Apostila Lubrificação

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Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais - FIEMG

LUBRIFICAÇÃO

Belo Horizonte

2009

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Presidente da FIEMGRobson Braga de Andrade

Gestor do SENAI

Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e

Superintendente de Conhecimento e Tecnologia

Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia

Edmar Fernando de Alcântara

Organização

Francisco Carlos Ramos

Unidade Operacional

Centro de Formação Profissional Guilherme Caldas Emric h

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Sumário

APRESENTAÇÃO ..............................................................................................................4

1. ATRITO ...........................................................................................................................5

2. PETROLEO ....................................................................................................................7

3. OLÈOS LUBRIFICANTES...........................................................................................10

4.GRAXAS LUBRIFICANTES ..........................................................................................19

5. PRINCIPIOS FUNDAMENTAIS DA LUBRIFICAÇAO.................................................24

6. ENGRENAGENS ..........................................................................................................43

7. CILINDROS SISTEMAS HIDRAULICOS ....................................................................51

8. ARMAZENAGEM DOS LUBRIFICANTES...................................................................53

9. CONTROLE DA LUBRIFICAÇÃO................................................................................56

10 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ..........................................................................59

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APRESENTAÇÃO

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. “

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação.

O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência da necessidade de educação continuada.”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir linksentre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !

Gerência de Educação e Tecnologia

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11.. AATTRRIITTOO

Quando um corpo qualquer, sólido, líquido ou gasoso, move-se sobre a superfície de um outro, origina-se uma resistência a este movimento, a qual pode ser expressa ou representada por uma força que é a tangente às superfícies em contato. A esta força que tende a se opor ao movimento denominamos atrito.

A força de atrito é proporcional à força de compressão:

Um corpo tende a entrar em movimento.( Fig 1)

Fonte Atrito e \lubrificação – Senai DR/SP

Um corpo já está em movimento.(Fig 2)

Atrito e \lubrificação – Senai DR/SPObserve que a força de atrito (Fat) possui a mesma direção do movimento e sentido oposto.

Existem duas formas de atrito: externo e interno.

Atrito externo pode ser definido como a resistência ao movimento de duas superfícies em contato. Isto, se deve às irregularidades, mesmo microscópias, que as superfícies apresentam. Quando se interpõe uma camada de óleo entre duas superfícies metálicas, a forma de atrito diminui consideravelmente, pois é evitado o contato entre as mesmas.Nesse caso, o atrito externo é substituído pelo chamado atrito interno, que consiste na força necessária para vencer a coesão entre as moléculas de uma determinada matéria (sólida, líquida ou gasosa).

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Ao vencermos o atrito interno apresentado pela camada de óleo e que se origina dos choques entre moléculas de óleo, temos, necessariamente, a geração de calor, o que provoca um aumento de temperatura.

Observe a Figura 3:

Fonte Atrito e \lubrificação – Senai DR/SPDaí surge à técnica da lubrificação, cuja importância e funções veremos no decorrer desta publicação.

Ao usarmos a lubrificação, pretendemos manter mínimos os atritos externo e interno, reduzindo o desgaste das peças em atrito, sem, com isso, provocarmos demasiado aumento de temperatura.

A finalidade da lubrificação é a transformação de um atrito severo em um mais brando e, além disso, absorver e dissipar o calor gerado pelo atrito brando.

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22.. PPEETTRRÓÓLLEEOO

2.1Histórico

Nos anos 2600/1700 A.C. foram constatadas as primeiras evidências dasexistências do petróleo. Noé construiu sua arca e calafetou-se com betume ou pinche; os egípcios já usavam na conservação das múmias um derivado do petróleo.

A primeira notícia de destilação industrial de petróleo data-se de 1810, em Praga, com a finalidade de se obter óleo para iluminação. Nos Estados Unidos, em 1859, o coronel Edwin L. Drake tornou-se pioneiro na exploração de poços de petróleo com 21 metros de profundidade, produzindo 19 barris diários.

No Brasil, em 1939, foram dados os primeiros passos em direção à prospecção petrolífera, inicialmente na Amazônia e posteriormente em Lobato (Bahia); este último poço abriu caminho à indústria do petróleo.

Em 1953 foi criada a PETROBRÁS.

Origem

Muitas teorias tentam explicar a origem do petróleo. Dentre elas, três merecem destaque:

a) teoria inorgânica: temperaturas e pressões fizeram com que o carbono e hidrogênio se combinassem, formando os hidrocarbonetos do petróleo;

b) teoria vegetal: imensas vegetações teriam sido cobertas, causando uma decomposição e fermentação, durante milhares de anos, formando o petróleo;

c) teoria animal: vários animais marinhos, sob ação do calor e pressão, decompuseram-se e transformaram-se em petróleo;

As teorias mais aceitas, atualmente, são a vegetal e a animal, acreditando-se numa fusão das duas.

2.2 Composição química

o petróleo, ainda que, extraído de diferentes pontos da terra, de diferentes profundidades, de coloração negro-escura ou incolor, em estado sólido, líquido ou pastoso; quimicamente apresenta a mesma estrutura:

carbono – 81 a 88%hidrogênio – 10 14%oxigênio – 0,01 a 1,2%nitrogênio – 0,002 a 1,7%enxofre – 0,01 a 5%

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Ao ser retirado da terra, o petróleo é conhecido como óleo cru ou bruto e após ser destilado, isto é, submetido ao processo de purificação. É classificado conforme a natureza das suas frações residuais (parafínicas ou asfálticas) e a presença ou ausência de parafinas sólidas nos produtos de destilação.

Análises feitas em 800 amostras de óleos crus provenientes dos principais campos petrolíferos mundiais, revelam que 85% dos óleos crus podem ser classificados nos três grupos:

a) de base parafínica – produtos de destilação completamente parafínicos;

b) de base intermediária (mista) – produtos de destilação completamente intermediários;

c) de base naftênica – produtos de destilação completamente naftênicos.

2.2.1 Refinação

Refinar é submeter o óleo cru a uma série de operações químicas para dar-lhe certas qualidades próprias para o comércio.

O primeiro passo no processamento do óleo cru na refinaria é a separação, por destilação, em frações de diversas faixas de pontos de ebulição.

A separação por destilação é baseada em diferença de volatibilidade dos componentes e é feita por sucessivas vaporizações e condensações.

A destilação do óleo cru, em uma refinaria, que produz óleo lubrificante, é normalmente feita em dois estágios: O primeiro estágio é processado em uma torre de fracionamento que opera à pressão atmosférica. Nesta torre são separados os combustíveis destilados e gasóleos. No segundo estágio, o resíduo é enviado ao aquecedor de uma segunda torre que opera a uma pressão reduzida (torre de vácuo). Esta torre produz gasóleo e diversos cortes (frações) de óleos lubrificantes.

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Observe a figura que mostra o processo de destilação do óleo cru em dois estágios.

Fig 4 Fonte Telecurso 2000 Profissionalizante

Este processo em dois estágios é típico em refinarias, que visam a obtenção de lubrificantes em toda faixa de viscosidade.

Na terceira etapa do refino incluem-se o cracking, a polimerização e outros, visando uma melhora nas características do óleo cru. No cracking ou craqueamento acontece uma quebra de cadeias de muitos átomos de carbono, transformando-os em cadeias menores, podendo, com isso, transformar produtos de menor valor comercial em gasolina. Já a polimerização combina pequenas cadeias de átomos em grandes cadeias, obtendo também produtos de maior valor comercial.

É preciso lembrar que o petróleo é constituído de carbono e hidrogênio e que, dependendo da quantidade e da combinação a átomos de C e H, obtêm-se produtos diferentes.

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2.2.2 Óleo básico

Chamamos de óleo básico aquele obtido do petróleo. Como este ainda possui produtos indesejáveis, são feitos alguns tratamentos:

a) extração por solvente: o solvente é misturado no óleo e agitado, depois deixado separar; com isso, são retirados os constituintes asfálticos, que saem com o solvente;

b) desparafinização: consiste em tirar a parafina do óleo básico, fazendo um resfriamento e depois uma filtração;

c) absorção: limpa-se o óleo com um tratamento de argila em grãos finos; mistura-se o óleo e agita-se; as impurezas ficam impregnadas na argila, que é removida por filtração.

33.. ÓÓLLEEOOSS LLUUBBRRIIFFIICCAANNTTEESS

Obtido o óleo básico tratado, este é chamado de mineral puro – contido em três categorias:

a) naftênico: oriundo do petróleo com resíduo asfálticos;

b) parafínico: oriundo do petróleo com resíduo ceroso (parafina);

c) misto: mistura dos dois resíduos.

De acordo com sua origem, esses óleos apresentam diferenças de propriedades, que os indicam para umas aplicações e contra-indicam para outras. Mostraremos, a seguir, algumas diferenças desses óleos(Tabela 1)

Condições Parafínico Naftênico

Frio intenso congela suportaForma cinza ao queimar-se bastante poucaNa água não mistura misturaMudando a temperatura, a viscosidade

pouco se altera muito se altera

Tabela 1Não devemos esquecer, que atualmente, essas características podem ser alteradas com o uso dos modernos equipamentos usados nas refinadoras.

