GRAXAS LUBRIFICANTES

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1 Fnte: Livr:Lubrificante e Lubrificaçã Autr: Rnald P. Carreteir e Carls R.S. Mura e Petróles e Derivads Publicaçã Ipiranga Intrduçã GRAXAS LUBRIFICANTES A graxa lubrificante pde ser definida cm uma cmbinaçã semi-sólida de prduts de petróle e de um sabã u ainda uma mistura de sabões, adequada para certs tips de lubrificaçã. Prém, a definiçã que amplia cnceit é a de cmbinaçã de um fluid cm um espessante, resultand em um prdut hmgêne cm qualidade lubrificantes, pdend variar desde estad semifluid até sólid. A ASTM, nas suas definições, cnsidera a graxa cm um lubrificante sólid a semifluid, prveniente da dispersã de um agente engrssadr em um líquid lubrificante. As graxas sã empregadas em pnts nde s óles lubrificantes nã seriam eficazes, face sua tendência de escrrer, ainda que se tratassem de óles muits viscss. É cnveniente também utilizá-las nde se pretende a frmaçã de um sel prtetr, evitand desta frma a entrada de cntaminantes. Geralmente as graxas "amlecem" durante s serviçs, recuperand sua cnsistência quand deixadas em repus. O cnsum de graxas representa entre 5 a 10% ds gasts cm lubrificantes, prém nunca devems mensprezar sua imprtância. Pdems cnsiderar que 90% ds espessantes empregads sã sabões metálics que, em essência, nã diferem muit ds tradicinais sabões de lavar rupas. De maneira bastante simples pdems dizer que sã btids pela reaçã química entre ácid grax e um prdut alcalin, que pde ser sabã de cálci (Cal), sabã de sódi (sda cáustica) u hidróxid de líti (sabã de líti). É imprtante bservar que a graxa nã pssui viscsidade. Esta prpriedade é definida para fluids que seguem as leis de Newtn para escaments, enquant a graxa, pr ser uma substância fibrsa, pssui um cmprtament diferente dependend da psiçã das fibras na hra d escament. Cm passar d temp, as fibras se "assentam" e permitem um escament mais fluid. A estrutura das graxas, bservada a micrscópi, mstra-se cm uma malha de fibras frmada pel sabã, nde é retid óle. As graxas apresentam diversas vantagens e desvantagens em relaçã as óles lubrificantes.

2 Vantagens da Utilizaçã das Graxas: a) Em mancais de rlament: Ba retençã. Lubrificaçã instantânea na partida. Mínim vazament. Pde ser utilizada em mancais selads. Permite peraçã em várias psições. Elimina cntaminaçã. Requer menr freqüência de aplicações. Baix cnsum. b) Em mancais de deslizament: Ba retençã. Resistente a chque. Permanece nde necessári nas partidas e perações intermitentes. c) Em engrenagens: Ba retençã em engrenagens abertas. Resistente à açã da frça centrífuga, que tende a remvê-la. Resistente à pressã de carga. As vantagens ds óles lubrificantes em relaçã às graxas sã: Os óles dissipam melhr calr d que as graxas. Os óles lubrificam melhr em altas velcidades. Os óles resistem melhr à xidaçã. Características das Graxas: O desempenh de uma graxa depende d sabã, d métd de fabricaçã, ds aditivs e d líquid lubrificante empregad. Cnsistência (ASTM D 217) Cnsistência de uma graxa é a resistência que ela põe à defrmaçã sb a aplicaçã de uma frça. O cnheciment da cnsistência da graxa é imprtantíssim para sua esclha. N Brasil, nde a temperatura ambiente nã atinge extrems muit rigrss, é mais empregada a graxa NLGI 2. Já em lcais nde a temperatura é mais elevada, emprega-se a NLGI 3 e, nde a temperatura é mais baixa, a NLGI 1. Cm ns óles, quant mair fr a velcidade e mais baixas frem a temperatura e a carga, menr deverá ser a cnsistência. Pr utr lad, cm baixas

