Lubrificação
À
lubrificação é uma operação que consiste em introduzir uma substância
apropriada entre superfícies sólidas que estejam em contato entre si e que
executam movimentos relativos.
Essa
substância normalmente é um óleo ou uma graxa que impede o contato direto entre
as superfícies sólidas.
Quando
recobertos por um lubrificante, os pontos de atrito das superfícies sólidas
fazem com que o atrito sólido seja substituído pelo atrito fluido, ou seja, em
atrito entre uma superfície sólida e um fluido. Nessas condições, o desgaste
entre as superfícies será bastante reduzido.
Os
lubrificantes podem ser gasosos como o ar; líquidos como os óleos em geral;
semi-sólidos como as graxas e sólidos como a grafita, o talco etc.
Contudo,
os lubrificantes mais práticos e de uso diário são os líquidos e os semi-sólidos,
isto é, os óleos e as graxas.
Classificação dos óleos quanto à
origem
Os
óleos podem ser classificados em quatro categorias: óleos minerais, óleos vegetais,
óleos animais e óleos sintéticos.
Óleos minerais –
são substâncias obtidas a partir do petróleo e, de acordo com sua estrutura
molecular, são classificados em óleos parafínicos ou óleos naftênicos.
Óleos vegetais –
são extraídos de sementes: soja, girassol, milho, algodão, arroz, mamona, babaçu
etc.
Óleos animais –
extraídos de animais como a baleia, o cachalote, o bacalhau, a capivara etc.
Óleos sintéticos –
são produzidos em indústrias químicas que utilizam substâncias orgânicas e
inorgânicas para fabricá-los. Estas substâncias podem ser silicones, ésteres, resinas,
glicerinas etc.
Além
da redução do atrito, outros objetivos são alcançados com a lubrificação, se a substância
lubrificante for selecionada corretamente:
- Menor
dissipação de energia na forma de calor;
- Redução de
temperatura, pois o lubrificante também refrigera;
- Redução da corrosão;
- Redução de vibrações e
ruídos;
- Redução de desgastes.
Aplicações dos óleos
Os
óleos animais e vegetais raramente são utilizados isoladamente como
lubrificantes, por causa da sua baixa resistência a oxidação, quando comparados
a outros tipos de lubrificantes.
Em vista disso, eles geralmente são
adicionados aos óleos minerais com a função de atuar como agentes de
oleosidade.
A
mistura obtida apresenta características eficientes para a lubrificação,
especialmente em regiões de difícil lubrificação.
Os
óleos vegetais têm como sua principal aplicação, o uso na alimentação humana.
Os
óleos sintéticos são de aplicação reduzida, em razão do seu alto custo, sendo
qu3e são utilizados principalmente em casos que outros tipos de substâncias não
têm atuação eficiente.
Os
óleos minerais são os mais utilizados nos mecanismos industriais, sendo que são
obtidos em larga escala a partir do petróleo.
Características dos óleos
lubrificantes
Os
óleos lubrificantes, antes de serem colocados à venda pelo fabricante, são
submetidos a ensaios físicos padronizados que, além de controlarem a qualidade
do produto, servem como parâmetros para os usuários.
Os
principais ensaios físicos padronizados para os óleos lubrificantes
encontram-se resumidos na tabela a seguir.
Tipo
de ensaio o que determina o ensaio
Viscosidade -
resistência ao escoamento oferecida pelo óleo.
A
viscosidade é inversamente proporcional a temperatura.
O
ensaio é efetuado em aparelhos denominados viscosímetros. Os viscosímetros mais
utilizados são o Seibolt, o Engler, o Redwood e o Ostwald.
Índice de viscosidade
Mostra
como varia a viscosidade de um óleo conforme as variações de temperatura.
Os
óleos minerais parafínicos são os que apresentam menor variação da viscosidade
quando varia a temperatura e, por isso, possuem índices de viscosidade mais
elevados que os nasftênicos.