Além, do óleo mineral puro conseguido do petróleo, obtêm-se outros tipos de lubrificantes não - minerais:

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Óleos graxos – são os óleos vegetais e animais, poucos usados, atualmente, por serem caros e se tornarem ácidos e corrosivos com o uso. Uma grande vantagem é a sua aderência á superfície metálica. Os mais comumente, usados com os minerais são: óleo de mamona, de palmas e de baleia.

Óleos compostos – consistem em uma mistura de 1 a 25% de óleo graxo + óleo mineral, visando dar maior aderência do lubrificante no metal e poder formar emulsões com a água. Aplicações mais comuns: óleo para perfuratrizes, óleo para locomotivas a vapor (aquelas que não reaproveitam o vapor) e óleos emulsionáveis solúveis.

Óleos sintéticos – atualmente, com os problemas mundiais do petróleo, encontra-se em fase de grande desenvolvimento o campo dos óleos sintéticos. Os mais conhecidos são:

- ésteres de silicatos: agüentam altas temperaturas, mas em presença de água formam uma pasta abrasiva. São usados: em graxas especiais, óleos para transferências de calor, fluidos hidráulicos de altas temperaturas;

- silicones: obtidos do silício, estão entre os melhores sintéticos, podendo ser usados em equipamentos com cargas médias e moderadas, possuindo grande poder lubrificante. Desvantagem: são caros demais;

- ésteres de poliglicol: podem ser usados em fluidos hidráulicos e em diversas aplicações. Resistem a inflamar-se, podem ser solúveis ou não a água.

3.1 Características dos óleos lubrificantes

Na fabricação de qualquer produto são estabelecidos padrões pelos quais o mesmo possa ser identificado ou reproduzido. Nos laboratórios, são feitos testes que tentam imitar as condições reais da prática para descobrir se o óleo vai favorecer o bom desempenho do equipamento.

Uma coisa é certa: somente na prática é que se pode verificar o bom ou mau desempenho do lubrificante.

Ao se analisar um lubrificante, procura-se, em laboratório, encontrar um meio de reproduzir as condições reais a que são submetidos os produtos em estudo, a fim de que daí resulte um número ou uma indicação que permita uma pré-avaliação de desempenho desses produtos. Muitas vezes não se consegue essa reprodução e, nesses casos, lança-se mão de ensaios empíricos, cujos resultados têm valor meramente comparativo.

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Existe, portanto, uma grande quantidade de testes de laboratório procurando fornecer informações diversas sobre lubrificantes de que a tecnologia precisa para indicação e aplicação do produto certo no lugar certo.

Através de ensaios de laboratório foram levantadas as seguintes características dos lubrificantes:

a) Cor – usando um aparelho chamado colorímetro, comparando com cores padronizadas e numeradas de 1 a 8, desde a mais clara até a mais escura, pode-se observar a cor dos óleos lubrificantes. A única importância de se identificar á cor é para o fabricante verificar a homogeneidade do produto. Alguns produtos como fluidos para transmissão automática, fluidos de freio, gasolinas, etc. são corados para facilmente serem distinguidos;

b) Densidade – é definida pela reação entre o peso de dado volume, de produto medido, a uma temperatura padrão. O Instituto Americano do Petróleo (API.) estabeleceu a escala a seguir padronizando as densidades:((Tabela 2)

API Densidade10 1,00011 0,99312 0,986. .. .. .Tabela 2c) Ponto de fulgor – é a menor temperatura em que o óleo, quando

aquecido, desprende os primeiros vapores que se inflamam momentaneamente em contato com uma chama (flash). O aparelho mais usado para determinar o ponto de fulgor é o vaso aberto “Cleveland”.

O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar, com segurança, até que temperatura de serviços um óleo lubrificante pode suportar:

d) Ponto de fluidez – é a temperatura na qual o óleo, submetido a um processo de resfriamento, deixa de fluir. Este ensaio é importante para lubrificantes que trabalham em condições de baixas temperaturas, como por exemplo em câmaras frigoríficas,ou com óleos para motores de automóveis europeus.

e) Corrosão – indica a tendência de alguns óleos provocarem a corrosão em metais. O enxofre que é um dos produtos comumente encontrados nos lubrificantes é altamente corrosivo. No ensaio para se determinar à corrosão, utiliza-se uma lâmina de cobre colocada no óleo a 100ºC durante três horas. A variação da cor do cobre comparada com uma escala indica o poder corrosivo do óleo.

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f) Resíduo de carbono – os resíduos de carvão deixados pelos óleos lubrificantes em motores de combustão interna e compressores (válvulas) não são aceitos. No ensaio para se identificar o resíduo, são colocados 10 gramas de óleo num recipiente padronizado, fechado e aquecido até acontecer à evaporação da amostra. Terminado o teste, pesa-se o resíduo do recipiente;

g) Viscosidade – é a propriedade mais importante do lubrificante. Para uso prático na indústria, a viscosidade é a resistência que o fluido oferece ao escoamento. A mesma é medida em segundos. Há vários aparelhos ou viscosímetros capazes de medir a viscosidade, tais como: cinemático, Saybolt Universal, Saybolt Furol, Redwood, Engler e outros. Os principais aparelhos usados no Brasil são:

cinemático – em linhas gerais, é o aparelho que dá a viscosidade em Centistokes (cst).

Essa medição é feita num tubo capilar de vidro que regula o escoamento do fluido. A dimensão do cst é cm2/seg.Atualmente, existe uma padronização para o aparelho cinemático que oferece as seguintes vantagens em relação às demais:

- precisão- simplicidade de operação- rapidez;

Saybolt Universal – neste viscosímetro, a viscosidade representa o número de segundos necessários, para 60ml de óleo escoarem através de um orifício de diâmetro padronizado a uma temperatura dada, expresso por SSU ou SUS. Observe, na figura a seguir, o perfil esquemático do viscosímetro de Saybolt:(Fig 5)


Saybolt Furol – idêntico ao anterior, exceto que o orifício padrão é maior. Indicado para óleos combustíveis com viscosidade alta (SSF);

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Redwood (inglês) – este aparelho é diferente do Saybolt por ser de 50ml o volume de óleo que passa através do tubo de medição;

Engler (alemão) – neste aparelho, a viscosidade é expressa em graus/Engler, ou seja, o número de segundos em que o volume de 200ml de óleo gasta para escorrer por um orifício padrão, dividido pelo tempo, que igual volume de água destilada gasta nos mesmos padrões.

Observe as figuras 6 e 7 a seguir:

Fig 6 e 7 Fonte Telecurso 2000 Profissionalizante

3.1.2 Índice de viscosidade

Abreviadamente IV – é um valor numérico que indica o efeito da alteração da temperatura sobre a viscosidade do óleo. É um indicador da variação da viscosidade do óleo com a variação da temperatura. Quanto maior for o IV de um óleo, menor será a sua variação de viscosidade entre duas temperaturas.

Observe os gráficos da figura 8 a seguir:


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Veja que, o IV do óleo A é superior ao do óleo B. Normalmente, em catálogos com as especificações técnicas do lubrificante aparecem o IV e este número pode determinar a natureza do óleo puro (sem aditivos).

Exemplo:

entre 0 e 40 – baixo IV – base naftênica entre 41 e 80 – médio IV – base mista acima de 80 – alto IV – base parafínica

Conhecendo-se o IV, também podemos determinar graficamente a viscosidade do óleo em regime de trabalho.

Exemplo: foi comprado um óleo para caixa de engrenagem –a especificação diz:

viscosidade a 38ºC – 2.000 SSU (já se conhece a variação da viscosidade com a temperatura)

viscosidade a 98,8ºC – 130 SSU viscosidade a 60ºC – x

Observe o gráfico da figura 9 a seguir:


Conversão de viscosidade á mesma temperatura(Tabela 3)

Saybolt Redwood Engler Cinemática40 36 1,34 4,28100 88 2,94 20,60200 176 5,72 43,16300 263 8,54 64,90Tabela 3

3.1.3 Aditivos para óleos lubrificantes

A contínua evolução tecnológica dos equipamentos modernos, operando em condições pesadas de carga, temperatura e velocidade, exige cada mais vez mais lubrificantes de melhor qualidade, de forma a tornar operacionais os mecanismos submetidos a tais condições de trabalho.

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Considerando-se que as exigências técnicas, hoje, requeridas em uma substância lubrificante (óleos minerais puros), as características de tais produtos são alteradas através da adição, ao óleo ou à graxa, de certas substâncias capazes de conferir-lhes as propriedades desejadas. Tais substâncias são denominadas “aditivos” e têm por finalidade propiciar aos produtos lubrificantes características especiais, em função da finalidade básica que orienta a sua formulação.

