a temperatura na qual observada uma nvoa ou turvao da amostra. A nvoa ocorre porque substncias cerosas (parafinas), normalmente dissolvidas no leo, comeam a se separar formando minsculos cristais que so responsveis pela turvao do leo. O conhecimento do ponto de nvoa importante somente nos casos onde a capilaridade usada para conduzir o lubrificante s partes mveis, buchas de bronze sinterizado, por exemplo.


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Ponto de fluidez a mais baixa temperatura na qual o leo ainda flui nas condies normais do teste. importante conhecer o ponto de fluidez de qualquer lubrificante exposto a temperaturas de servio muito baixas (menores que 0 C). Acidez e alcalinidade O grau de acidez ou alcalinidade de um leo pode ser avaliado pelo seu nmero de neutralizao. O nmero de neutralizao a quantidade, em mg, de KOH (hidrxido de potssio) necessria para neutralizar os cidos contidos em um grama de leo. Nem sempre o leo cido. Quando ele bsico, utiliza-se uma soluo cida como cido clordrico ou sulfrico para neutralizao. Nesse caso, a quantidade de soluo cida necessria para a neutralizao do leo convertida em equivalentes miligramas de KOH. Assim a unidade de acidez ou alcalinidade mgKOH/g.

Ensaio para o nmero de neutralizao O nmero de neutralizao aparece sob nomes que veremos a seguir.


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ndice de acidez forte (SAN) a quantidade de base, expressa em mg de KOH, necessria para neutralizar os cidos fortes presentes em um grama de leo. ndice de acidez total (TAN) a quantidade de base, em mgKOH/g, necessria para neutralizar os cidos presentes em um grama de leo. ndice de alcalinidade total (TBN) a quantidade de cido, em equivalentes mg de KOH, necessria para neutralizar todos os componentes bsicos presentes em um grama de leo. ndice de alcalinidade forte (SBN) a quantidade de cido, em equivalentes mg de KOH, necessria para neutralizar as bases fortes de um grama de leo. Aplicao do nmero de neutralizao Os leos minerais puros tm um nmero de neutralizao inferior a 0,1 mgKOH/g. Os lubrificantes aditivados possuem valores bem maiores. A funo principal desse nmero est no controle de leos usados, pois nos ensaios pode-se verificar a variao desse nmero e saber se o leo est deteriorado ou contaminado. Demulsibilidade a capacidade que possuem os leos de se separarem da gua. O nmero de demulsibilidade (tambm chamado nmero de emulso) o tempo em segundos que a amostra de leo leva para separar-se da gua condensada proveniente de uma injeo de vapor. Esse ensaio normalizado pela ASTM. Em geral, os leos que oferecem menor resistncia a se emulsificar so os de maior acidez que, entretanto, apresentam maior resistncia da pelcula. Por outro lado, o leo oxidado se emulsifica mais facilmente que o novo.


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A demulsibilidade muito importante em turbinas hidrulicas, pois se no houver separao rpida entre leo e gua, ocorrem srios danos s partes metlicas. desejvel que exista a facilidade para emulsificar nos leos para cilindros a vapor, compressores de ar e marteletes para facilitar a lubrificao das vlvulas. Corroso Os lubrificantes so submetidos a testes para determinar a tendncia de virem a corroer metais. O ensaio de corroso mais usado o ensaio segundo ASTM D.130. O processo consiste em mergulhar uma lmina de cobre bem polida numa amostra de leo aquecida a 100 C.

Ensaio de corroso


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Aps trs horas, a lmina retirada e lavada. Ento, sua cor comparada com uma escala de padres. O resultado expresso pelos nmeros de classificao de 1 a 4; havendo em cada classe estgios intermedirios dados por letras (1a, 1b, etc.). A menor corroso expressa pelo nmero 1 e o maior pelo nmero 4. O leo mineral puro, para lubrificantes, enquadra-se em 1a ou 1b no mximo. Oxidao Oxidao a capacidade de o leo combinar-se quimicamente com o oxignio do ar. Essa combinao leva formao de verniz e borra que corroem os mancais. Os ensaios de laboratrio para determinar a resistncia oxidao atuam do seguinte modo: Submetem o lubrificante a temperaturas maiores do que as atingidas na prtica; A oxidao do leo ativada pelo uso de oxignio puro sob presso; O resultado expresso pelo nmero de neutralizao da amostra aps o ensaio. Espuma Os leos lubrificantes quando agitados em presena de ar tendem a formar espuma. Ela indesejvel principalmente em sistemas hidrulicos e caixas de engrenagens pois a espuma impede a formao de uma pelcula lubrificante contnua. Para evitar a formao de espuma, so usados aditivos nos leos lubrificantes. Ponto de anilina a temperatura mais baixa na qual um volume de um produto de petrleo completamente miscvel em igual volume de anilina.


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O ponto de anilina d a idia do poder solvente dos derivados do petrleo. Essa caracterstica indesejvel nos lubrificantes pois indica a tendncia de atacar peas de borracha. Quanto mais baixo for o ponto de anilina de um leo, maior ser seu poder solvente e maiores sero os danos causados borracha. O principal desses danos o aumento de volume da pea. O grfico abaixo mostra a relao entre o aumento de volume das peas de borracha e o ponto de anilina.

Relao entre o ponto de anilina e peas de borracha Cinzas Os lubrificantes puros e novos so compostos de hidrocarbonetos e algumas impurezas (compostos de enxofre, oxignio e nitrognio). Todos esses elementos qumicos ao se queimarem, em presena de ar, produzem vapor dgua e gases, no deixando resduos. Ao se queimar um leo que contenha um aditivo de base metlica ou que j tenha sido usado e esteja contaminado, haver formao de um resduo, as cinzas.


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O ensaio que determina a quantidade de cinzas serve para determinar se um leo possui aditivos ou se est contaminado por impurezas metlicas. Anlise espectrogrfica Para submeter um leo anlise espectrogrfica procede-se combusto de uma determinada quantidade de amostra. A cinza obtida misturada a um padro normalizado (carbonato de ltio). Coloca-se uma pequena poro da mistura em um dos eletrodos de uma lmpada de arco e fotografa-se o espectro resultante. Por esse mtodo, determina-se a quantidade, em partes por milho, de vrios elementos: Slica que indica o ndice de p introduzido pelo ar; Ferro que revela desgaste nos componentes de ao ou ferro fundido; Estanho, chumbo, cobre que revelam desgaste de mancais; Cromo que indica desgaste de camisas ou outras peas cromadas. Questionrio resumo 1 Qual a realizao entre viscosidade e temperatura?

2 Qual a unidade para viscosidade cinemtica?

3 O que ndice de viscosidade?


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4 Qual a importncia de conhecer o ponto de fulgor?