Densidade
relativa Relação entre a densidade do óleo a 20ºC e a densidade da água a 4ºC
ou a relação entre a densidade do óleo a 60º F e a densidade da água a 60ºF.
Ponto de fulgor (flashpoit)
Temperatura
mínima a qual pode inflamar-se o vapor de óleo, no mínimo, durante 5 segundos.
O ponto de fulgor é um dado importante quando se lida com óleos que trabalham
em altas temperaturas.
Ponto
de combustão Temperatura mínima em que se sustenta a queima do óleo.
Ponto de mínima fluidez
Temperatura
mínima em que ocorre o escoamento do óleo por gravidade. O ponto de mínima
fluidez é um dado importante quando se lida com óleos que trabalham em baixas
temperaturas.
Resíduos
de carvão Resíduos sólidos que permanecem após a destilação destrutiva do óleo.
Graxas
As
graxas são compostos lubrificantes semi-sólidos constituídos por uma mistura de
óleo,
Aditivos
e agentes engrossadores chamados sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio,
lítio e bário. Elas são utilizadas onde o uso de óleos não é recomendado.
As
graxas também passam por ensaios físicos padronizados e os principais
encontram-se no quadro a seguir.
Tipo de
ensaio o que determina o ensaio
Consistência Dureza relativa, resistência à
penetração.
Estrutura Tato, aparência.
Filamentação -
capacidade de formar fios ou filamentos.
Adesividade -
capacidade de aderência.
Ponto de fusão ou gotejo Temperatura
na qual a graxa passa para o estado líquido.
Tipos de graxa
Os
tipos de graxa são classificados com base no sabão utilizado em sua fabricação.
A graxa a base de alumínio: macia;
quase sempre filamentosa; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando
em uso; pode trabalhar em temperaturas de até 71ºC. É utilizada em mancais de
rolamento de baixa velocidade e em chassis.
Graxa à base de cálcio: vaselinada;
resistente a água; boa estabilidade estrutural quando em uso; deixa-se aplicar
facilmente com pistola; pode trabalhar em temperaturas de até 77ºC, é aplicada
em chassis e em bombas de água.
Graxa à base de sódio:
geralmente fibrosa; em geral não resiste a água; boa estabilidade estrutural
quando em uso. Pode trabalhar em ambientes com temperatura de até 150ºC. é aplicada
em mancais de rolamentos, mancais de rodas, juntas universais etc.
Graxa a base de lítio: vaselinada; boa
estabilidade estrutural quando em uso; resistente à água; pode trabalhar em
temperaturas de até 150ºC. é utilizada em veículos automotivos e na aviação.
Graxa a base de bário: características
gerais semelhantes às graxas à base de lítio.
Graxa mista: é constituída por uma
mistura de sabões. Assim, temos graxas mistas à base de sódio-cálcio,
sódio-alumínio etc.
Além
dessas graxas, há graxas de múltiplas aplicações, graxas especiais e graxas
sintéticas.
Lubrificantes sólidos
Algumas
substâncias sólidas apresentam características peculiares que permitem a sua utilização
como lubrificantes, em condições especiais de serviço.
Entre
as características importantes dessas substâncias, merecem ser mencionadas as seguintes:
- Baixa resistência ao cisalhamento;
- Estabilidade a
temperaturas elevadas;
- Elevado limite de
elasticidade;
- Alto índice de
transmissão de calor;
- Alto índice de
adesividade;
- Ausência de impurezas abrasivas.
Embora
tais características não sejam sempre atendidas por todas as substâncias
sólidas utilizadas como lubrificantes, elas aparecem de maneira satisfatória
nos carbonos cristalinos, como a grafita, e no bissulfeto de molibdênio, que são,
por isso mesmo, aquelas mais utilizadas para tal finalidade.