Formulação

Os óleos básicos, para possuírem todas as faixas de viscosidade usadas no mercado atual, necessitam de misturas dos diversos graus de viscosidade, até que se consiga o ponto desejado.

Na aditivação, a escolha fica a critério da aplicação e condições que esta impõe ao lubrificante,. São feitos ensaios, em laboratório, visando a aproximação da prática e aí são escolhidos os aditivos que cumprem as finalidades impostas.

Aditivos usados atualmente:

Detergentes – muito usados em óleos para motores de combustão interna, com a finalidade de manter as superfícies internas limpas e dissolver os produtos insolúveis para não se depositarem nas partes móveis do motor. Funcionam como uma ação de limpeza e são usados como sabões de elevado peso molecular, contendo metais como magnésio, bário e estanho;

Dispersantes – também muito usados em óleos para motores de combustão interna, com a finalidade de não deixarem que a sujeira retirada pelo detergente se transforme em resíduos de grandes dimensões e fique depositada nas partes metálicas. Mantém em suspensão as pequenas partículas de insolúveis do motor. São mais utilizados os aditivos: sulfatos, alquenil succinimidas, ésteres e poliéteres;

Melhoradores de índice de viscosidade – não deixam que o óleo se altere com o efeito da temperatura. O aditivo, na temperatura ambiente, não entra em ação. À medida que acontece a elevação da mesma, o melhorador de IV começará a reagir, funcionando como se fosse uma espiral se abrindo, fazendo com que o óleo tenha um aumento de viscosidade. São utilizados os aditivos poliesobutenos, polimetacrilates, polímetros alquil-estrireno e outros;

Antioxidantes – retardam a oxidação do óleo. O óleo absorve o oxigênio da atmosfera e esse oxigênio tende a oxidá-lo, resultando em verniz, borra e produtos ácidos. São utilizados, como oxidantes, os aditivos ditiofosfato de zinco, aminas aromáticas, etc;

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Anticorrosivos – são aditivos que protegem as superfícies metálicas não-ferrosas. Quando as superfícies metálicas são ferrosas utiliza-se osaditivos antiferruginosos. Ambos têm a finalidade de proteção, formando uma película nas superfícies metálicas. São utilizados os aditivos anticorrosivos ditiofosfato de zinco e fenóis retardados;

Abaixadores do ponto de fluidez – abaixam o ponto de fluidez dos óleos lubrificantes, fazendo-os suportar baixas temperaturas sem se congelarem. Atuam impedindo que os cristais de cera se formem e, assim, não deixam o óleo se cristalizar, permitindo a sua fluidez. São utilizados os aditivos polimetacrilados, poliacrilamidas e outros;

Extrema pressão – reduzem o atrito e evitam o arranhamento e o gripamento dos elementos de máquinas. Atuam reagindo com a superfície do metal, formando uma substância semi-sólida em volta dos metais presentes. Para formar esta capa de proteção são necessárias extrema pressão e altas temperaturas. Os aditivos mais utilizados: enxofre, cloro, fósforo, chumbo, óleo de banha sulfurado e outros;

Antiespumantes – impedem a formação de espuma no óleo agitado. As bolhas de ar formadas durantes a agitação nada mais são do que vazios de lubrificantes e causam, nesses pontos sem óleo, um contato com metal, aumentando o atrito e o desgaste dos elementos de máquinas. É utilizado o aditivo silicone;

Agentes de oleosidade – conferem ao lubrificante a propriedade de reduzir o atrito, principalmente em baixas velocidades de deslizamento. Este fenômeno ocorre quando um fluido dá menor coeficiente de atrito do que outro de mesma viscosidade. São utilizados os aditivos ácidos graxos.

3.1.4 Classificação do SAE

A Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) adotou esta classificação (tabela 4 a seguir) para óleos de motores, transmissões e diferenciais:

Nº SAE SSU a –18ºC SSU a 38,9ºC SSU a 100ºC5W máx. 6000 - -10W máx. 12000 - -20W máx. 48000 - -5 - 60-150 …4010 - 150-250 40-4520 - 250-400 45-5830 - 400-600 58-7040 - 600-850 70-8550 - 850-1500 85-11090 - - 75-120140 - - 120-200250 - - 200…Tabela 4

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3.15 Escolha de viscosidade

A Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens padronizou os diversos graus de viscosidade com um número AGMA.

Esta classificação somente será válida para o setor industrial, aparecendo na chapa de indicação do lubrificante da máquina ou em seu catálogo.

Isso é válido para engrenagens fechadas.

Observe a tabela 5 a seguir:

Número Faixa de viscosidade em SSU

AGMA 38ºC 99ºC1 180-2402 280-3603 490-7004 700-10005 85-1056 105-1257 125-1508 150-1909 350-55010 900-120011 1800-2500Tabela 5O grau 8 pode ser composto com óleo graxo, passando para 8 A com faixa de 190-250.

Quando o lubrificante possuir aditivo de extrema pressão, virá, após o número, as letras – EP. Ex.: 2EP.

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44.. GGRRAAXXAASS LLUUBBRRIIFFIICCAANNTTEESS

As graxas são compostos lubrificantes constituídos por óleos minerais com viscosidades diversas, mais aditivos e mais agentes engrossadores (sabões metálicos).

Os sabões engrossadores são obtidos pela reação química entre um ácido graxo (geralmente sebo) e um produto alcalino, que pode ser cal virgem (sabão de cálcio), soda cáustica (sabão de sódio) ou hidróxido de lítio (sabão de lítio) e argila modificada (bentonita).

Cerca de 10% do total de lubrificantes consumidos são constituídos por graxas.

Fabricação

A fabricação das graxas é mais uma arte do que uma técnica e cada fabricante tem seus métodos de preparo. Os equipamentos usados são: tachos de mistura para o sabão, o óleo e aditivos, filtros para impurezas, homogeneizador (pequeno moinho) e bombas para circular a graxa nas instalações.

4.1 Vantagens da utilização das graxas

em mancais de rolamento:- possuem boa retenção- proporcionam lubrificação instantânea na partida- permitem o mínimo de vazamento- evitam contaminações- permitem operações em várias posições- podem se aplicadas com menos freqüência- apresentam baixo consumo;

em mancais de deslizamento- possuem boa retenção- permanecem nos locais onde são colocadas- resistem a choques;

em engrenagens- resistem a pressões de carga- possuem boa retenção, principalmente em engrenagens abertas- resistem à remoção de forças tangenciais.

4.2 Características das graxas

Assim como os lubrificantes, as graxas seguem um padrão de fabricação. Veremos, a seguir, as suas principais características:

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consistência – é a resistência da graxa à deformação. Trata-se de uma das suas propriedades mais importantes.

Inúmeros fatores físicos-químicos influenciam na consistência da graxa, além da viscosidade do óleo presente ou da porcentagem de sabão.

O aparelho que mede a consistência da graxa é o penetrômetro. Apresenta-se como um cone de aço ou latão preso por uma haste, que leva o deslocamento do cone a um mostrador que dá a leitura em décimos de milímetros.

Observe a figura 10 a seguir:


Veja que a amostra de graxa é trabalhada recebendo no mínimo 60 golpes; antes de sofrer a penetração do cone, o tempo de espera é cinco segundos a uma temperatura de 25ºC.

Existe uma classificação NLGI (National Lubrificating Grease Institute), que atribui números para as diversas faixas de penetração, como na tabela 6 a seguir.

Graus NGLI Penetração Trabalhada (0,1 mm) Estrutura000 445-475 Fluida00 400-430 Quase fluida0 355-385 Extremamente mole1 310-340 Muito mole2 265-295 Mole3 220-250 Média4 175-205 Consistente5 175-205 Consistente

6 85-115Extremamente consistente e dura

Tabela 6

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ponto de gota – é a temperatura na qual uma graxa passa do estado sólido ou semi-sólido para o líquido.

Geralmente as graxas possuem pontos de gota variáveis, de acordo com o tipo do engrossador, matérias-primas usadas, métodos de fabricação e outras influências;

estabilidade á oxidação – as graxas estão sujeitas á oxidação e por este motivo certas graxas possuem aditivos antioxidantes. Como a velocidade de oxidação é proporcional à temperatura do ar ambiente, recomenda-se, quando acontece o aumento da temperatura, uma freqüente troca da graxa;

ação de lavagem pela água – é a resistência de uma graxa á ação de lavagem pela água que tende a dissolve-la.

bombeabilidade – é a capacidade da graxa de fluir quando bombeada.Vários fatores influem no bombeamento: viscosidade do óleo, consistência NLGI, tipo do engrossador, mistura, etc.