5 Por que importante conhecer o ponto de fluidez?

6 Qual a importncia do nmero de neutralizao?

7 O que determina o teste de corroso?

8 Qual o efeito da oxidao dos leos?

9 Qual o principal dano causado pelos lubrificantes s borrachas?

10 O que determina a anlise espectroscpica?


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Aditivos Objetivos Ao final desta unidade, o participante dever: Conhecer Estar informado sobre: Aditivos usados em lubrificantes; Funes, composio, aplicao e testes dos aditivos. Saber Reproduzir conhecimentos sobre: Funo dos principais aditivos usados nos leos lubrificantes; Vrios testes para lubrificantes com EP. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Listar aditivos necessrios para leos de uso comum. Introduo Com o extraordinrio desenvolvimento mecnico dos ltimos tempos, surgiu a carncia de leos especiais. Tendo em vista as limitaes dos leos minerais, foram desenvolvidas substncias (aditivos) para serem adicionadas a eles. Esses aditivos do ao leo novas propriedades, melhoram as existentes ou eliminam as indesejveis. A seguir sero estudados os principais aditivos.


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Extrema presso A funo principal dos lubrificantes separar as superfcies em movimento. Com isso, reduz-se o atrito, o desgaste e a gerao de calor. Existem, porm, situaes onde a presso exercida sobre a pelcula lubrificante to elevada que ocorre o seu rompimento. A, o contato metal-metal extremamente danoso. O contato metal-metal provoca escoriaes e arranhaduras em engrenagens e mancais que, por sua vez, geram a soldagem e a deformao a frio. Essas so as ocorrncias combatidas pelos lubrificantes possuidores da propriedade extrema presso (EP), dada pelo aditivo EP. O comportamento dos leos com e sem aditivos EP semelhante at o momento da falha da pelcula lubrificante. Nesse ponto o aditivo entra em ao. Composio e ao dos EP Os aditivos EP so feitos de compostos de cloro, enxofre e fsforo, ou combinaes desses elementos. Esses compostos reagem quimicamente com o metal para formar pelculas finssimas de sulfetos, cloretos e fosfetos aderentes ao metal. Tais compostos qumicos tm baixa resistncia ao cisalhamento e por isso evitam as escoriaes, as soldagens, etc. A ao dos elementos citados ocorre assim: O enxofre de ao lenta e residual; O cloro de pronta ao e curta durao; O fsforo forma fosfatos com o metal. Esses fosfatos ao sofrerem atrito provocam o

polimento das partes em contato. Testes para lubrificantes com EP Existem diversos testes para avaliao do desempenho dos lubrificantes com EP. Todos, de modo geral, consistem em fazer atuar uma carga crescente sobre duas superfcies em movimento lubrificadas pelo produto em teste.


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A seguir, sero apresentados os principais testes para avaliao do desempenho dos lubrificantes com EP. Teste almen

Uma barra cilndrica posta a girar, prensada entre dois semimancais. A cada intervalo de dez segundos, aumentam-se duas libras na carga. O resultado expresso pela carga aplicada no incio das escoriaes. Teste tinken

Um bloco de ao impelido contra o anel de ao do cilindro rotativo durante dez minutos. O resultado dado pela presso mais alta aplicada sem que haja escoriaes.


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Teste SAE

Dois cilindros que giram com velocidades diferentes so impelidos um contra o outro. A carga aumentada at que ocorre a falha. Esse aparelho difere dos dois anteriores devido ao fato de que os dois cilindros criam uma combinao de atritos de rolamento e escorregamento, enquanto os outros possuem apenas atrito de escorregamento. Teste falex

Dois mancais duros pressionam crescentemente um eixo mais mole, no qual ocorre o desgaste.


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Teste four ball

Uma esfera de ao de 1/2 polegada gira em contato com outras trs esferas iguais fixas. Isso proporciona trs pequenas reas circulares de desgaste. O desgaste e o coeficiente de atrito so medidos periodicamente at que, devido ao atrito e ao aumento de presso, as esferas soldam-se. Antioxidantes Os aditivos antioxidantes so elementos que tm maior afinidade com o oxignio do que os hidrocarbonetos formadores do leo, ou seja, so receptores preferenciais de oxignio. Qualquer lubrificante se oxida, o que o aditivo faz controlar a velocidade de oxidao por um tempo. Quando esse tempo se esgota, o leo considerado vencido. o momento em que a formao de borras, gomas e vernizes ocorre em grande quantidade. Os efeitos de um leo com borras e vernizes so: Eliminao de folgas; Prejuzo da dissipao de calor; Diminuio do rendimento; Falhas e defeitos em vrios pontos do equipamento. Os aditivos antioxidantes so feitos em geral de compostos de enxofre e fsforo. Sua concentrao nos lubrificantes da ordem de 0,001 % a 0,1 %.


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Anticorrosivos Os aditivos anticorrosivos tm a funo de proteger os metais contra: Substncias corrosivas presentes no leo, tais como borras e produtos da queima

de combustvel; Agentes atmosfricos. Para conseguir o primeiro tipo de proteo, adicionam-se ao leo produtos que previnam o contato entre o metal e a substncia corrosiva, e, ao mesmo tempo, neutralizem as substncias cidas presentes durante o servio. Em resumo, necessrio que o aditivo seja alcalino e forme uma pelcula impermevel sobre os metais. Para o segundo tipo de proteo, os aditivos recebem o nome de inibidores de ferrugem visto que se destinam proteo dos metais ferrosos. Inibidores de ferrugem Esses aditivos so produtos que tm mais afinidade com o ferro do que com a gua. Assim, aderem ao metal e deslocam a umidade da superfcie. Esse deslocamento conseguido por pequenos volumes de leos graxos que envolvem as partculas de gua numa pelcula oleosa. Alm dos leos graxos, usam-se sulfonatos de petrleo. Os inibidores de ferrugem podem ser usados em qualquer tipo de leo. Porm, torna-se necessrio verificar se esses aditivos corroem os no ferrosos. Detergentes e dispersantes Os aditivos detergentes so compostos que auxiliam a manter limpas as superfcies metlicas, minimizando a formao de borras e lacas de qualquer natureza, por meio de realizaes ou processos de soluo. O uso de aditivos detergentes no significa propriamente uma enrgica ao de limpeza mas, uma reduo na formao de depsitos.


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O aditivo dispersante busca dar aos leos lubrificantes a propriedade de manter em suspenso, finamente divididas, quaisquer impurezas formadas no interior do sistema (ou que nele penetrem) at o momento de serem eliminadas por ocasio da troca ou purificao do lubrificante.

Os principais produtos usados como aditivos detergentes dispersantes so os compostos organo-metlicos, cujas denominaes qumicas so: amina, hidroxila, ter fosforado, carboxila e anidrido. Antidesgaste So aditivos destinados a evitar ou controlar o desgaste resultante do atrito. O desgaste corrosivo, como j vimos, combatido pelos antioxidantes, dispersantes e anticorrosivos.