3 velcidades e altas temperaturas e cargas, deve ser usada uma graxa mais cnsistente. Em sistemas centralizads de lubrificaçã, deve ser empregada uma graxa cm fluidez suficiente para escar. PENETRAÇÃO ASTM TRABALHADA A NÚMERO DE CONSISTÊNCIA NLGI 77ºF EM MM Viscsidade Aparente Cm s fluxs das graxas nã sã newtnians, a relaçã entre a tensã de cisalhament e grau de cisalhament (gradiente de velcidade) é denminad viscsidade aparente. Quant mair grau de cisalhament, menr será a viscsidade aparente da graxa. A viscsidade aparente é afetada pels seguintes fatres: a. Viscsidade d fluid. b. Prcess de fabricaçã. c. Estrutura e cncentraçã d engrssadr. A imprtância da viscsidade aparente pde ser verificada na bmbeabilidade das graxas. Bmbeabilidade Bmbeabilidade é a capacidade da graxa fluir pela açã d bmbeament. A bmbeabilidade de uma graxa lubrificante é um fatr imprtante ns cass em que é feit métd da aplicaçã de lubrificaçã centralizada. A bmbeabilidade de uma graxa depende de três fatres: Viscsidade d óle mineral; cnsistência da graxa; tip de sabã.

4 A variaçã da bmbeabilidade pde ser ilustrada pels seguintes gráfics: Pnt de gta (ASTM D-566) O Pnt de gta de uma graxa indica a temperatura em que se inicia a mudança d estad pasts para estad líquid ( primeira gta ). O pnt de gta de determinada graxa limita a sua aplicaçã. Na prática, usa-se limitar a temperatura máxima de trabalh em 20 a 30 C abaix de seu pnt de gta. Em geral, as graxas pssuem seu pnt de gta nas seguintes faixas: - graxas de cálci a 105 C - graxas de sódi a 260 C - graxas de líti a 220 C - graxas de cmplex de cálci a 290 C As graxas de argila nã pssuem pnt de gta, pdend assim ser usadas em elevadas temperaturas. Na ilustraçã abaix, é apresentada a resistência à temperatura de acrd cm a natureza d sabã das graxas. A graxa de cálci é a única que pssui baixa resistência à temperatura.

5 Resistência à água O tip de sabã cmunica u nã à graxa a resistência à açã da água. Ds tips citads anterirmente, a graxa de sabã de sódi é a única que se disslve em presença da água. Resistência a trabalh As graxas de ba qualidade apresentam estabilidade quand em trabalh e nã escrrem das partes a lubrificar, cm as graxas de líti que pssuem, geralmente, uma ótima resistência a trabalh. Além dessa ótima resistência, as graxas de líti também têm uma resistência muit ba à açã da água, na qual sã inslúveis e suprtam temperaturas elevadas.

6 RESISTÊNCIA SABÃO À temperatura Á água A trabalh Sódi MB P B Cálci RaB O RaB Cmplex de cálci MB MB MB Líti MB MB O QUADRO COMPARATIVO P = Pbre R = Regular B = Bm MB = Muit bm O = Ótim Separaçã d Óle durante a armazenagem: As graxas apresentam uma tendência à separaçã d óle quand armazenadas durante um períd muit lng. Um bm teste para determinar se essa separaçã nã ultrapassu s limites aceitáeis é manter a graxa, pr um períd de 30 a 50 hras em uma tela cônica, perfurada, de níquel a 210ºF. Nessa situaçã, ela nã pderá se separar d óle em quantidade superir a 5% d pes em relaçã à graxa inicial. Fabricaçã Existem dis prcesss para a fabricaçã das graxas: frmar sabã em presença d óle u disslver sabã já frmad n óle. A fabricaçã é feita em tachs, prvids de um misturadr de pás e envlts pr uma camisa de vapr para aquecer prdut. Quand sabã é frmad em presença d óle, tach é munid de uma autclave, para a necessária sapnificaçã. Acabada a fabricaçã, a graxa. ainda quente e fluida, passa pr filtrs de malhas finíssimas, send entã envasilhada. A filtragem evita que partículas de sabã nã disslvidas permaneçam na graxa e envasilhament imediat impede que as graxas sejam cntaminadas pr impurezas. Existem utrs tips de engrssantes usads, cm as argilas mdificadas (bentnita), empregadas em aprximadamente 5% das graxas cnsumidas e, ainda, utrs prduts cm aergel de sílica, tintas, pigments, negr-de-fum, fibras, gmas, resinas, sais rgânics e inrgânics, que ttalizam utrs 5%. Quant as fluids lubrificantes, pdems cnsiderar que em 70% ds cass, sã óles minerais de viscsidade superir a 100 SUS a 100ºF, pdend até ser mair que 125 SUS a 210ºF.