4.2.1 Tipos de graxas

Atualmente, vários são os tipos de graxas existentes no mercado; uma para cada caso específico de aplicação. Abordaremos os mais comuns:

graxas de cálcio – têm uma textura amanteigada pelo fato de possuírem fibras curtas. Não podem trabalhar em temperaturas acima de 70ºC por possuírem baixo ponto de gota, mas apresentam grande resistência à água. São largamente empregadas em mancais de bucha, operando a temperaturas normais (60ºC) e cargas médias (15 kgf/cm2), não sendo recomendadas para elevadas pressões e altas temperaturas;

graxas de sódio – de aparência fibrosa (podendo ser de consistência amanteigada) não resistem à água, mas toleram perfeitamente temperaturas mais elevadas, entre 110ºC e 150ºC.

graxas de lítio – estas satisfazem às duas exigências: resistem às altas temperaturas e às lavagens pela água. As mesmas atendem a inúmeros casos industriais e são chamadas de Multi Purpose Grease, isto é, graxas de múltiplas aplicações.

Suportam até 180ºC, não apresentam resistência à ferrugem e devem ser aditivadas.

Apresentam também qualidades de extrema pressão para condições severas;

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graxas grafitadas – a grafita é um lubrificante sólido que, ao ser incorporado à graxa, faz com que ela possa ser empregada em temperaturas elevadíssimas, como é o caso, por exemplo, da lubrificação dos moldes de fabricação de vidros. Nesta aplicação, a grafita representa papel preponderante na lubrificação, uma vez que temperaturas e pressões severas.

graxas sem sabão – são tipos de graxas que não utilizam o sabão como engrossante. Normalmente são as sílica-gel e argilas (bentonita);

graxas de sílica-gel – resistem a temperaturas altas, porém não resistem à água;

graxas bentoníticas – são de bombeamento difícil e custo alto. Resistem à água e a altas temperaturas.

Observe tabela 7 a seguir:

Tipo de sabão Ponto de gota ºC BombeamentoLítio 180 – 250 BomCálcio 70 – 120 MédioSódio 120 – 200 FracoGrafite, argila sílica, molibdênio

260 – mais -

Tabela 7Além dos lubrificantes e graxas em uso no mercado, existem outros tipos de lubrificantes que possuem grande campo de aplicação. São os lubrificantes de composição betuminosa.

Composições betuminosas

São lubrificantes de elevada aderência – consistem numa mistura de óleo mineral com asfalto. Podem apresentar vários graus de viscosidade e duas formas:

a) sólida – em que se faz aquecer o tambor ou balde para poder aplicá-los;

b) diluída em solvente – após a aplicação o solvente se evapora e o lubrificante se solidifica.

Campos de aplicação: cabos de aço, engrenagens abertas, minerações, etc.

Formas de aplicação: através de pincéis, espátulas e banhos.

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Aditivos usados para graxas

Nem sempre é possível, pela simples seleção do óleo, do agente engrossante e dos processos de fabricação, associar numa graxa todas as características desejadas. Muitas vezes, a questão pode ser resolvida pelo uso de aditivos.

São estes os principais usados para graxas:

antioxidantes; extrema pressão; agentes de adesividade; lubrificantes sólidos; anticorrosivos; corantes; odoríferos.

Observação: As graxas não podem ser misturadas entre si.

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55.. PPRRIINNCCÍÍPPIIOOSS FFUUNNDDAAMMEENNTTAAIISS DDAALLUUBBRRIIFFIICCAAÇÇÃÃOO

Quando duas superfícies rígidas estão em contato uma com a outra e em movimento relativo, as duas rugosidades e o esforço exercido por uma delas sobre a outra dá origem ao atrito.

A lubrificação pode ser definida como o fenômeno da redução de atrito entre duas superfícies em movimento relativo, por meio da introdução de uma substância (o lubrificante) entre as mesmas.

Observe a figura 11 abaixo:


Todas as máquinas devem ser lubrificadas, pois, caso contrário, seu funcionamento fica extremamente limitado. Normalmente, são lubrificados os mancais, as engrenagens, os cilindros e os barramentos.

A função principal do lubrificante é possibilitar que o movimento se faça com um mínimo de aquecimento, ruído e desgaste. Isso é feito distribuindo-se o atrito direito entre duas superfícies que, em geral, são metálicas, pelo denominado atrito fluido. A espessura do fluido entre as superfícies em movimento deve ser superior à soma das alturas das rugosidades das mesmas.

Portanto, a lubrificação conduz à transformação do atrito sólido em atrito fluido.

Pode-se dividir a lubrificação em dois tipos:

lubrificação hidrodinâmica; lubrificação limítrofe.

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5.1 Lubrificação hidrodinâmica

É uma lubrificação plena – acontece quando o lubrificante separa as superfícies em movimento.

Neste caso, o óleo faz pressão para não deixar as partes metálicas se encostarem.

A principal característica que o lubrificante deve possuir é a viscosidade correta: se pouco viscoso, permitirá o contato metal-metal; se muito viscoso, haverá atrito com o próprio lubrificante, além de provocar problemas com folgas do equipamento.



E agora observe a figura 13:


Na figura (a), vemos um eixo em repouso dentro de um mancal; note que o eixo assenta-se na parte inferior. Durante o projeto, é calculada uma folga para o lubrificante. No eixo em repouso existe contato meta-metal.

Ao iniciar o movimento do eixo (figura b), este sobe nas paredes do mancal, tirando o lubrificante que estava no local, havendo novamente contato metal-metal. Tendo o eixo adquirido a rotação desejada, o óleo é forçado a circular e completa-se um filme ao redor, fazendo-o centralizar dentro do mancal, evitando o contato metal-metal (figura c).

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O único atrito que irá ocorrer é devido à fricção das moléculas do óleo.

Para cada velocidade de rotação do eixo haverá uma posição de equilíbrio do eixo no mancal.

Características do lubrificante:

alta estabilidade química; fácil demulsibilidade; viscosidade adequada; resistência à ruptura da película; propriedade de proteção contra ferrugem.

Lubrificação limítrofe

É uma lubrificação restrita – acontece quando a película de lubrificante não reduz totalmente o atrito do sistema, podendo haver contato parcial das superfícies.

Nesse caso, o lubrificante deve ter a resistência da película para que, quando o contato metal-metal tiver início, ele possa manter uma capa oleosa protegendo as superfícies, caso em que a oleosidade e a adesividade são importantíssimas.

Devemos lembrar que não é o volume de óleo que vence o atrito nessa condição limítrofe, mas sim as moléculas que, pela sua afinidade e atração, envolvem fortemente o metal, evitando que o atrito das saliências contra saliências do metal ocorram. Os lubrificantes para essas condições devem ser aditivados.

Normalmente, essa lubrificação limítrofe ( sem formação de cunha) é encontrada em condições de temperatura elevada, alta pressão ou ambas juntas. Ex: rolamentos (alta pressão), motores de combustão de aviões, cilindros de locomotivas, etc.

Até aqui vimos apenas uma síntese dos princípios da lubrificação pois o seu campo é vastíssimo e são inúmeros os equipamentos que usam lubrificantes, tornando-se difícil à abordagem de um por um e seus respectivos lubrificantes.

Características de um bom lubrificante:

grande adesividade; grande resistência à ruptura da película; alto poder lubrificante, oleosidade; viscosidade ou consistência adequadas; resistência à formação de depósitos.

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5.12 Métodos de lubrificação

Os métodos de lubrificação podem ser agrupados em:

lubrificação com perda total do lubrificante; lubrificação com reaproveitamento do lubrificante.

Perda total – como próprio nome indica, é o método no qual o lubrificante é utilizado uma única vez, enquanto que no método com reaproveitamento o lubrificante é utilizado um certo número de vezes.

Na lubrificação com perda total do lubrificante temos:

lubrificação manualEntende-se por lubrificação manual aquela realizada por meios manuais como por exemplo: a almotolia, o corpo graxeiro, pistola de óleo, espátula, etc.

almotolia (Fig 14)

Trata-se de um método simples, porém ineficiente, pois o operador pode falhar nas quantidades necessárias;


copo com vareta (Fig15)

O copo com vareta é automático no que diz respeito ao início e fim do fornecimento de óleo.

Neste copo há uma agulha que repousa sua extremidade no eixo que, quando se encontra em rotação, faz movimentos na agulha, permitindo que o óleo desça;


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copo conta-gotas(Fig 16)O copo conta-gotas fornece o óleo gota a gota, sendo da máxima importância a regulagem do número de gotas por minuto. É o lubrificador mais freqüentemente encontrado

Apresenta a vantagem de regular à quantidade de óleo com determinado número de gotas por minuto;


copo com mecha (Fig 17)

Este lubrificador não é automático; as mechas atuam como verdadeiros filtros, impedindo a passagem de qualquer impureza que tenha penetrado no reservatório.

A passagem do óleo depende do pavio que, com o tempo, pode ficar sujo e impedir o escoamento. Por isto, as mechas devem ser lavadas em solvente ou trocadas periodicamente.


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lubrificação por salpico (Fig 18)

É uma derivação do banho de óleo. Com o salpico, o lubrificante atinge as diversas partes a serem lubrificadas, quer por borrifo de óleo, quer sendo coletado por pequenos canais.