A
grafita, após tratamentos especiais, dá origem à grafita coloidal, que pode ser
utilizada na forma de pó finamente dividido ou em dispersões com água, óleos
minerais e animais e alguns tipos de solventes.
É
crescente a utilização dos bissulfetos de molibdênio (MoS2) como lubrificante.
A ação do enxofre (S) existente em sua estrutura propicia uma excelente
aderência da substância com a superfície metálica, e seu uso é recomendado
sobre tudo para partes metálicas submetidas a condições severas de pressão e
temperaturas elevadas. Pode ser usado em forma de pó dividido ou em dispersão
com óleos minerais e alguns tipos de solventes.
A
utilização de sólidos como lubrificante é recomendada para serviços em
condições especiais, sobretudo aqueles em que as partes a lubrificar estão
submetidas a pressões ou temperaturas elevadas ou se encontram sob a ação de cargas
intermitentes ou em meios agressivos. Os meios agressivos são comuns nas
refinarias de petróleo, nas indústrias químicas e petroquímicas.
Aditivos
Aditivos
são substâncias que entram na formulação de óleos e graxas para conferir-lhes certas
propriedades.
A
presença de aditivos em lubrificantes tem os seguintes objetivos:
- Melhorar
as características de proteção contra o desgaste e de atuação em trabalhos sob
condições de pressões severas;
- Aumentar
a resistência a oxidação e corrosão;
- Aumentar
a atividade dispersante e detergente dos lubrificantes;
- Aumentar
a adesividade;
- Aumentar
o índice de viscosidade.
Lubrificação de mancais de deslizamento
O
traçado correto, dos chanfros e ranhuras de distribuição do lubrificante nos
mancais de deslizamento é o fator principal para assegurar a lubrificação adequada.
Os
mancais de deslizamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. No caso
de óleo, a viscosidade é o principal fator a ser levado em consideração; no
caso de graxa, a sua consistência é o fator relevante.
A
escolha de um óleo ou de uma graxa também depende dos seguintes fatores:
- Geometria
do mancal: dimensão, diâmetro, folga mancal/eixo;
- Rotação do eixo;
- Carga do mancal;
- Temperatura de
operação do mancal;
- Condições ambientais:
temperatura, umidade, poeira e contaminantes;
- Método de aplicação.
Lubrificação de mancais de rolamento
Os rolamentos
axiais auto-compensadores de rolos são lubrificados, normalmente com óleo.
Todos
os demais tipos de rolamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa.
Lubrificação com graxa –
em mancais de fácil acesso, a caixa pode ser aberta para se renovar ou
completar a graxa. Quando a caixa é bipartida, retira-se a parte superior;
caixas inteiriças dispõem de tampas laterais facilmente removíveis.
Como
regra geral a caixa deve ser cheia apenas até um terço ou metade de seu espaço
livre com uma graxa de boa qualidade, possivelmente à base de lítio.
Lubrificação com óleo –
o nível de óleo dentro da caixa de rolamentos deve ser mantido baixo, não
excedendo o centro do corpo rolante inferior. É muito conveniente o emprego de um
sistema circulatório para o óleo, em alguns casos, recomenda-se o uso de
lubrificação por neblina.
Intervalos de lubrificação – no caso de
rolamentos lubrificados por banho de óleo, o período de troca de óleo depende,
fundamentalmente, da temperatura de funcionamento do rolamento e da
possibilidade de contaminação proveniente do ambiente. Não havendo grande
possibilidade de poluição, e sendo a temperatura inferior a 50ºC, o óleo pode
ser trocado apenas uma vez por ano. Para temperaturas em torno de 100ºC, este
intervalo cai para 60 ou 90 dias.
Lubrificação dos mancais dos motores
Temperatura
rotação e carga do mancal são os fatores que vão direcionar a escolha do lubrificante.
Regra geral
- Temperaturas altas:
óleo mais viscoso ou uma graxa que se mantenha consistente;
- Altas rotações: usar
óleo mais fino;
- Baixas rotações: usar
óleo mais viscoso.