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Assim, a funo do aditivo antidesgaste a mesma dos aditivos EP; alguns fabricantes chegam a englobar os aditivos antidesgaste sob a denominao de agentes EP leves. O principal elemento qumico usado como antidesgaste o fsforo. O uso principal do antidesgaste como agente de untuosidade, isto , melhorador do poder lubrificante. Embora esse aditivo seja usado em muitos tipos de lubrificantes, indispensvel em dois: Em leos para caixas de velocidade automticas, para combater os rudos

caractersticos desses equipamentos. Tais rudos so conhecidos como squawk e chatter;

Em leos para barramentos, a fim de evitar as prises seguidas de escorregamento (fenmeno conhecido como stick-slip).

Antiespumantes Os leos lubrificantes formam espuma quando agitados em presena de ar. Isso indesejvel pois a espuma diminui a espessura da pelcula lubrificante. O silicone o melhor e mais eficiente aditivo antiespuma. Ele atua de modo a desmanchar as bolhas de ar assim que elas atingem a superfcie livre do leo; sua ao muito parecida com a de furar uma bexiga. Melhoradores do I.V. So polmeros adicionados aos lubrificantes sujeitos intensa variao de temperatura. A funo dos melhoradores do I.V. no permitir aumento ou diminuio excessivos da viscosidade, durante trabalhos realizados em temperaturas baixas ou elevadas. Agentes de adesividade Certas aplicaes dos leos lubrificantes requerem leos com alto poder de adeso, quais sejam: na indstria txtil e na alimentcia, que precisam evitar o gotejamento de leo sobre os produtos; ou, ainda, em componentes de mquinas com vazamentos, folgas ou sujeitos centrifugao.


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Os aditivos chamados agentes de adesividade so constitudos por polmeros de alto peso molecular e hidrocarbonetos saturados. Esses compostos so altamente resistentes oxidao. Os agentes de adesividade quando adicionados ao leo, mesmo em pequenas quantidades, conferem-lhe alto poder de aderncia aos metais. Essa aderncia permanece inalterada nas condies normais de servio, apesar de o movimento das peas forar a expulso do leo. Abaixadores do ponto de fluidez So compostos qumicos (polimetacrilatos e poliacrilamidas) que fazem o leo suportar baixas temperaturas sem se congelar. Esses aditivos atuam impedindo que os cristais de cera se formem e se aglutinem impedindo a fluidez. Assim, a temperatura considerada ponto de fluidez para um leo com esse aditivo passa a ser inferior quela considerada ponto de fluidez para o leo sem este aditivo. Aditivos especiais So basicamente de dois tipos: Corantes sua finalidade dar uma cor definida para identificao de um produto,

por exemplo gasolina, lcool e fluidos de corte; Antisspticos sua funo inibir o crescimento de fungos e bactrias e seu uso

se restringe aos leos de corte. Aplicao dos aditivos A prxima tabela mostra os leos lubrificantes usuais, suas caractersticas, aplicaes e os aditivos empregados. Para entender a tabela necessrio o cdigo abaixo: Antioxidante (1); Melhoradores I.V. (2); Abaixador do ponto de fluidez (3); Agentes de adesividade (4); Antiespumante (5);


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Extrema presso (6); Antidesgaste (7); Anticorroso (8); Detergente dispersante (9).

Produto Aplicao Caractersticas leo bsico Aditivos

leo para

lubrificao

geral

Rolamento,

engrenagem e fuso

Lubrificao por perda

Estabilidade oxidao Naftnico ou

parafnico

1, 3, 5

leo de

circulao

inibida

Sistema hidrulico,

circulatrio e mancais

Elevada estabilidade oxidao

Alto I.V.

Boa demulsibilidade

Parafnico 1, 3, 5, 6, 8

leo para

engrenagens

Redutor de velocidade Boa proteo contra desgaste e

corroso

Antiespumante

Parafnico ou

naftnico

1, 3, 5, 6, 7,

8, 2*, 4*

leo para

compressores

Cilindro e mancal Elevada estabilidade oxidao

Baixo depsito de impureza

Parafnico ou

naftnico

1, 2, 3*, 6*,

8, 9

leo hidrulico Sistema hidrulico Boa proteo contra ferrugem e

corroso

Boa estabilidade oxidao

Alto I.V.

Bom resfriamento

Naftnico ou

parafnico

1, 2, 3, 4, 5,

6, 7, 8

leo para

transferncia de

calor

Aplicado at 150 C Boa estabilidade oxidao

Pouca borra

Mdio I.V.

Bom resfriamento

Naftnico,

parafnico ou

sinttico

1 e aditivo

especial para

refrigerao

leo contra

ferrugem

Proteo de superfcie

metlica

Boa proteo anticorrosiva

Boa formao de pelcula

Boa aderncia

Naftnico 3, 4, 6, 7, 8,

9

leo txtil Equipamento txtil Facilmente removido com gua Naftnico 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7, 8, 9

(*) Uso eventual Questionrio resumo 1 Qual a funo dos aditivos?


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2 Em que momento o aditivo EP entra em ao?

3 Qual o modo de atuar dos vrios testes para leos com EP?

4 Quais so os efeitos de um lubrificante oxidado?

5 Qual a funo dos aditivos dispersantes detergentes?

6 Que tipo de desgaste combatido pelo aditivo antidesgaste?

7 Por que indesejvel a espuma nos leos lubrificantes?

8 Indique aplicaes para os agentes de adesividade.


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9 Quais so os aditivos necessrios para um leo usado em mancais deslizantes de uma prensa excntrica?

10 Quais so os aditivos necessrios aos leos para barramentos?


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Graxas Objetivos Ao final desta unidade, o participante dever: Conhecer Estar informado sobre: Composio das graxas; Caractersticas e aplicaes; Ensaios de comportamento; Vantagens e desvantagens em relao ao leo lubrificante. Saber Reproduzir conhecimentos sobre: Composio, caractersticas, aditivos e aplicaes das graxas; Ensaios gerais e especiais. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Identificar graxas; Interpretar especificaes de graxas. Introduo Define-se graxa como sendo um produto lubrificante obtido pela disperso de um agente engrossador em um fluido lubrificante. Sua consistncia pode variar desde o estado semifluido ao slido.