Aproveita-se mo movimento das peças para espalhar o óleo. É um sistema que pode ser considerado automático e cuidados devem ser tomados com o nível do óleo;


lubrificação por anel ou corrente(fig 19)

O óleo fica num reservatório abaixo do mancal. Ao redor do eixo, dentro do óleo, está um anel ou corrente mergulhada na parte inferior. Com a rotação, o óleo é trazido para cima. Quando o equipamento usar anel, existirá um raspador de óleo na parte superior;


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lubrificação por colar (Fig 20)

O anel do sistema anterior é substituído por um colar fixo ao eixo. Sistema usado para altas rotações e óleos viscosos;


sistemas de círculo(Fig 21)

Neste sistema, uma bomba puxa o óleo de um depósito situado na parte inferior da máquina, mandando-o para outro depósito, localizado na parte superior do equipamento onde o óleo flui para atingir os pontos a serem lubrificados.


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lubrificação por banho (Fig 22)

O lubrificante está contido em um recipiente adequadamente dimensionado. As peças a serem lubrificadas mergulham no óleo.

O método de aplicação por banho de óleo é automático em funcionamento, mas, deve ser considerado que é da máxima importância manter o nível correto de óleo durante todo o tempo.


Métodos de aplicação das graxas

De acordo com os pontos a lubrificar e as condições de trabalho, as graxas podem ser aplicadas pelos seguintes sistemas:

copo Stauffer ( Fig 23)

A graxa é colocada no copo:gira-se a tampa roscada e, durante o movimento, a graxa vai saindo pela parte inferior do copo, lubrificando toda a peça e ao chegar ao fim da rosca, o copo deverá ser preenchido novamente;


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pistola (Fig 24)

É uma bomba manual que introduz graxa em pinos graxeiros dotados de válvula de retenção.

Os pinos podem ser do tipo botão, pressão e embutido;


pincel ou espátula (Fig 25)

O pincel ou espátula são empregados para engraxar mecanismos expostos e grosseiros.

A graxa é aplicada manualmente de tempos em tempos;


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enchimento( Fig 26)

É bastante utilizado em mancais de rolamento.

A graxa é aplicada manualmente até 2/3 da capacidade do depósito.


5.1.3 Considerações gerais sobre lubrificação

a) Quanto à troca de lubrificante

Todas as vezes que se processe a troca do lubrificante, as partes lubrificadas (mancais, eixos, engrenagens, reservatórios, bombas, etc.) devem ser cuidadosamente limpas, a fim de se evitar que algum resíduo permaneça nos conjuntos e venha a provocar desgaste das peças ou mesmo deterioração do lubrificante. Também os tambores, baldes ou galões devem ser perfeitamente limpos em sua parte externa, com pano, evitando-se estopas, que deixam fiapos;

b) Quanto à complementação do nível do óleo

Ao se completar o nível do óleo, é necessário verificar se a viscosidade do que está em uso corresponde à do óleo novo;

c) Quanto aos períodos de troca

Os períodos de troca devem ser rigorosamente obedecidos, observando-se o número de horas que a máquina trabalhou e as orientações específicas dos fabricantes;

d) Quanto ao uso das graxas

No caso do uso de vários tipos de graxa, para cada recipiente deverá ser usada uma espátula, a fim de se evitar a mistura das mesmas;

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e) Quanto à identificação

Os recipientes dos lubrificantes perdem com muita facilidade a sua identificação, pois, como o tempo, a tinta tende a desaparecer. A fim de evitar este problema, deverá ser utilizado um sistema de classificação auxiliar através de placas colocadas acima dos recipientes.

5.1.4 Mancais e sua lubrificação

Mancais são conjuntos destinados a condicionarem o movimento relativo entre duas ou mais peças. Constam de um suporte que, mantendo uma peça em posição ou entre limites, permite o seu movimento relativo.

Juntamente com as engrenagens, são encontrados em praticamente todas as máquinas.

Classificação dos mancais

Existem dois tipos principais de mancais:

mancais de deslizamento (fricção); mancais de rolamento (antifricção).

a) Mancais de deslizamento

São buchas de duas partes (bipartidas) semicirculares. Constituem-se de diversos materiais, sendo os mais importantes: metal patente (Sn, Cu, Sb), ligas de alumínio, bronze, náilon, etc.;



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b) Mancais de rolamento

Conhecidos como “rolamentos” ou “rolimãs”. São dispositivos que têm como finalidade proporcionar apoio a eixos dotados de movimento de rotação.

Constituem-se, geralmente, de aço com alto teor de carbono – mais de 0,6% - submetido a tratamentos térmicos.

Ex.: SAE-52100

Vantagens da utilização dos mancais de rolamento:

menor atrito; o coeficiente de atrito é constante a todas as velocidades; consumo menor de lubrificantes; os rolamentos são intercambiais.

Observe a figura 28 a seguir os componentes de um rolamento de esferas:


Observação: O desenvolvimento do teflon, náilon e resinas fenólicas, para o uso em buchas, têm crescido rapidamente. Estes materiais podem ser lubrificados com água.

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5.1.5 Manutenção e lubrificação dos mancais

Folga

Os mancais de deslizamento sempre são ajustados a um diâmetro pouco maior que o do eixo. O espaço entre estes e o eixo denomina-se folga ou luz e suas dimensões obedecem à tabela de tolerância prevista para a dilatação e a distorção de cada uma das peças, quando ambas estão sujeitas ao calor e ao esforço. Tem como finalidade neutralizar possíveis erros mínimos de alinhamento e permitir assim, a qualquer momento, a rotação livre do eixo. Essa folga é aproveitada, além disso, para a introdução e distribuição do lubrificante e para facilitar a formação da película de óleo.

As irregularidades das superfícies móveis oferecem resistência à rotação do eixo no mancal, causando o aquecimento (uma forma de energia que se perde). Os lubrificantes têm como objetivo manter separadas essas irregularidades, evitando, assim, a destruição das superfícies e desperdício de força motriz.



Formação da película e da cunha de óleo

O óleo introduzido na folga adere às superfícies do eixo e do mancal, cobrindo-as com uma camada ou película lubrificante. Esta adesão facilita a distribuição uniforme do óleo. No girar do eixo, forma-se uma película contínua sobre sua superfície. Devido às diferenças de diâmetros, o eixo toma posição excêntrica em relação ao mancal, ficando entre ambos um espaço, que, no caso do eixo em repouso, diminui gradativamente, em forma de cunha e se constitui um volume ou depósito. Quando o eixo começa a girar, ou seja, durante a partida da máquina, graças às propriedades adesivas do óleo, inicia-se o arrastamento de pequenas quantidades deste do depósito às superfícies que suportam a carga, mas, não obstante, ainda existe contato metálico.

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Á medida que a velocidade aumenta, maior será a quantidade de óleo arrastada para a parte onde a folga é mais estreita, criando-se gradualmente uma pressão hidrodinâmica na cunha de óleo produzida pelo efeito de bombeamento resultante da rotação do eixo. Durante esse bombeamento, o eixo arrasta o óleo do ponto de mínima pressão ao ponto de pressão mais elevada, no mancal.

Havendo óleo em quantidade suficiente no mancal, esta pressão hidráulica inicial levanta o eixo, eliminado, assim, o contato metálico.

A pressão hidrodinâmica, provocada pela rotação do eixo combinada com amplo suprimento de óleo, é tão considerável que, mesmo em mancais que suportam cargas da ordem de 150 kg/cm2 ou mais, o óleo é bombeado e forçado sob o eixo, com a máxima segurança;

Área de pressão

Um fator importante é a direção em que atuam as pressões transmitidas pelo eixo ao lubrificante e deste ao mancal.

A suposição, que geralmente prevalece, de que a pressão se distribui uniformemente por todo o mancal não é acertada, pois, em qualquer mancal radial, existe uma área de mínima pressão e outra de pressão máxima.

A figura 29 mostra duas vistas de um mancal horizontal que, supomos, recebe amplo suprimento de óleo. Enquanto o eixo se acha em repouso, a força que atua verticalmente para baixo (indicada pela flecha X) é proporcional ao peso do eixo. Girando o eixo a toda velocidade, a pressão hidrodinâmica originada, na cunha de óleo levanta e descola o eixo, dando lugar ao aparecimento de uma força horizontal (indicada pela flecha Y).

A resultante destas forças X e Y (indicada pela flecha S) atua em direção à diagonal, dirigida um pouco ao lado do ponto mais baixo do mancal em direção oposta àquela que o eixo tomaria se rolasse sobre uma superfície plana. A flecha S representa a direção da pressão máxima e não se concentra num só ponto, mas atua, com intensidade variável, sobre certa área do mancal.

A determinação da área de pressão nem sempre é tão fácil como no caso analisado. As forças externas que atuam sobre o eixo ou sobre o mancal podem contrabalançar as pressões e mesmo alterar completamente a posição da área de pressão.