7 Classificaçã: As graxas pdem ser subdivididas em graxas sintéticas, graxas à base de argila, graxas betuminsas, graxas para prcess e graxas de sabã metálic. As graxas sintéticas sã as mais mdernas. Tant óle mineral, cm sabã, pdem ser substituíds pr óles e sabões sintétics. Cm s óles sintétics, essas graxas têm um elevad cust e acabam tend sua aplicaçã limitada as lcais nde s tips cnvencinais nã pdem ser utilizads. As graxas à base de argila sã cnstituídas de óles minerais purs e argilas especiais de granulaçã finíssima. Sã graxas especiais de alt cust. As graxas betuminsas sã frmuladas à base de asfalt e óles minerais purs. Algumas, devid a sua alta viscsidade, devem ser aquecidas antes de sua aplicaçã; já utras, sã diluídas em slventes, que evapram após sua aplicaçã. As graxas para prcess sã graxas especiais, fabricadas para atender a prcesss industriais cm a estampagem, mldagem etc. Algumas cntêm materiais sólids cm aditivs. As graxas de sabã metálic sã as de us mais cmum. Sã cnstituídas de óles minerais purs e sabões metálics, send sabã metálic a mistura de um óle grax e um metal ( cálci, sódi, líti, etc.). Da mesma frma que s óles, estas graxas pdem ser aditivadas para alcançar determinadas características. De acrd cm a natureza d sabã metálic utilizad em sua fabricaçã, as graxas pdem ser classificadas em graxas de sabã de Líti, graxas de sabã de cálci, graxas de cmplex de cálci e graxas de bases mistas. Além ds sabões metálics mencinads, pdems ter graxas de alumíni, de bári, etc., que sã, prém, mens empregadas.

8 Aplicações: Abaix sã dadas algumas aplicações e características de algumas graxas, classificadas de acrd cm a natureza d sabã: 1. Graxas à base de argila Estas graxas sã inslúveis na água e resistem a temperaturas elevadíssimas. Embra sejam multifuncinais, seu elevad cust faz cm que suas aplicações sejam restritas as lcais nde as graxas cmuns nã resistem às temperaturas elevadas (acima de 200C). 2. Graxas betuminsas As graxas betuminsas, também pdem ser classificadas cm óles. Pssuem uma grande aderência e suas maires aplicações sã em cabs de aç, engrenagens abertas e crrentes. Nã devem ser usadas em mancais de rlaments mas, alguns mancais plans que pssuem grande flga u suprtam grandes cargas, pdem, às vezes, utilizá-las. 3. Graxas de sabã de cálci Em sua mairia, pssuem textura macia e amanteigada. Sã resistentes à água. Devid a fat de a mairia das graxas de cálci cnter de 1 a 2% de água em sua frmulaçã e cm a evapraçã desta água prmve a decmpsiçã da graxa, elas nã sã indicadas para aplicações nde as temperaturas sejam acima de 60ºC (rlaments, pr exempl). As graxas de cmplex de cálci (acetat de cálci) nã cntêm água em sua frmulaçã, pdend ser usadas cm temperaturas elevadas. As maires aplicações das graxas de cálci sã para a lubrificaçã de mancais plans, chassis de veículs e bmbas d'água. 4. Graxas de sabã de sódi As graxas de sódi pssuem uma textura que varia de fina a fibrsa. Resistem a altas temperaturas send, prém, slúveis em água. Suas maires aplicações sã em mancais de rlaments e juntas universais, desde que nã haja presença de água, pis elas se desfazem. 5. Graxas de sabã de líti Sã as chamadas graxas multipurpse (múltiplas finalidades). Pssuem textura fina e lisa, sã inslúveis na água e resistem a elevadas temperaturas. Pdem substituir as graxas de cálci e de sódi em suas aplicações e pssuem ótim cmprtament em sistemas centralizads de lubrificaçã. A vantagem d empreg de uma graxa multipurpse é evitar engans de aplicaçã quand se têm diverss tips de graxas e simplificar s estques. 6. Graxas de cmplex de cálci As graxas de cmplex de cálci pssuem elevad pnt de gta, ba resistência a calr e a trabalh e apresentam a prpriedade de engrssar quand cntaminadas cm água. N cas de serem frmuladas cm ter de sabã elevad, a tendência a engrssar manifesta-se quand submetidas a trabalh. Pdem ser aplicadas em mancais de deslizament e de rlaments.