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O termo original graxa era restrito a gorduras moles, encontradas nos tecidos dos animais. Essas gorduras, temperatura ambiente, tornavam-se slidas ou semifluidas. Assim, quando as graxas tornaram-se artigos comerciais, foram chamadas graxas duras. Antigamente, as graxas eram usadas apenas em lubrificaes sem importncia. Com o passar do tempo, as qualidades foram sendo aperfeioadas e hoje um produto que representa 10 % do consumo de lubrificantes. Vantagens e desvantagens das graxas As vantagens das graxas, assim como as desvantagens, devem ser entendidas em comparao com os leos lubrificantes. Vantagens Devido a sua consistncia, a graxa forma uma camada protetora na pea

lubrificada, isolando-a de corpos estranhos; A adesividade da graxa particularmente vantajosa para peas deslizantes ou

oscilantes; Torna possvel a fabricao de mancais ou sistemas de engrenagens selados; No caso de rolamentos, permite a operao em vrias posies; No caso de mancais de deslizamento, permanece onde necessrio durante as

partidas e operaes intermitentes. Desvantagens Menor dissipao de calor; Menor resistncia oxidao; Maior atrito fluido, isto , em altas rotaes o aquecimento maior. Estruturas das graxas Observadas, ao microscpio eletrnico, as graxas apresentam uma fina trama de fibras de sabo (agente engrossador) retendo o leo lubrificante. Essa estrutura assemelha-se a plos de uma escova retendo leo. A trama de sabo mantm-se coesa pela ao de foras de atrao fracas entre as fibras. Esta coeso que d graxa sua consistncia, ou corpo em repouso.


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Quando, em seu trabalho, a coeso rompida, a graxa flui. Aps cessar o trabalho, a trama original forma-se novamente restituindo graxa sua consistncia inicial. Esse comportamento permite que, na lubrificao com graxa, existam regies com reserva de lubrificantes. o caso dos rolamentos blindados, nos quais a graxa retida pelo espaador e as placas de blindagem sofre menor modificao do que a poro que atua entre as esferas. Desse modo, esta graxa dos espaadores e placas atua como reserva e vedao. Componentes das graxas Graxa a soma dos seguintes elementos: Agente espessante; Lubrificante lquido; Aditivo. Agentes espessantes O agente espessante, por sua natureza e concentrao, que d s graxas suas caractersticas principais. O elemento mais usado como espessante o sabo metlico. Os sabes metlicos no diferem muito, em sua essncia, dos tradicionais sabes de lavar roupa. De modo simplista pode-se considerar que os sabes so obtidos pela reao qumica entre um cido graxo (geralmente sebo) e um sabo alcalino. Exemplos: A cal virgem d sabo de clcio; A soda custica d sabo de sdio; O hidrxido de ltio d sabo de ltio. A seguir sero apresentados os espessantes mais usados e suas respectivas graxas.


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Clcio As graxas com sabo de clcio so resistentes ao da gua; tm custo baixo; apresentam estrutura macia e amanteigada; no so indicadas para mancais de rolamento; tm aplicao limitada a 70 C de temperatura e so conhecidas como graxa para copo. As graxas de clcio comuns so estabilizadas pela presena de 1 a 2 % de gua. Quando, pela temperatura do servio, a gua se evapora, ocorre a separao entre o sabo e o leo. Existem graxas de clcio estabilizadas com acetato de clcio. Isso evita a separao de leo. Essas graxas so largamente empregadas em mancais de deslizamento operando a uma temperatura de 60 C com cargas leves e mdias. Sdio As graxas com sabo de sdio tm boa resistncia ao calor seco. Podem ser usadas at 150 C e resistem bem ferrugem. Essas graxas no resistem gua e tm bombeamento mais difcil do que as de clcio. O sabo de sdio, ao microscpio, apresenta fibras longas ou curtas, conforme sua fabricao. O sabo com fibras longas usado em graxas para superfcies deslizantes. Enquanto o sabo com fibras curtas usado em mancais de rolamento. Ltio As graxas com sabo de ltio possuem excelentes qualidades de aderncia e no so lavveis por gua. Tm tima bombeabilidade e trabalham a temperaturas de 70 C a 150 C. As graxas de ltio substituem as graxas de clcio e sdio e so chamadas graxas de aplicaes mltiplas (multi purpose grease).


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O uso de uma graxa de aplicaes mltiplas traz as seguintes vantagens: Evita a possibilidade de enganos; Simplifica os estoques; Simplifica o equipamento necessrio; Diminui as perdas por aderncia em diferentes utenslios. Alumnio As graxas feitas com estearato de alumnio so transparentes, resistentes gua e oxidao e tm boa adesividade. Sua temperatura mxima de utilizao 70 C e seu bombeamento regular. usada em chassis de veculos, mancais e excntricos. Espessante misto Para algumas aplicaes particulares foram desenvolvidas as graxas com mistura de sabes. Exemplo: graxa de sdio com adio de pequena quantidade de sabo de clcio. Essa mistura resulta numa graxa de consistncia mais macia do que a graxa de sdio sem afetar sua resistncia ao calor. Outras misturas de sabes usadas como espessantes para obteno de graxas so sdio com alumnio e clcio com ltio. As graxas com espessante misto tm uso muito restrito, pois so de obteno delicada, tendem a engrossar em uso ou em contato com a gua. Espessante no sabo Existem graxas nas quais o espessante no um sabo metlico. Argilas modificadas (bentonita tratada) ou slica-gel so os espessantes usados, normalmente, nesses casos. As graxas base de argila so chamadas bentonticas e tm as seguintes propriedades: Resistncia gua; Oferece tima proteo contra o desgaste; Boa resistncia ao calor;


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Boa estabilidade mecnica; Mau bombeamento; Alto custo; Oferece m proteo anticorroso. As graxas de slica-gel oferecem boa proteo contra o desgaste, resistem ao calor at 150 C, tm boa estabilidade mecnica, porm no resistem gua. Lubrificante lquido O lubrificante lquido que faz parte de uma graxa pode ser um leo mineral ou leo sinttico. Tanto um leo como o outro so empregados pelo fabricante tendo em vista o desempenho esperado da graxa. Assim, ao usurio basta tomar os cuidados com as especificidades da graxa sem se preocupar com o leo que a compe. Aditivo Como difcil obter uma graxa com todas as qualidades desejadas pela simples seleo do espessante e do leo, incluem-se os aditivos. Os mais importantes tipos de aditivos so: Inibidor de oxidao; Inibidor de corroso; Agente de untuosidade; Modificador da estrutura; Agente de extrema presso; Agente de adesividade; Lubrificante slido; Corante e odorfero. Inibidor de oxidao um produto qumico da classe das aminas e dos fenis. Sua presena indispensvel em graxas para rolamentos e em outras graxas onde o perodo de servio longo.


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Inibidor de corroso um composto qumico denominado cromato, dicromato, sulfonato de petrleo ou sabo de chumbo; a gua raramente remove esses compostos das superfcies metlicas. A presena do inibidor de corroso indispensvel em todas as graxas insolveis em gua. Sua presena, entretanto, desnecessria na graxas de sdio, pois, nesse caso, o espessante lavvel pela gua e o aditivo no cumpriria sua funo. Agente de untuosidade So gorduras e leos vegetais com a funo de melhorar o poder lubrificante das graxas. O agente de untuosidade necessrio em um pequeno nmero de graxas visto que a mistura leo mineral e sabo, em geral, j proporciona um alto poder lubrificante s graxas. Modificadores de estrutura So compostos destinados a alterar a estrutura da fibra do sabo. Em algumas graxas, faz-se necessria essa mudana para evitar a tendncia de separao do leo. Agente de extrema presso So os mesmos compostos usados para os leos lubrificantes e com a mesma finalidade, estudados na unidade Aditivos. Agente de adesividade Quando a necessidade requer uma graxa mais pegajosa so adicionados polmeros orgnicos viscosos ou ltex em soluo aquosa. Lubrificantes slidos So ps adicionados s graxas para dar-lhes qualidades especiais. O principal desses aditivos o grafite, que usado em graxas para trabalhos em temperaturas elevadssimas; por exemplo: a lubrificao de moldes para fabricao de vidros. Nesse caso, o sabo e o leo da graxa entram em combusto e o grafite permanece lubrificando.