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Ponto de aplicação do óleo

O eixo, ao girar velozmente, produz o efeito de bombeamento, criando forte pressão hidráulica que equilibra a pressão exercida sobre ele. Por tal motivo, para a introdução do óleo, deve-se escolher um ponto onde esta pressão seja mínima.O trabalho de distribuir o óleo pelo eixo pode ser muito facilitado com o emprego de chanfros e ranhuras, cortados e localizados corretamente;

Chanfros

Em mancais de duas metades, deve-se chanfrar as arestas de cada parte para evitar que raspem o óleo. O perigo dessa raspagem aumenta com a elevação da temperatura, pois, sob a influência do calor, as metades do mancal se curvam e as arestas são comprimidas contra o eixo.

5.1.6 Ranhuras – finalidade e localização (Fig 31)

A finalidade das ranhuras ou canaletas nos mancais é facilitar a rápida distribuição do óleo lubrificante e sua posterior na área de pressão máxima. A eficiência com que as ranhuras desempenham essa função depende de sua localização e forma, sendo nula e mesmo contraproducente quando, por engano, forem colocadas na área de pressão.

As pressões, dentro de um mancal, variam de zero a um valor máximo, tanto no sentido radial como longitudinal. Portanto, se cortarmos uma ranhura na área de máxima pressão, ela comunicará entre si zonas que, em direção radial ou longitudinal, se encontram sob pressões diferentes e, devido a essa comunicação, a pressão nessa ranhura será menor do que em qualquer outro adjacente e o óleo, ao tomar o caminho mais fácil, afluirá sobre ela resultando a destruição da película, o desvio do lubrificante dos pontos sujeitos a altas pressões (justamente onde é mais necessária sua proteção), aquecimento, desgaste rápido e consumo excessivo de óleo.

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Portanto, qualquer ranhura que desvie o óleo da área de pressão, ou interrompa a continuidade da película é inadequada e contraproducente.


5.1.7 Tipos e traçados de ranhuras

Condições de serviço (choque, vibração); Sistema de lubrificação da máquina;

A simplicidade é a base fundamental no traçado das ranhuras para todos os tipos de mancais. Em nenhum mancal é aconselhável a profusão ou complicação de ranhuras, dispostas em forma de curvas ou ângulos, porque com isto, só se anula seu objetivo, que é o de distribuir e introduzir o óleo.

Como princípio básico, considera-se que as ranhuras não devem ser maiores do que o necessário para armazenar a quantidade de óleo requerida pelo respectivo mancal. Não se deve estendê-las até as extremidades dos mancais porque, nesse caso, o óleo poderia escorrer sem cumprir sua missão de lubrificar. De acordo com suas finalidades, distinguem-se dois tipos de ranhuras:

a) ranhuras de distribuição de óleo

Fica localizada na zona de mínima pressão, que serve de depósito e facilita a distribuição do óleo no mancal, em direção congitudinal;

b) ranhura auxiliar

Em certos casos, pode ser necessário o uso de ranhuras auxiliares, que se localizam no começo da área de pressão, para assegurar a presença de um volume abundante de óleo, sendo cortadas no sentido longitudinal. Para facilitar o arrastamento do óleo até debaixo do eixo, pode-se prolongar a ranhura com um chanfro feito no lado de entrada, na área de pressão. Para se obterem resultados satisfatórios, é necessário levar em conta o sentido de rotação do eixo e colocar a ranhura de tal maneira que a superfície do eixo passe sobre ela pouco antes de chegar à área de pressão.

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A proximidade dessas ranhuras de pressão da extraordinária importância à necessidade de determinar sua localização exata, por meio de estudo das forças que atuam sobre o eixo. Se a rotação fosse reversível, seria necessário colocar-se uma ranhura auxiliar em cada lado da área de pressão.

5.1.8 Seleção dos lubrificantes para os mancais

Os mancais são lubrificados com óleo ou graxa. Quando se emprega óleo, o suprimento se faz à mão ou por meio de vários dispositivos que contribuem para que a lubrificação seja a mais eficaz e econômica possível, naturalmente, desde que, o lubrificante possua as necessárias qualidades.

Os fatores que influem na escolha do lubrificante são:

a) Condições de serviço

velocidade do eixo – As rotações por minuto e o diâmetro do eixo determinam a velocidade com que a superfície do eixo desliza sobre a do mancal;

pressão – O que se deve considerar ao escolher o lubrificante para um mancal é a pressão específica, que varia com o tipo do mancal.

A pressão específica será muito alta em mancais de bronze ou revestidos de metal patente e, ao contrário, será sempre baixa em mancais comuns de ferro fundido;

temperatura – A temperatura do mancal em serviço é outro fator importante na seleção do lubrificante, porque com o aumento da temperatura diminui a viscosidade do óleo.

Podemos considerar temperaturas moderadas as que não oferecem nenhum problema sério – valores compreendidos entre 10º a 60ºC.;

impurezas – As matérias estranhas que penetram no óleo têm efeito prejudicial sobre a formação, a eficiência e a manutenção da película lubrificante.

b) Métodos de aplicação do óleo

Conforme o modo de aplicar o óleo nos mancais, podemos distinguir dois métodos de lubrificação que influem essencialmente na seleção do lubrificante:

lubrificação contínua

Os mancais com lubrificação contínua são todos aqueles, cujo sistema de lubrificação permite a separação completa entre as superfícies do eixo e do mancal, mediante a formação da cunha de óleo.

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Dentro dessa classificação entram os mancais lubrificados: por anéis, circulação, salpico, banho, colar, etc.

Observe a figura 32 a seguir, referente à lubrificação contínua:


Em tais sistemas de lubrificação, o óleo volta a ser usado continuamente e a mesma carga permanece em serviço durante o período útil.

As características essenciais dos óleos para sistemas de lubrificação contínua são as seguintes:

- grande estabilidade química para resistir á oxidação;- separação fácil das impurezas;- viscosidade adequada nas temperaturas de serviço;- tenacidade da película para resistir as sobrecargas momentâneas.

Lubrificação intermitente

O lubrificante, nestes mancais, é aplicado em intervalos mais ou menos longos, em quantidades pequenas, por meio de almotolia, copos conta-gotas, de mecha ou vareta.

A reduzida quantidade de lubrificante aplicada não permite a formação da cunha de óleo com pressão hidrodinâmica. Portanto, a separação das superfícies em movimento se obtém de forma precária e unicamente, graças à aderência do lubrificante ao metal.

Nessas condições, a tenacidade da película desempenha papel muito importante na proteção contra o desgaste e na redução do atrito. Dada a curta permanência do óleo em serviço, sua resistência à oxidação (estabilidade química) não é fator muito importante, mas deve ser suficiente para impedir sua rápida deterioração. A capacidade de separação das impurezas também não é importante. Portanto, as características essenciais de um óleo para os sistemas de lubrificação intermitente são:

- viscosidade adequada- alta tenacidade da película.

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Observe a figura 33 a seguir, referente a lubrificação intermitente:


5.1.9 Lubrificantes e graxas usados nos mancais de rolamentos ou buchas

a) Graxas

De maneira geral, são usadas quando acontecem:

impurezas no local e o mancal não possuem vedação; contatos do mancal com a água; temperaturas elevadas (maiores que 120ºC); rotações baixas (menores que 50rpm).

A aplicação pode ser feita com: copos graxeiros, pistolas, em blocos, etc.

A colocação da graxa no reservatório correspondente não deve ultrapassar a metade de sua capacidade.

Tipos de graxa à base de:

cálcio – usadas em temperaturas moderadas (máximo 60º) e em rotações baixas. Resistem à umidade;

sódio – usadas em altas temperaturas, sem umidade no local, fibras curtas para rolamentos e longas para buchas;

lítio – atendem a uma grande faixa de aplicações (-30ºC a 180ºC).

A viscosidade do óleo da graxa é importante tanto no bombeamento da graxa, como também, nas condições de serviços e aplicações no mancal.

viscosidade baixa do óleo – própria para cargas leves e altas velocidades.

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viscosidade alta do óleo – própria para cargas elevadas e baixas velocidades.

Observação: As vantagens da utilização das graxas já foram vistas no capítulo correspondente a graxas lubrificantes.

b) Lubrificantes

O nível de óleo deve estar abaixo do centro do corpo rolante situado na parte inferior. O óleo pode ser aplicado nos mancais por diversas maneiras, que estudaremos a seguir, detalhadamente, sendo elas: banhos, salpicos, gotejamentos, copos conta-gotas, etc.

O que mais nos preocupa na lubrificação de rolamentos é a escolha de um óleo com a viscosidade correta – apropriada à carga do mancal, temperatura de trabalho e velocidade de operação. Muitas vezes, o óleo é viscoso demais, podendo ocasionar calor devido ao atrito das moléculas; em outras situações ele é fino demais, ou melhor, pouco viscoso, não formando uma película de modo a evitar o contato metal com metal.

