LUBRIFICAÇÃO e LUBRIFICANTES

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1 LUBRIFICAÇÃO e LUBRIFICANTES

2 1- LUBRIFICAÇÃO É APLICAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA OU MISTURA (LUBRIFICANTE) ENTRE DUAS SUPERFÍCIES EM MOVIMENTO RELATIVO, FORMANDO UMA PELÍCULA QUE EVITA O CONTATO DIRETO ENTRE ELAS. FUNÇÃO: - DIMINUIR O ATRITO; - REDUZINDO O DESGASTE DE PEÇAS ;E - AUMENTANDO A VIDA ÚTIL DOS EQUIPAMENTOS.

3 FUNÇÕES SECUNDÁRIAS: - Antidesgaste; - Anticorrosão - Antiferrugem - Antioxidante - Detergente - Dispersante - Estabilidade de Emulsão - Refrigeração - Extrema Pressão - Adesividade 1- LUBRIFICAÇÃO

4 1- LUBRIFICAÇÃO - Lubrificação perfeita: Tipo adequado; Qualidade certa; Quantidade exata; e Aplicado no local correto. - Observação: A qualidade de um lubrificante é comprovada somente após a aplicação e avaliação de seu desempenho em serviço.

5 1- Origem dos lubrificantes 1.1 Origem do petróleo Composição química do petróleo

6 1- Origem dos lubrificantes 1.2 Sintético Característica São obtidos por processos por transformações nas industriais PETROQUÍMICA. Apresentam melhores propriedades que as de base mineral.

7 1- Origem dos lubrificantes 1.3 Vegetais Característica São extraídos de grãos, frutos e sementes Animais Característica São extraídos de tecidos e órgãos de animais. Junto com os de base vegetais formam o grupo das bases graxas. São de uso restrito a lubrificantes biodegradáveis e em pacotes de aditivos.

8 2 Óleos básicos 2.1 Descrição Refinarias possuem unidades especiais para tratamento e processamento destes subprodutos que depois de tratados serão denominados óleos básicos. Os óleos básicos são a matéria-prima principal para a produção dos diversos tipos de lubrificantes. Os básicos obtidos do petróleo são classificados conforme abaixo: - PARAFÍNICAS; - NAFTÊNICAS; e - AROMÁTICAS.

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10 2.2 Processo de produção de óleos básicos

11 2.3 Propriedades dos grupos de básicos Para permitir que os diferentes grupos de básicos possam ser comparáveis comercialmente e substituíveis no processo de produção de lubrificantes, os óleos básicos foram classificados em grupos que levam em consideração as propriedades abaixo: Índice de viscosidade (I.V.) Percentual de saturados Teor de enxofre Os básicos de melhor qualidade também possuem melhores características de: - Ponto de fluidez; - Resistência à oxidação; e - Volatilidade.

12 2.4- Grupos de básicos

13 3- Formulação dos Lubrificantes Óleo Lubrificante = Óleos Básicos + Aditivos

14 3.1 Aditivos -Os aditivos são compostos químicos que melhoram ou atribuem propriedades aos óleos básicos que serão usados na fabricação de lubrificantes e graxas. -Esses aditivos químicos têm diferentes funções e normalmente pertencem a uma das categorias descritas abaixo: Antidesgaste Estes aditivos formam um filme protetor nas superfícies metálicas, evitando o rompimento da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. Ex: dialquilditiofosfato de zinco, titanato de ferro A formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até 300 C.

15 3.1.2 Anticorrosivos Antiespumantes 3.1 Aditivos - Estes aditivos protegem as superfícies metálicas lubrificadas do ataque químico pela água ou outros contaminantes. Ex: ditiofosfatos de zinco e bário, sulfonatos -Têm a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal do óleo se desfaça o mais rápido possível. Ex: siliconas, polímeros, sintéticos Antioxidantes Têm a propriedade de aumentar a resistência à oxidação do óleo. Retardam a reação com o oxigênio presente no ar, evitando a formação de ácidos e borras e, conseqüentemente, prolongando a vida útil do óleo. Ex: ditiofosfatos, fenóis, aminas

16 3.1 Aditivos Detergentes Têm a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também têm basicidade para neutralizar os ácidos formados durante a combustão. Ex: sulfonatos, fosfonatos, fenolatos Dispersantes -Têm a propriedade de impedir a formação de depósitos de produtos de combustão (fuligem) e oxidação (borra) nas superfícies metálicas de um motor, mantendo estes produtos indesejáveis em suspensão de modo que sejam facilmente retidos nos filtros ou removidos quando da troca do óleo. Ex: sulfonatos, fosfonatos, fenolatos