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Outro aditivo do tipo lubrificante slido o bissulfeto de molibdnio. Esse aditivo oferece tima resistncia ao calor e presses elevadas. Mica, asbestos, zinco e chumbo tambm so usados para evitar a grimpagem de peas, principalmente roscas. Corantes e odorferos So produtos usados em geral com finalidades comerciais. Eles melhoram o aspecto da graxa e permitem sua identificao pela cor ou cheiro. Caractersticas das graxas As caractersticas das graxas importantes para uso industrial so determinadas por ensaios. Esses ensaios so empricos e definem os padres de uso e comercializao. As caractersticas mais importantes so: Cor; Viscosidade aparente; Ponto de gota; Teor de leo mineral; Teor de sabo; Teor de gua; Nmero de neutralizao; Cargas. Cor A cor da graxa indica, de modo vago, o tipo de leo que a compe. Assim, as graxas escuras podem indicar que so feitas com leos escuros ou possuem aditivos que lhes do a cor preta esverdeada. No existe escala para a cor das graxas. Portanto, esta uma caracterstica de pequena importncia.


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Consistncia Consistncia a propriedade dos materiais pastosos e slidos a fluir quando submetidos a presso. A consistncia da graxa determinada pelo ensaio D217 da ASTM. O ensaio consiste em fazer penetrar um cone padro, durante cinco segundos, temperatura de 25 C, em uma amostra de graxa. A penetrao medida em dcimos de milmetros e o aparelho chama-se penetrmetro.

Penetrmetro


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No caso de graxa muito dura, que no permita fazer a leitura usando-se o cone, lana-se mo de agulhas padronizadas. E no caso de graxa muito mole, substitui-se o cone de ao ou de lato por um de alumnio ou plstico. O ensaio pode ser feito de dois modos: Penetrao no trabalhada; Penetrao trabalhada. Penetrao no trabalhada o ensaio feito com amostra retirada do recipiente tal como se encontra, ou seja, ensaia-se uma amostra somente ajustando sua temperatura e mais nada. Penetrao trabalhada Nesse caso, a graxa submetida a um trabalho determinado, num aparelho chamado trabalhador de graxa.

Trabalhador de graxa


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O trabalhador de graxa possui uma placa perfurada que penetra na graxa sessenta vezes. A graxa assim preparada enviada ao penetrmetro. Isso permite avaliar a alterao da consistncia do produto quando em servio. Classificao da consistncia Esta classificao foi estabelecida pela NLGI (National Lubrificating Grease Institute) e no leva em conta a composio nem as propriedades das graxas, isto , considera apenas a consistncia. A tabela abaixo mostra os graus NLGI em funo da penetrao.

Grau NLGI Penetrao trabalhada a 25 C

em dcimos de milmetros

000 445/475

00 400/430

0 355/385

1 310/340

2 265/295

3 220/250

4 175/205

5 130/160

6 85/115

Interpretao do ensaio Geralmente, d-se mais valor ao teste de penetrao trabalhada para avaliao do desempenho. A penetrao no trabalhada, devido aos inmeros fatores que nela influem, no costuma ser determinada. Exceo feita s graxas extremamente duras (block greases). As graxas de baixa consistncia (NLGI 000 at 1) so recomendadas quando necessrio que a graxa volte s superfcies submetidas aos raspamentos.


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As graxas de consistncia mdia (NLGI 2 e 3) so mais usadas em mancais de rolamento. Nessa aplicao, uma graxa de menor consistncia provocaria vazamentos excessivos e comprometeria a vida do rolamento. Por outro lado, uma graxa mais consistente falharia na cobertura das partes mveis. As graxas de consistncia alta (NLGI 4 a 6) so indicadas para atuarem como vedao, por exemplo, nas juntas de labirinto. Existem ainda as graxas em bloco (block greases) que no se enquadram na classificao NLGI, por serem mais consistentes que o nmero 6. Essas graxas so usadas em grandes mancais e funcionam por gotejamento, isto , um bloco colocado acima do mancal de modo que, sob ao do calor, a graxa goteje. Essas graxas so empregadas em fbricas de cimento e papel. Viscosidade aparente Quando se trata de fluidos sujeitos a Lei de Newton, o fluxo ocorre no momento em que lhe aplicada uma fora; o fluxo proporcional fora. Com os fluidos no sujeitos a essa Lei, como o caso das graxas, torna-se necessria uma certa fora inicial antes de se conseguir o movimento. Devido a essa diferena das graxas em relao aos leos, a viscosidade da graxa denominada viscosidade aparente. A viscosidade aparente varia em funo da temperatura. Entretanto, essa variao se d de modo diferente de uma graxa para outra pois influenciada por: Viscosidade do leo; Processo de fabricao; Estrutura e concentrao do sabo. A viscosidade aparente medida em poises. Sua utilidade principal na previso de caractersticas de bombeamento.


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Ponto de gota

a temperatura na qual uma graxa torna-se suficientemente fluida para gotejar. Essa temperatura determinada por meio de um dispositivo especial, segundo a norma ASTM D566.

Dispositivo para ponto de gota

As graxas apresentam ponto de gota varivel em funo dos seus componentes. Mas, de modo geral, elas podem ser classificadas conforme a tabela a seguir. Tabela: Ponto de gota

Produto Ponto de gota C Graxas

De clcio 66 a 104 De alumnio 82 a 110 De sdio e clcio 121 a 193 De sdio 148 a 260 De ltio 177 a 218 De brio 177 a 246 Sem sabo > 260 Especiais de clcio 204 a 288


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Interpretao do ensaio A determinao do ponto de gota um dado importante para a fabricao, compra e venda de graxas. Em servio, comum utilizar-se uma graxa cujo ponto de gota esteja acima pelo menos 30 C da temperatura de trabalho. Note porm que, apesar desses padres, necessrio obter do fabricante a temperatura mxima de trabalho. Isso necessrio pois os lubrificantes lquidos contidos nas graxas, em geral, possuem temperaturas de trabalho inferiores ao ponto de gota. Teor de leo mineral o percentual de leo contido em determinada graxa. Esse valor de grande importncia para o fabricante determinar o rendimento de fabricao. um valor que no consta das especificaes tcnicas comuns, embora alguns grandes consumidores especifiquem em suas encomendas os teores mximo e mnimo que desejam. Teor de sabo De modo anlogo ao teor de leo mineral, a porcentagem de sabo um dado de muita importncia para a produo da graxa. Para o uso das graxas muito mais significativo conhecer o metal de que foi feito o sabo, pois esta informao indica as propriedades gerais da graxa. Teor de gua o percentual de gua presente na graxa e auxilia na seleo do produto. As graxas de clcio costumam ter de 1 a 3 % de gua. Essa gua age como estabilizante, isto , permite que o sabo e o leo fiquem juntos. Em razo disso, as graxas de clcio no apresentam segurana em servios alta temperatura pois a gua se evapora, permitindo a separao do leo. Por outro lado, as graxas de sdio, alumnio e ltio no precisam conter gua. Isso as torna confiveis em temperaturas elevadas.