Observe a tabela 7 a seguir:

Viscosidade Mínima

Tipo de Rolamento (em º C normais)cst SSU

Radialesferas 13 70rolos cilíndricos 20 100rolos esféricos 23 110rolos cônicos 23 110Axialesferas 32 150rolos esfércicos 32 150rolos cilíndricos 34 160rolos cônicos 34 160

Tabela 7

Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos, normalmente, são lubrificados com óleo.

Regras gerais:

maior rotação – menor viscosidade do óleo; maior carga e temperatura –maior viscosidade do óleo.

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Para escolha entre óleo e graxa, usa-se também a fórmula:

Diâmetro interno do rolamento (mm) X rpm

menor ou igual a 500.000, usamos graxa

maior que 500.000, usamos óleo

Aditivos que devem possuir os óleos e graxas utilizados nos mancais:

antioxidante anticorrosivo adesividade extrema pressão oleosidade.

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66.. EENNGGRREENNAAGGEENNSS

São elementos de máquinas constituídos por duas ou mais rodas dentadas, destinados a transmitir movimento e potência, podendo modificar a velocidade do movimento e a potência transmitida conforme seja necessário.

Entre os problemas mais comumente, encontrados nas engrenagens está o desgaste acentuado no círculo primitivo, isto é, na área de deslizamento do dente. A lubrificação adequada é necessária para propiciar vida longa às engrenagens.

Tipos de engrenagens

Cilíndricas de dentes retos (Fig 34)

- transmitem o movimento de rotação entre eixos paralelos;- são empregadas em condições moderadas de carga e

velocidade;- apresentam fortes ruídos em velocidades elevadas.


Cônicas de dentes retos(Fig 35)

- transmitem o movimento de rotação entre eixos complanares convergentes;

- em velocidades elevadas são ruidosas.


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Cônicas helicoidais( Fig 36)

- são engrenagens cônicas dotadas de dentes curvos;- transmitem o movimento de rotação entre eixos paralelos e

reversos;- sempre têm mais de um dente em contato;- estão sujeitas a choques menores;- funcionam silenciosamente;- trabalham suavemente.


Hipoidais (Fig 37)

- transmitem o movimento de rotação entre eixos reversos;- seus eixos não se interceptam;- permitem grandes variações de velocidade;- possuem grande capacidade de carga.


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Espinhas de peixe (Fig 38)

- apresentam a característica de o dente mudar de direção no plano médio da roda;

- são constituídas de duas rodas superpostas, do tipo helicoidal, com geratrizes inclinadas em sentidos opostos;

- seus dentes são em forma de V.


Sem-fim ( Fig 39)

- os parafusos sem-fim são casos particulares de rodas dentadas helicoidais de eixos não-complementares, localizados em planos normais um ao outro;

- a roda pinhão tem os dentes em forma de filete de parafuso;- as rodas parafusos têm 1 a 5 dentes que, em geral dão várias

voltas em torno do eixo;- possuem elevada capacidade de carga;- a condição entre os dentes é desfavorável do ponto de vista de

lubrificação.


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Rodas de lanterna (Fig 40)

As rodas de lanterna são casos particulares de engrenagens em que os dentes do pinhão são cilindros de revolução fixados em discos e que engrenam com uma coroa de perfil especial.


Cremalheiras (Fig 41)

- As cremalheiras são casos particulares de engrenagem cilíndrica em que uma das rodas tem raio infinito.


Materiais utilizados em engrenagens

Vários são os materiais usados em engrenagens. Eis alguns dentre eles: aço ao carbono SAE 1020, SAE 1045; aço-liga SAE 4315, SAE 4140; e não-ferrosos.

6.1 lubrificação das engrenagens

A lubrificação é praticamente apenas um dos fatores que afetam o desempenho de um sistema de engrenagens, sendo, em muitos casos, o menos importante. Os defeitos são geralmente causados por acabamento superficial, materiais estranhos, danos mecânicos, fadiga metálica e condições inadequadas de serviço.

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Para escolhermos o lubrificante adequado, devemos levar em consideração:

a) Tipos de engrenagens: importantes quanto ao tipo de contato e ao deslocamento que influi na cunha de óleo;

b) Rotação do pinhão: quanto menor a rotação do pinhão, maior viscosidade do óleo;

c) Redução: influi na formação da película de óleo (filme);

d) Temperatura de serviço: o calor gerado pelo atrito e a agitação de óleo influem na vida do lubrificante. Normalmente, na indústria, os sistemas de engrenagens não devem exceder a 90ºC, nos veículos automotores chegam até 30ºC;

e) Potência: quanto maior a potência, maior calor gerado e maior pressão entre os dentes, exigindo um óleo mais viscoso para resistir ao desalojamento e manter um filme uniforme de óleo;

f) Carga: se a carga for uniforme, o torque e as pressões também serão uniformes. Se for variável, a película será rompida constantemente. Por isso é necessário um óleo mais viscoso.

Classificação das engrenagens

As engrenagens classificam-se em:

a) Engrenagens fechadas

São aquelas montadas em caixas fechadas, perfeitamente estanques, sendo sua lubrificação e a dos respectivos mancais feita continuamente por banho, salpico ou circulação de um óleo especialmente adequado quanto ao tipo e às condições de funcionamento das engrenagens;

b) Engrenagens abertas

São aquelas que não têm condições de montagem em caixas fechadas e que se encontram parcialmente protegidas contra a penetração de pó e impurezas, ou possuem somente um anteparo ou proteção para evitar acidentes com o operador da máquina. Tais engrenagens são realmente lubrificadas com intermitência.

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Sistemas de lubrificação

a) Engrenagens abertas

As engrenagens fechadas em caixas estanques são geralmente lubrificadas por banho, salpico ou circulação.

O sistema de banho ou salpico é muito empregado em uma ou mais das engrenagens, mergulhando-as no óleo, ou salpicando-as nos pontos de contato e nos mancais.

Observe a figura 42 a seguir;


O nível do óleo na caixa de engrenagens é um fator muito importante; deve, ser rigorosamente observadas as recomendações do fabricante quanto à manutenção do seu nível correto.

O sistema de circulação do óleo geralmente se apresenta sob duas formas: o sistema central e o sistema individual.

Tanto num como noutro, um jato de óleo suprido por uma bomba é pulverizado no ponto de engrenagem dos dentes. A mesma bomba também fornece óleo aos mancais. Nesse sistema de circulação, a capacidade é geralmente grande, podendo atingir alguns milhares de litros de lubrificantes.

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Normalmente, há uma série de dispositivos para purificar e refrigerar a carga de óleo para que esta possa permanecer em serviço durante longo tempo.

Os filtros de óleo, principalmente, devem receber os devidos cuidados de manutenção para que possam manter o óleo limpo, removendo quaisquer impurezas e as partículas abrasivas que gerariam um anormal e prematuro desgaste dos dentes e mancais das engrenagens.

Para a lubrificação correta das engrenagens fechadas, é necessário escolher o lubrificante mais adequado ao tipo de engrenagem e às condições de funcionamento, sendo indispensável levar em conta pelo menos os seguintes fatores:

tipo de engrenagem (dentes retos, helicoidais, espinha de peixe, sem-fim, hipoidais, etc.);

velocidade da engrenagem menor; relação de redução da velocidade; temperatura ambiente e de funcionamento; potência transmitida; natureza da carga (uniforme ou sujeita a choques); tipo de acionamento (motor elétrico, turbina, máquina a vapor, motor

a explosão); método de aplicação (banho, salpico, circulação); contaminação, principalmente com água (métodos de purificação

empregados); sistemas de refrigeração do lubrificante.

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b) Engrenagens abertas

Ás vezes as engrenagens abertas são dotadas de uma grade de proteção pára evitar acidentes com o operador. Outras vezes são encerradas numa caixa que as protege do pó, mas não é suficientemente estanque ao óleo, como nas engrenagens fechadas. Algumas são providas de bandejas nas quais é colocado o lubrificante, distribuído pelos dentes da engrenagem inferior que nele mergulham.

A maioria das engrenagens abertas ou semi-fechadas são lubrificadas com intermitência. O lubrificante pode ser aplicado à mão (por pincel, espátula ou pistola de óleo), por copos conta-gotas ou ainda por lubrificador mecânico.

Observe a figura 44:


Os suprimentos restritos e intermitentes exigem um lubrificante especial que forme películas aderentes, viscosas e persistentes, que não sejam desalojadas nem pelas pressões entre os dentes, nem pela força centrífuga.

Todavia, o método mais eficiente para lubrificar as grandes engrenagens abertas é o de pulverização por pistola de ar comprimido.

6.1.1 Manutenção das engrenagens

Considerações gerais

Normalmente, as engrenagens são construídas para proporcionar um funcionamento satisfatório durante a vida útil da máquina de que fazem parte.