17 3.1 Aditivos Extrema Pressão Estes aditivos reagem com o metal das superfícies sob pressão superficial muito elevada, formando um composto químico que reduz o atrito entre as peças. Ex: enxofre, fósforo, cloro e chumbo. Minimizam o contato direto entre as partes, evitando o rompimento da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. Esta reação se dá a temperaturas pontuais elevadas (cerca de 500 C). Estes aditivos são comumente utilizados em lubrificantes de engrenagens automotivas e industriais e também em graxas.

18 Existem dois ensaios principais para avaliar a capacidade de um óleo lubrificante de suportar cargas elevadas em serviço. A capacidade EP de um óleo depende quase que integralmente dos aditivos de Extrema Pressão adicionados ao produto Four Ball Timken

19 4- Classificação dos Lubrificantes Viscosidade - SAE Society of Automotive Engineers - ISO International Organization for Standardization Nível de Qualidade / Desempenho - API American Petroleum Institute - ACEA Association des Constructeurs Européens d Automobiles - Classificações de Montadoras.

20 4.2 - Propriedades dos óleos lubrificantes Viscosidade A viscosidade é a resistência ao movimento (fluxo) que um fluído apresenta a uma dada temperatura O método de medição mais empregado atualmente é o de viscosidade cinemática. Neste método, é medido o tempo que um volume de líquido gasta para fluir (sob ação da gravidade) entre dois pontos de um tubo de vidro capilar calibrado. A unidade de viscosidade cinemática é expressa em centistokes (cst) ou em mm 2 /s, conforme SI.

21 A viscosidade é uma das propriedades mais importantes a serem consideradas na seleção de um lubrificante, pois este deve ser suficientemente viscoso para manter uma película protetora entre as peças em movimento relativo, e também não ser tão viscoso que ofereça resistência excessiva ao movimento entre as peças.

22 4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) É um número empírico que expressa a taxa de variação da viscosidade com a variação da temperatura. Quanto mais alto o IV de um óleo lubrificante, menor é a variação de sua viscosidade ao se variar a temperatura Ponto de fluidez É a menor temperatura em que um óleo flui livremente, sob condições preestabelecidas de ensaio. fabricação Ponto de fulgor É a menor temperatura na qual um óleo desprende vapores que, em presença do ar, provocam um lampejo ao aproximar-se de uma pequena chama da superfície do óleo.

23 4.2.5 Cor Disco de cor entre 2,5 e 3,0 será reportado L3,0. - Identificação de vazamentos. - Atrativo comercial. - Facilitar a visualização das peças (nos casos de produtos para usinagem). - Não interferir na cor do produto final quando o óleo fizer parte da composição do mesmo.

24 Viscosidade (cts) Viscosidade (cts) 4.3 Dado experimental Viscosidade Cinemática Viscosidade Viscosidade Viscosidade a Cinemática a Cinemática a Cinemática a Índice de 40ºC 80ºC 90ºC 100ºC Viscosida Amostra (cst) (cst) (cst) (cst) de 1 42, , , , , , , , , , , , , , , , Amostras Temperatura ( o C) Amostra 2 Amostra ref. Amostra 3 Amostra 4 amostra 5 Amostra 6 Amostra Temperatura ( o C) A m os tra s 1

25 4.4 Especificações SAE Graus SAE para Óleos de Motor 85W W 15W-40 5W/30 20W/50

26 4.4 Especificações SAE - Óleo menos viscoso - Melhor bombeabilidade - Melhor para partidas a frio - Economia de combustível - Melhor resfriamento Classificação em baixa temperaturas 0W 5W 10W 15W 20W 25W Classificação a 100 C Óleo mais viscoso - Maior proteção contra o desgaste - Menor consumo de óleo

27 4.4 Especificações SAE Graus SAE para Óleos de Motor temperatura ambiente

28 4.5 Níveis de desempenho Como diferenciar a performance dos lubrificantes? Sistema API (American Petroleum Institute) Sistema mais tradicional para óleos de motor; ex. API SL API CI-4 Perde força no Brasil e no mundo: nível tipo de desempenho motor S = gasolina C = diesel substituído pela ACEA; e especificações próprias das montadoras. lista de produtos certificados - donut;