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Nmero de neutralizao Esse nmero indica a quantidade (em miligramas) de hidrxido contido em um grama de amostra. A importncia principal desse nmero est no controle da contaminao e na produo das graxas. Cargas Cargas so os lubrificantes slidos colocados na graxa. So eles: grafite, mica, asbesto, dissulfeto de molibdnio, negro de fumo, l de vidro, zinco, chumbo, etc. Para determinar os constituintes das cargas, a graxa diluda em nafta especial e filtrada. Em seguida, o resduo da filtragem analisado quimicamente. Ensaios especiais Os ensaios descritos a seguir referem-se ao desempenho das graxas em servio. Eles podem ser realizados ou no, dependendo da importncia de utilizao do produto. Os dados obtidos com os ensaios especiais so usados como modalidade de controle de fabricao. Ou, ainda, podem fazer parte das especificaes do consumidor, quando somente as caractersticas gerais no bastam. Os ensaios especiais so: Extrema presso; Resistncia gua; Estabilidade oxidao; Estabilidade ao trabalho; Corroso em lmina de cobre; Grau de contaminao. Extrema presso Os ensaios para a qualidade extrema presso das graxas so os mesmos usados para os leos, ou seja, so os ensaios almen, four ball, falex, SAE e timken, j descritos na unidade Aditivos. O ensaio timken o mais usado para graxas.


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Resistncia gua De modo geral, uma graxa pode ser solvel ou insolvel em gua. A solubilidade determinada pelo sabo contido na graxa. As graxas de ltio, alumnio e clcio so insolveis em gua, enquanto que as de sdio so solveis. Existem alguns ensaios para determinar a resistncia de uma graxa gua. Um deles consiste em aquecer um bquer com gua, em seguida introduzir uma amostra de graxa e agitar. Aps cessar a agitao, observa-se se houve emulsificao. Outro ensaio consiste em lubrificar, com a graxa a ser testada, um mancal de dimenses padronizadas. O mancal posto a girar com velocidade controlada e injeta-se gua com velocidade e temperatura determinadas, durante certo tempo. A perda de graxa verificada aps o teste, fornece a indicao de sua resistncia lavagem por gua. Estabilidade oxidao Como todos os materiais orgnicos, as graxas tendem a se oxidar em contato com o ar. A velocidade de sua oxidao proporcional temperatura do ar ambiente.

Um dos mtodos usados para avaliar a estabilidade oxidao a norma hoffman bearing company. O mtodo consiste em oxidar artificialmente a graxa em presena de oxignio a 110 lb/pol2 de presso e a 99 C de temperatura. A durao do ensaio de cem horas

Dispositivo para teste de oxidao


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O grau de oxidao avaliado pela queda de presso, uma vez que o oxignio consumido nas reaes com a graxa. De modo geral, considera-se uma queda de presso at 51 lb/pol2 como tima estabilidade oxidao. Uma queda de presso entre 5 e 10 lb/pol2 indica uma boa estabilidade oxidao. Estabilidade ao trabalho Estabilidade ao trabalho a propriedade que a graxa possui de manter a sua consistncia aps ter sido submetida a solicitaes de esmagamento. Existem dois testes para avaliar a estabilidade ao trabalho. Um deles consiste em submeter a graxa a 1.000, 5.000, 10.000, etc. percursos completos do trabalhador de graxa. Depois, verifica-se a variao percentual da consistncia. O outro teste o de rolamento shell. Consiste em fazer a amostra ser esmagada por um rolete pesado dentro de um cilindro oco.

Dispositivo para teste de estabilidade A durao do ensaio de quatro horas e, ao terminar, verifica-se a consistncia da graxa no penetrmetro. A seguir, compara-se a penetrao que a graxa possui agora com a que possua antes do ensaio. Interpretao do ensaio Quando o ensaio indica um percentual baixo (< 10 %), significa alta estabilidade ao trabalho.


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As graxas com boa estabilidade so recomendadas para servio onde o produto no deve amolecer demasiadamente, como em caixas de engrenagens, onde o amolecimento exagerado provocaria vazamentos. As graxas com mdia estabilidade, percentual entre 10 e 20, so indicadas para servios onde necessrio que a graxa escorra. As graxas com baixa estabilidade, percentual acima de 20, s devem ser usadas em baixas velocidades. Corroso em lmina de cobre Geralmente, avalia-se a ao de uma graxa sobre a lmina de cobre. Nessa lmina, pode-se observar a presena de substncias de carter cido ou contendo enxofre, uma vez que o cobre muda de colorao facilmente em presena dessas substncias. O teste consiste em deixar a graxa em contato com uma lmina polida de cobre, durante 24 horas. A temperatura durante o teste de 38 C. O resultado expresso em nmeros de 1 a 4, segundo a classificao da ASTM. De modo geral, as graxas de boa qualidade no tm ao alguma sobre o cobre. Grau de contaminao O grau de contaminao das graxas refere-se contaminao por partculas slidas. O teor de contaminantes depende das condies de operao, do estado das linhas de enchimento e do estado das embalagens. Por outro lado, o consumidor pode ter sua parcela de culpa, no caso de manter os recipientes abertos em atmosfera carregada de partculas. Os contaminantes slidos podem causar principalmente o desgaste abrasivo. Para determinar o grau abrasivo de uma graxa existe o mtodo dos pratos plsticos. Tal mtodo consiste em colocar uma quantidade de graxa entre dois pratos de plstico e sujeit-los a uma determinada presso. Em seguida, promove-se a rotao dos pratos, observando depois seu estado superficial.


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Se a graxa no riscou o material plstico, relativamente macio, ela considerada adequada para a lubrificao de metais comuns. Composies betuminosas So lubrificantes de elevada aderncia formulados base de misturas de leos minerais com asfalto. Normalmente, necessitam de aquecimento prvio para serem aplicadas. Alguns tipos apresentam-se diludos em solvente no inflamvel e podem ser aplicados a frio. O uso principal das composies betuminosas nas engrenagens abertas e na proteo dos cabos de ao. Questionrio resumo 1 Quais so as vantagens das graxas em relao aos leos?