9 7. Graxas mistas As graxas de bases mistas pssuem as prpriedades intermediárias ds sabões cm que sã frmadas. Assim, pdems ter graxas de cálci-sódi, cálci-líti etc. As graxas de sódi e líti nã sã cmpatíveis, nã devend ser misturadas. 8. Graxas Grafitadas: Muitas vezes, além ds cmpnentes fluid e espessante, as graxas recebem aditivs que lhes cnferem qualidades especiais. A grafita é um lubrificante sólid, que sb a frma micrpulverizada u em emulsã clidal, é adicinada as graxas para empreg em temperaturas mais elevadas. Um exempl de sua utilizaçã é a lubrificaçã de mldes para fabricaçã de vidrs, nde a grafita desempenha imprtante papel, uma vez que s demais cmpnentes da graxa sfrem cmbustã. 9. Graxas de Alumíni: Sua máxima temperatura é equivalente à das graxas de cálci. Pssuem ba resistência à água, muit ba adesividade natural e ótima aparência. Prém seu bmbeament é regular. Aditivs: Cm ns óles lubrificantes, as características das graxas pdem ser melhradas cm us de aditivs. Entre s mais usads, tems: 1. Extrema pressã Aplicações: graxas para mancais de laminadres, britadres, equipaments de mineraçã etc., e para mancais que trabalham cm cargas elevadas. Finalidades: cm ns óles, quand a pressã excede limite de suprte da película de graxa, trna-se necessári acréscim desses aditivs que, usualmente, à base de chumb. Os lubrificantes sólids, cm mlibdêni, a grafite e óxid de zinc também sã empregads para suprtar cargas mas, em geral, nã sã adequads para mancais de rlaments. 2. Adesividade Aplicações: graxas de chassis e aquelas empregadas em lcais de vibrações u nde pssam ser expelidas. Finalidades: aditivs cm látex u plímers rgânics, em pequenas quantidades, aumentam enrmemente pder de adesividade das graxas. Estes aditivs prmvem "fi" das graxas, já que as graxas aplicadas em lcais cm vibraçã cm s chassis u em lcais em que a rtaçã das peças pde expulsá-las, cm as engrenagens abertas, devem ter bastante adesividade.

10 3. Antixidantes Aplicações: graxas para mancais de rlaments. Finalidades: óle, cm já vims, é passível de xidaçã, mas s sabões sã mais instáveis que óle. As graxas de rlaments, que sã frmuladas para permanecerem lngs períds em serviç e nde as temperaturas sã elevadas, devem ser resistentes à xidaçã, para nã se trnarem crrsivas. Graxas frmuladas cm grduras mal refinadas u óles usads nã pssuem resistência à xidaçã. 4. Anticrrsivs e antiferrugem Aplicações: graxas para mancais de rlaments. Finalidades: neutralizar s ácids frmads pela xidaçã u a açã da água. Cm as graxas de sódi se misturam cm água, esta perde seu efeit crrsiv, send entã dispensads s aditivs antiferrugem. Além destes aditivs, muits utrs pdem ser usads, cm s de lesidade, s lubrificantes sólids, crantes, fis de lã, etc.