29 4.5 Níveis de desempenho Motores Diesel CATEGORIAS CA CB CC Comercialização proibida no Brasil CD CE CF CF-4 Avanço Tecnológico CG-4 CH-4 CI-4

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37 - Especificar, adquirir, implantar como obrigatório e fiscalizar sistematicamente o uso de creme protetor da pele para todos os envolvidos em atividades com óleos lubrificantes; - Rever EPIs relacionados sempre que houver troca de função; - Capacitar os trabalhadores sobre os riscos das áreas e meios de controles disponíveis; - Nunca limpar partes do corpo com óleos lubrificantes; - Relatar ao superior qualquer forma de distúrbio na pele;

38 - Manter chuveiros de emergência e lavadores de olhos disponíveis; - Nunca deixar que as roupas de trabalho fiquem embebidas em óleos - Procurar primeiros socoros em caso de acidentes com lesão.

39 - Luvas de raspas e luvas impermeáveis; - Óculos de segurança ou protetor facial; - Botas de borracha ou de segurança; - Creme protetor de pele resistente a óleo; - Macacão de algodão.

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57 5 Graxas Lubrificantes 5.1 Generalidades As graxas podem ser definidas como produtos formados pela dispersão de um espessante em um óleo lubrificante. O espessante, também chamado sabão, é formado pela neutralização de um ácido graxo ou pela saponificação de uma gordura por um metal. O metal empregado dará seu nome à graxa. A estrutura das graxas, observadas ao microscópio, mostra-se como uma malha de fibras, formada pelo sabão, onde é retido o óleo.

58 5.2 Vantagens e Desvantagens Vantagens: - Promovem uma melhor vedação contra a água e impurezas. - Quando a alimentação de óleo não pode ser feita continuamente, empregam-se as graxas, pois elas permanecem nos pontos de aplicação. - As graxas promovem maior economia em locais onde os óleos escorrem. - As graxas possuem maior adesividade do que os óleos. Desvantagens : -Os óleos dissipam melhor o calor do que as graxas. - Os óleos lubrificam melhor em altas velocidades. - Os óleos resistem melhor à oxidação.

59 5.3 - Fabricação Existem dois processos para a fabricação das graxas: formar o sabão em presença do óleo ou dissolver o sabão já formado no óleo. A fabricação é feita em tachos, providos de um misturador de pás e envoltos por uma camisa de vapor para aquecer o produto. Quando o sabão é formado em presença do óleo, o tacho é munido de um autoclave, para a necessária saponificação. Acabada a fabricação, a graxa, ainda quente e fluida, passa por filtros de malhas finíssimas, sendo então envasada. A filtragem evita que partículas de sabão não dissolvidas permaneçam na graxa e o envasamento imediato impede que as graxas sejam contaminadas por impurezas.

60 5.4- Classificação De acordo com a natureza do sabão metálico utilizado em sua fabricação, as graxas podem ser classificadas em: - Graxas de sabão de lítio; - Graxas de cálcio; - Graxas de complexo de cálcio; e - Graxas de bases mistas. Além dos sabões metálicos mencionados, podemos ter graxas de alumínio, de bário etc., que são, porém, menos empregadas.

61 5.4- Classificação Existem graxas em que o espessante é a argila. Estas graxas são insolúveis na água e resistem a temperaturas elevadíssimas. Embora sejam multifuncionais, seu elevado custo faz com que suas aplicações sejam restritas aos locais onde as graxas comuns não resistem às temperaturas elevadas (acima de 200ºC). As graxas betuminosas também podem ser classificadas como óleos. São formadas à base de asfalto. Possuem uma grande aderência, e suas maiores aplicações são os cabos de aço, as engrenagens abertas e as correntes. Não devem ser usadas em mancais de rolamentos. Alguns mancais planos que possuem grande folga, ou suportam grandes cargas, podem, às vezes, são utilizadas.

62 5 Graxas Lubrificantes Características e Aplicações Graxas de sabão de cálcio: Em sua maioria, possuem textura macia e amanteigada. São resistentes à água. Devido ao fato de a maioria das graxas de cálcio conter 1 a 2% de água em sua formulação, e como a evaporação desta água promove a decomposição da graxa, elas não são indicadas para aplicações onde as temperaturas sejam acima de 60ºC (rolamentos, por exemplo). As graxas de complexo de cálcio (acetato de cálcio), não contêm água em sua formulação, podendo ser usadas com temperaturas elevadas. As maiores aplicações das graxas de cálcio são a lubrificação de mancais planos, os chassis de veículos e bombas d água.