2 Quais so os componentes das graxas?

3 Quais so os principais agentes espessantes?

4 Quais so os aditivos indispensveis a uma graxa para rolamentos blindados?


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5 O que consistncia de uma graxa?

6 O que significa o grau NLGI 4 de uma graxa?

7 Para quais aplicaes so indicadas as graxas de baixa consistncia?

8 O que ponto de gota?

9 Quais so os ensaios usados para determinar a qualidade extrema presso?

10 O que estabilidade ao trabalho de uma graxa?


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Princpios fundamentais da lubrificao

Objetivos Ao final desta unidade, o participante dever: Conhecer Estar informado sobre: Princpios que regem a formao das pelculas lubrificantes e orientam a prtica da

lubrificao; Mtodos de aplicao e armazenagem. Saber Reproduzir conhecimentos sobre: Mecanismos de formao da pelcula lubrificante; Tipos de lubrificao; Sistemas e dispositivos usados para aplicao dos lubrificantes; Procedimentos para armazenagem. Ser capaz de Aplicar conhecimentos para: Orientar o uso dos diferentes dispositivos de lubrificao; Manter o funcionamento correto dos sistemas de lubrificao sob sua

responsabilidade; Orientar o recebimento e estocagem de leos e graxas. Pelculas lubrificantes A lubrificao o fenmeno da reduo do atrito entre duas superfcies em movimento relativo. obtida pela introduo de uma substncia lubrificante entre as superfcies.


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A pelcula assim formada pode ser espessa ou fina. Pelcula fina uma pelcula que no tem espessura suficiente para manter a separao completa e constante das superfcies. Ou seja, a espessura da pelcula menor do que os mais altos picos da rugosidade superficial. Pelcula espessa uma pelcula com espessura suficiente para manter a separao total entre as superfcies durante o trabalho. Ou seja, a espessura da pelcula maior do que a soma das alturas da rugosidade das superfcies. A finalidade das tcnicas de lubrificao conseguir a pelcula espessa. Para isso, existem mtodos e dispositivos de aplicao que sero estudados a seguir. Lubrificao hidrodinmica aquela em que a pelcula de fluido se desenvolve entre as superfcies, em virtude do movimento relativo entre as prprias superfcies. Nesse mtodo, teoricamente, no h desgaste, uma vez que as superfcies lubrificadas nunca entram em contato. Entretanto, na prtica, nunca temos lubrificao totalmente hidrodinmica. Assim, o coeficiente de atrito fica entre 0,001 e 0,03, dependendo da viscosidade, da forma e estado das superfcies, da velocidade relativa e da carga sobre a pelcula. Formao da pelcula A pelcula de fluido tambm conhecida como cunha de leo. Tem esse nome devido a seu formato angular (inclinao mxima 11). A figura a seguir ilustra a formao da pelcula entre superfcies planas. Para que isso ocorra, so necessrias as seguintes condies: A borda de uma das superfcies deve ser chanfrada ou arredondada; Uma das superfcies deve permitir a inclinao necessria entrada do leo; A pea suportada deve ter rea tal que permita sua flutuao sobre o fluido.


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Observando a figura, pode-se notar que antes de iniciar o movimento existe o contato metal-metal. Uma vez iniciado o movimento, o atrito considervel, at que a borda arredondada encontre o fluido.

Formao da pelcula

Ento, comea a formar-se a cunha, at o momento em que a quantidade de leo que entra igual a que sai. A, atingida a espessura definitiva da pelcula (espessura de equilbrio), completando a cunha.

Nessas condies, o atrito mnimo e a pea superior sustentada pela presso hidrodinmica do lubrificante.

Formao da pelcula circular

a cunha de leo acontecendo dentro de um mancal. As figuras mostram a seqncia de formao.

Posio do eixo repouso


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Posio do eixo arranque Posio do eixo rotao Observando as figuras, nota-se a princpio o contato metal-metal. A seguir, com o incio do movimento tem-se ainda uma lubrificao deficiente. Pois o leo comprimido entre as superfcies e no consegue formar uma pelcula que sustente o eixo. Essa fase conhecida como lubrificao limtrofe ou lubrificao de fronteira e deve ter a menor durao possvel. A ltima fase a de rotao plena. Onde a presso hidrodinmica sustenta o eixo, mantendo uma pequena excentricidade no sentido da carga. A figura abaixo mostra a distribuio de presso sobre o lubrificante: A presso mxima ocorre onde a espessura da pelcula menor; A presso mnima uma subpresso, isto , inferior presso atmosfrica, e

ocorre logo aps o final da regio de alta presso.

Distribuio de presso sobre a pelcula


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Conhecer a distribuio de presso importante para projetar ou verificar a localizao do ponto de injeo de fluido. Ele deve ser localizado numa rea de baixa presso. Ainda sobre a formao da pelcula em mancais pode-se analisar a curva ZN/P. Essa curva relaciona o atrito com a rotao (N), a viscosidade (Z) e a presso (P) do mancal sobre o fluido. No grfico pode-se ver que: So mostradas as trs fases: lubrificao limtrofe, zona de transio e lubrificao

hidrodinmica; O coeficiente de atrito na lubrificao limtrofe muito alto em relao s outras

fases; O atrito mnimo no ponto B; Aps o ponto B, o atrito cresce lentamente com o aumento da relao ZN/P.

Curva ZN/P O ponto ideal de utilizao de um mancal C, pois o ponto B est muito prximo zona de transio, havendo perigo de cair-se nela com quaisquer mudanas de carga ou viscosidade.


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Lubrificao por esmagamento da pelcula o tipo de lubrificao onde o mecanismo lubrificado dificulta a formao da pelcula por efeito hidrodinmico. Isso ocorre em bielas, engrenagens, rolamentos e sistemas que atuam com atrito de rolamento. Nesse caso, a presso exercida pelo trabalho obriga o leo a afastar-se da rea de carga. Porm, a viscosidade impede que o leo escape totalmente de imediato. Disso resulta uma pelcula capaz de suportar a carga por algum tempo. Esse tempo suficiente para que a carga mude seu ponto de aplicao e ocorram outros esmagamentos em seqncia. A figura abaixo mostra o esmagamento da pelcula numa biela. Na figura, v-se o momento em que o pino encontra-se sob carga descendente. A, o esmagamento da pelcula ocorre no fundo do casquilho.