Lubrificação de engrenagens fechadas
A
completa separação das superfícies dos dentes das engrenagens durante o
engrenamento implica na presença de uma película de óleo de espessura suficiente
para que as saliências microscópicas destas superfícies não se toquem.
O óleo
é aplicado às engrenagens fechadas por meio de salpico ou de circulação.
A seleção
do óleo para engrenagens depende dos seguintes fatores;
- tipos de engrenagem,
- rotação do pinhão,
- grau de redução,
- temperatura de
serviço,
- potência,
- natureza da carga,
- tipo de acionamento,
- método de aplicação e contaminação.
Lubrificação de engrenagens abertas
Não é
prático nem econômico encerrar alguns tipos de engrenagem numa caixa. Estas são
as engrenagens abertas.
As
engrenagens abertas só podem ser lubrificadas intermitentemente e, muitas
vezes, só a intervalos regulares, propiciando películas lubrificantes de espessuras
mínimas entre os dentes, prevalecendo às condições de lubrificação limítrofe.
Ao
selecionar o lubrificante de engrenagens abertas, é necessário levar em
consideração as seguintes condições:
- temperatura,
- método de aplicação,
- condições ambiental e
material da engrenagem.
Lubrificação de motorredutores
A
escolha de um íleo para lubrificar motorredutores deve ser feita
considerando-se os seguintes fatores:
- tipos de engrenagens;
- rotação do motor;
- temperatura de
operação e carga.
No
geral, o óleo deve ser quimicamente estável para suportar oxidações e resistir
à oxidação.
Lubrificação de máquinas-ferramenta
Existe, atualmente, um número muito grande de
máquinas ferramentas, com uma extensa variedade de tipos e modelos, dos mais
rudimentares àqueles mais sofisticados, fabricados segundo as tecnologias mais
avançadas.
Sempre
que for possível devemos ler atentamente o manual do fabricante.
Para
equipamentos mais antigos, e não dispondo de informações mais precisas, as seguintes
indicações genéricas podem ser obedecidas:
Sistema de
circulação forçada – óleo lubrificante de primeira
linha com número de viscosidade S 215 (ASTM).
Lubrificação
intermitente - (oleadeira, copo conta-gotas etc.) – óleo
mineral puro com número de viscosidade S 315 (ASTM).
Fusos de alta velocidade –
(acima de 3000 rpm) – óleo lubrificante de primeira linha, de parafínica, com
número de viscosidade S75 (ASTM).
Fusos de velocidade moderada –
(abaixo de 3000 rpm) – óleo lubrificante de primeira linha, de base parafínica,
com número de viscosidade S105 (ASTM).
Guias de barramento –
óleos lubrificantes contendo aditivos de adesividade e inibidores de oxidação e
corrosão, com número de viscosidade S 1000 (ASTM).
Caixas de redução –
para serviços leves podem ser utilizados óleos com viscosidade S 1000 (ASTM)
aditivados convenientemente com antioxidantes, antiespumantes etc. para serviços
pesados, recomendam-se óleos com aditivos de extrema pressão e com número de viscosidade
S 2105(ASTM).
Lubrificação a graxa –
em todos os pontos de lubrificação à graxa pode-se utilizar um mesmo produto.
Sugere-se a utilização de graxas a base de sabão de lítio de múltipla aplicação
e consistência NLGI 2.
Em
resumo, por mais complicada que uma máquina pareça, há apenas três elementos a lubrificar:
1. Apoios de vários tipos, tais como: mancais
de deslizamento ou rolamento, guias
etc.
2. Engrenagens de dentes retos,
helicoidais, parafusos de rosca sem fim etc., que podem estar descobertas ou
encerradas em caixas fechadas.
3. Cilindros, como os que se
encontram nos compressores e em toda a espécie de motores, bombas ou outras
máquinas com êmbolos.