63 Graxas de sabão de sódio 5.4- Classificação As graxas de sódio possuem uma textura que varia de fina até fibrosa. Resistem a altas temperaturas, sendo, porém, solúveis em água. Suas maiores aplicações são os mancais de rolamentos e as juntas universais, desde que não haja presença de água, pois elas se desfazem.

64 5.4- Classificação Graxas de sabão de lítio São as chamadas graxas multipurpose (múltiplas finalidades). Possuem textura fina e lisa, são insolúveis na água e resistem a elevadas temperaturas. Podem substituir as graxas de cálcio e de sódio em suas aplicações, e possuem ótimo comportamento em sistemas centralizados de lubrificação. A vantagem do emprego de uma graxa multipurpose é evitar enganos de aplicação, quando se têm diversos tipos de graxas, e a simplificação dos estoques.

65 5.4- Classificação Graxas de complexo de cálcio As graxas de complexo de cálcio possuem elevado ponto de gota, boa resistência ao calor e ao trabalho. Apresentam a propriedade de engrossar quando contaminadas com água. No caso de serem formuladas com teor de sabão elevado, a tendência a engrossar manifesta-se quando submetidas ao trabalho. Podem ser aplicadas em mancais de deslizamento e de rolamentos.

66 5.4- Classificação Graxas mistas As graxas de bases mistas possuem as propriedades intermediárias dos sabões com que são formadas. Assim, podemos ter graxas de cálcio-sódio, cálcio-lítio etc. As graxas de sódio e lítio não são compatíveis, não devendo ser misturadas.

67 Consistência Critérios de Escolha No Brasil, onde a temperatura ambiente não atinge extremos muito rigorosos, é mais empregada a graxa NLGI 2. Em locais onde a temperatura é mais elevada, emprega-se a NLGI 3, e onde a temperatura é mais baixa, a NLGI 1. Como nos óleos, quanto maior for a velocidade e mais baixas forem a temperatura e a carga, menor deverá ser a consistência. Por outro lado, com baixas velocidades e altas temperaturas e cargas, deve ser usada uma graxa mais consistente. Em sistemas centralizados de lubrificação, deve ser empregada uma graxa com fluidez suficiente para escoar.

68 5.5 - Critérios de Escolha Ponto de gota O ponto de gota de determinada graxa limita a sua aplicação. Na prática, usa-se limitar a temperatura máxima de trabalho em 20 a 30ºC abaixo de seu ponto de gota. Em geral, as graxas possuem seu ponto de gota nas seguintes faixas: As graxas de argila não possuem ponto de gota, podendo assim ser usadas em elevadas temperaturas. Graxas de cálcio 65 a 105ºC Graxas de sódio 150 a 260ºC Graxas de lítio 175 a 220ºC Graxas de complexo de cálcio 200 a 290ºC

69 5.5 - Critérios de Escolha Resistência à água Resistência ao trabalho Bombeabilidade Adesividade Antioxidantes Anticorrosivos e antiferrugem

70 5.5 - Critérios de Escolha Extrema pressão Aplicações: Graxas para mancais de laminadores, britadores, equipamentos de mineração etc., e para mancais que trabalham com cargas elevadas. Usualmente, os aditivos empregados para este fim são à base de chumbo. Os lubrificantes sólidos, como molibdênio, a grafite e o óxido de zinco também são empregados para suportarem cargas

71 5 Graxas Lubrificantes AUTOMOTIVAS PM GRALUB CHASSIS 2 - Sabão de Cálcio. Grau NLGI 2 - Lubrificação de pinos e articulações em chassis - Lubrificação de pontos de baixa temperatura: 95 0 C LUBRAX GMA-2 - Sabão de Lítio. Grau NLGI 2 - Lubrificação de chassis, rolamentos, cubos de roda, juntas universais, pinos, etc..., de veículos automotivos, agrícolas e de construção

72 5 Graxas Lubrificantes INDUSTRIAIS Lubrax Industrial GMA-2-EP - Sabão de Lítio. Aditivação EP sem chumbo. Graus NLGI 2. - Graxas para lubrificação de mancais, prensas, britadores, etc... - Maiores estabilidade mecânica e resistência à oxidação. - Suporta temperaturas de operação de até C. - Aprovada pela GM, BREVET, VILLARES, FALK e KRUPP POLYSIUS