Lubrificao por esmagamento da pelcula


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Mas, antes que a pelcula possa ser totalmente expelida, deixando as superfcies em contato direto, a carga inverte-se passando a ser ascendente. Nesse instante, o esmagamento passa a ocorrer na parte superior do casquilho. Como a biela oscila em relao ao pino, improvvel a formao de uma pelcula por efeito hidrodinmico. Apesar disso, esses mecanismos que funcionam com a pelcula formada por esmagamento so bastante eficientes. As pelculas formadas por esmagamento tm papel importante no s para as bielas como tambm para: Engrenagens, onde o esmagamento ocorre ao longo da evolvente; Rolamentos, onde o esmagamento ocorre na periferia das esferas; Guias lineares e outros sistemas onde o ponto de aplicao da carga muda de

posio relativamente ao corpo lubrificado. Lubrificao hidrosttica o tipo de lubrificao que forma a pelcula espessa por meio da presso do fluido, estando as superfcies imveis.

Lubrificao hidrosttica Nos equipamentos pesados e de baixa velocidade, o atrito de partida muito elevado. Esse fato pode encurtar a vida til dos mancais. Para melhorar as condies de partida, nesses casos, bombeado fluido aos mancais por uma bomba auxiliar. Essa bomba pode ter acionamento manual ou automtico e sua atuao faz com que o eixo se eleve sobre o mancal.


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Geralmente, aps a mquina atingir a velocidade de servio, o bombeamento desligado visto que, com a rotao, a pelcula se mantm pelo efeito hidrodinmico. Em alguns grandes cilindros de laminao e turbinas de hidreltricas, a lubrificao hidrosttica a nica existente. Isso porque a velocidade de servio no permitiria um bom efeito hidrodinmico. Atualmente, esse sistema de lubrificao hidrosttica empregado em guias (barramentos) e mancais de retificadoras. Isso se deve preciso oferecida pelo sistema pois, alm do baixo atrito, no ocorrem variaes no nvel da mesa. Pelcula limite (ou espessa) Pelcula limite a prpria pelcula espessa j citada nesta unidade. Ela chamada de limite, em muitos tratados sobre lubrificao, porque pelculas menores ocasionam grandes desgastes. A seguir sero tratadas as condies mnimas para manter a pelcula limite. Velocidade e carga A pelcula espessa, em um mancal que normalmente trabalhe com ela, pode se tornar demasiado fina desde que a carga aplicada se eleve ou a velocidade diminua. A elevao da carga pode ser controlada, mas a diminuio da velocidade, devido aos momentos de partida e de parada, no pode ser evitada. Assim, esses momentos devem ter a menor durao possvel. Viscosidade Em qualquer tipo de lubrificao, a viscosidade fator crtico. Quanto maior for a viscosidade de um lubrificante maior ser a espessura da pelcula e vice-versa. Portanto, o uso de viscosidade inadequada compromete o bom funcionamento do equipamento. Suprimento de leo Os elementos de mquinas lubrificados precisam ter abastecimento contnuo de lubrificante e em quantidade suficiente, uma vez que o fornecimento intermitente impede a formao correta da pelcula.


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Folga A folga entre as superfcies a serem lubrificadas um dado essencial, pois nela que o lubrificante se aloja. Tabela: Folgas mnimas em m

Tipo de mancal Dimetro do eixo

At 12 mm At 25 mm At 50 mm

Eixo de preciso endurecido e

retificado, em bucha de bronze com

V < 150 m/min e P < 3,5 N/mm2 De 0,006 a 0,019 De 0,019 a 0,038 De 0,038 a 0,063

Eixo de preciso endurecido e

retificado, em bucha de bronze com

V > 150 m/min e P > 3,5 N/mm2 De 0,013 a 0,025 De 0,025 a 0,051 De 0,051 a 0,076

Eixo retificado de motor eltrico em

bucha de bronze ou babbit De 0,038 a 0,127 De 0,025 a 0,051 De 0,051 a 0,090

Mancais de uso geral com eixo

torneado ou trefilado em bucha de

bronze ou babbit

De 0,051 a 0,1 De 0,063 a 0,114 De 0,076 a 0,127

Aplicao dos lubrificantes Para que se tenha uma lubrificao correta necessrio que simultaneamente o lubrificante seja: Adequado ao equipamento; Aplicado no local correto; Usado em quantidade exata; Usado em intervalos corretos. Cabe ao responsvel pelo setor de manuteno assegurar-se de que o lubrificador aplique o lubrificante adequado no local correto. A indicao do lubrificante adequado a uma mquina obtm-se por meio do manual da prpria mquina ou em estudo feito por tcnico especializado. Entretanto, uma lubrificao eficiente no ser possvel se no for garantido o fornecimento do lubrificante em quantidade e intervalos corretos. Esse fornecimento deve ser contnuo e automtico, evitando-se o processo manual devido a sua baixa confiabilidade.


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Os grficos abaixo mostram os dois tipos de fornecimento de lubrificante, automtico e manual, relacionando quantidade de fluido com o tempo.

Fornecimento manual de lubrificante

Fornecimento automtico de lubrificante No primeiro, v-se a inconstncia do fornecimento que, geralmente, causada por esquecimento do operador. Notam-se, ainda, as situaes de excesso de lubrificao, rpido vazamento e falta de lubrificao. No segundo, v-se o fornecimento constante, quantidade e intervalos corretos. Logo, com esse sistema, evita-se o atrito slido, beneficiando a vida til do equipamento. Os mtodos de aplicao dividem-se em dois grupos: Aplicao com perda total; Aplicao com reaproveitamento.


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Aplicao com perda total Nesse mtodo, no existe recuperao do lubrificante empregado. Os principais dispositivos usados so: Almotolia; Copo graxeiro; Pistola graxeira; Pistola de leo; Pincel; Esptula; Copo conta-gotas; Copo com vareta; Copo com mecha tipo sifo; Copo com mecha tipo tampo; Lubrificador mecnico; Lubrificador por nvoa; Lubrificador hidrosttico; Mancais com cavidade; Lubrificao centralizada. Almotolia Pode ser do tipo comum ou do tipo bomba. Ambas devem ser mantidas limpas e com os bicos desobstrudos.

Almotolias


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Na lubrificao por almotolia, importante que os pontos de lubrificao sejam mantidos limpos e protegidos sempre que possvel. Copo graxeiro O copo graxeiro pode ser manual ou automtico.

Copos graxeiros O copo manual faz a graxa chegar ao ponto de aplicao por meio do rosqueamento da tampa ou do mbolo. O copo automtico usa a presso de uma mola para aplicao, evitando a ateno freqente do operador.


SENAI 89

Alm do reenchimento e limpeza, pouca ateno requerida por esses copos. Porm problemas por falta de lubrificao podem ocorrer quando o mancal aquecer a ponto de provocar o escorrimento livre da graxa. Dessa maneira, ela vaza pelas extremidades do mancal e o copo se esvazia rapidamente. Pistola graxeira A aplicao de graxa com pistola graxeira simples quando se usam pistolas com acionamento manual (figura a seguir). Quando, porm, usa-se ar comprimido ou bombas eltricas para forar a graxa nos mancais a aplicao chamada complexa.

Pistolas graxeiras

Os pontos de aplicao

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06 MEC MB 1 Lubrificação Industrial (1).pdf