Embora haja casos, em que a lubrificação com produtos inadequados possa ser diferente, responsabilizada pelo desgaste dos dentes das engrenagens, o que normalmente, se verifica é que os dentes vão sendo arruinados por sobrecargas, superaquecimentos, choques intermitentes, penetração de partículas abrasivas, cavacos, alinhamento incorreto dos eixos, deformação da caixa que contém as engrenagens, ou da base sobre a qual se assentam os mancais.

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Todavia, mesmo quando as engrenagens são corretamente lubrificadas, certas condições mecânicas ou de funcionamento podem provocar um desgaste acentuado e mesmo a destruição dos dentes. Em casos extremos, os dentes das engrenagens podem chegar a se quebrar, mas o que comumente se observa é a gradual destruição pelo desgaste das superfícies em contato. Para evitar o contato metálico e o conseqüente atrito entre os dentes de duas engrenagens conjugadas, é indispensável que entre eles se interponha uma resistente película lubrificante. Quando as engrenagens são corretamente calculadas, construídas, temperadas e montadas em rigoroso alinhamento, quando trabalham sob cargas normais (não estando sujeitas a choques intermitentes) e é empregado um lubrificante adequado, aplicado por um método eficiente. Resultam condições de desgaste normal, que vai gradualmente alisando ou polindo as superfícies dos dentes, endurecendo-as sob a ação do trabalho a que estão sujeitas.

Á medida que os dentes vão se alisando e polindo, o desgaste se torna cada vez menor até chegar praticamente a cessar.

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77.. CCIILLIINNDDRROOSS DDEE SSIISSTTEEMMAASS HHIIDDRRÁÁUULLIICCOOSS

Estes elementos da máquina aparecem em inúmeros equipamentos industriais. Vamos estudar aqui os cilindros de sistemas hidráulicos.

Para lubrificação desses cilindros, é necessário que o óleo a ser utilizado:

Reduza ao mínimo o desgaste entre camisa, anéis e pistão Evite fugas ou vazamentos entre os anéis e a camisa, e entre o

pistão, e os anéis.

O óleo usado também deverá ter viscosidade adequada para o tipo de serviço, o tipo de bomba hidráulica (engrenagens, palhetas), a velocidade de deslocamento desejada, enfim, satisfazer os cilindros e todo sistema hidráulico.

Óleo hidráulico

Vários tipos de fluidos são empregados: óleos minerais: fluidos sintéticos, para casos de alta pressão e temperatura (silicones, ésteres); e os fluidos não inflamáveis, que são emulsões de água e óleo (solúveis) utilizados em proporções de 1:15 e 1:60.

Características do óleo hidráulico

- Viscosidade adequada

A característica física mais importante de um óleo hidráulico - a viscosidade –não deve ultrapassar4.000 SSU ou ser que 45 SSU. A temperatura de um sistema varia de 18ºC a 80ºC.

Cada sistema tem a viscosidade adequada às condições de operação. A eficiência da bomba depende da viscosidade:

bomba alternativa – 250 a 900 SSU a 38ºC bomba rotativa de engrenagens – 300 a 500 SSU a 38ºC bomba rotativa de palhetas – 100 a 300 SSU a 38ºC

Geralmente, em máquinas-ferramentas, a viscosidade é SAE 10 ou 20, considerando-se que nas palhetas são usados óleos de viscosidade mais finas e em engrenagens, mais grossas;

- Alto índice de viscosidade

Para não haver variação de viscosidade nas diversas faixas de temperatura;

- Resistência à oxidação

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A agitação do óleo, a absorção de oxigênio e o calor interno dos circuitos hidráulico propiciam a formação de óxidos lacas e gomas, que são resultados da oxidação;

- a propriedade antiferrugem

A umidade é um grande inimigo dos sistemas hidráulicos e os inibidores de ferrugem protegem os elementos;

- Boa demulsibilidade

Isto é, separação da água. O óleo deve ser separado rapidamente da água, do contrário causaria problemas no sistema;

- Resistência à formação de espuma

A espuma se forma no reservatório e desloca-se através da bomba de sucção, podendo dar falhas no curso ou nos movimentos dos cilindros.

7.1 Períodos de troca do óleo

Em geral, variam de seis meses a dois anos. A vida do óleo é influenciada por dois fatores: contaminantes e oxidação. Os contaminantes apresentam-se mais como poeira e limalhas e por isso, um bom sistema de filtragem se faz necessário.

A oxidação causa um aumento da viscosidade. É recomendado que a quantidade de ar presente no sistema seja a menor possível.

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88.. AARRMMAAZZEENNAAGGEEMM DDOOSS LLUUBBRRIIFFIICCAANNTTEESS

Não adianta termos em mente óleos de alta qualidade, superaditivados, de viscosidade correta, se a armazenagem for inadequada, podendo a contaminação por tudo a perder.

Os lubrificantes são embalados em tambores de 200 litros e as graxas em tambores de 170 quilos.

A água é o maior inimigo do óleo lubrificante. Quando se tratam de óleos para transformadores, a mínima quantidade de água torna o óleo inadequado para tal finalidade.

Descarga de tambores

Nunca se deve jogar os tambores no chão, mesmo que seja sobre pneus, pois as costuras dos mesmos podem não resistir ocasionando vazamentos. A descarga dos tambores dever feita através de trilhos ou pranchões de madeira e nunca devem ser rolados no chão, pois podem perder sua identificação.



8.1 Estocagem de lubrificantes

Os lubrificantes devem ser estocados em local de ampla ventilação, porém resguardados da chuva e do sol, a fim de que os mesmos não sofram alterações em suas propriedades.

8.1.2 Respiração dos tamboresÁs vezes, o tambor pode ter alguma danificação permitindo a entrada de água. Entretanto, a umidade pode entrar no tambor por meio dos bujões, mesmo que estes estejam fechados.

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Durante o dia, o calor faz o óleo do tambor aumentar de volume, submetendo o ar interno a uma certa pressão, que sai pelo bujão; à noite, o tempo esfria e o óleo sofre uma contração fazendo com que o tambor aspire o ar pelos bujões. Se o tambor estiver de pé e exposto a chuvas e orvalho, na hora de aspirar pode trazer água ou orvalho para dentro, prejudicando o óleo lubrificante.

A posição correta do tambor é deitada, que impede a penetração da água.

Outro cuidado importante é não deixarem os lubrificantes sujeitos à temperaturas elevadas, que podem decompô-los, especialmente em se tratando de graxas.

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99.. CCOONNTTRROOLLEE DDAA LLUUBBRRIIFFIICCAAÇÇÃÃOO

O controle é feito mediante a organização dos seguintes pontos:

a) Estoque de lubrificantes: o controle é feito através de um ficha de estoque. Cada produto possui sua própria ficha onde se registram: datas de saídas e entradas, estoque existente e o local de destino, nível de ressuprimento, tempo de ressuprimento e ponto de ressuprimento;

b) Controle de consumos: este controle é feito em duas fichas: controle de consumo diário, que é preenchida diariamente por lubrificador, por área, por seção, por departamento e por tipo de produto, e controle de consumo periódico, que é um relatório que nos dá um panorama dos consumos periódicos (mensais, semestrais), dependendo do tipo de trabalho, da empresa, etc.

Observe, a seguir, dois modelos de fichas utilizadas para controle de lubrificação.

S E N A I CONTROLE DE LUBRIFICAÇÃOU.O Nº

MINAS GERAIS

NOME DA MÁQUINA MODELO Nº PATRIMÔNIO LOCALIZAÇÃO

PARTES A CAPAC. LUBRIFICANTE TROCADO PERÍODO DE PRÓXIMAVISTO

LUBRIFICAR RESERV. ÓLEO GRAXA EM TROCAS TROCA

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Ficha de Equipamento

Equipamento: Fabricante: Modelo:

Nº do fabricante: Nº de identificação:

Lubrificação

Itens Partes a lubrificar Lubrificante Capacidade Aplicação Frequência

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

60

ItensQuantidade

Data Assinatura ItensQuantidade

Data AssinaturaReposição Troca Reposição Troca

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RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS BBIIBBLLIIOOGGRRÁÁFFIICCAASS

INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO: Apostila do curso de informação sobre lubrificantes e lubrificação. Rio de Janeiro, IBP, 1976. 228 p.

MOBIL OIL DO BRASIL IND. COM. LTDA. Fundamentos da lubrificação. São Paulo, 1979. 289 p.

MOURA, Carlos Roberto dos Santos. Lubrificantes e lubrificação. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos, 1975. 446 p.

ROUSSO, José. Manual de lubrificação industrial. Rio de Janeiro, CNI/DAMPI, 1983. 125p. (Manual CNI)

SENAI. Departamento Regional de São Paulo. Atrito e lubrificação /por/ Dario Amaral Filho. São Paulo, SENAI-DR/DMD, 1984. 62 p.

SHELL DO BRASIL. Curso de lubrificação industrial. s.l., s.d. v.1 106 p.

SOARES, Rui Abreu. Manutenção preventiva. 6. ed. Rio de Janeiro, CNI/DAMPI, 1986. 59 p.

Documents

Apostila Lubrificação