Lubrificação industrial

Aula sobre Lubrificação Industrial

1. Introdução Atrito Tipos de lubrificantes, suas características e mecanismos Classificação dos lubrificantes Lubrificantes líquidos e suas propriedades Análise de lubrificantes Aditivos Graxas Lubrificantes sólidos Método de aplicação de lubrificantes Seleção de lubrificantes para equipamentos específicos

2. Graxas lubrificantes CONSIDERAÇÕES GERAIS COMPONENTES ESPESSADOR LUBRIFICANTE FLUIDO ADITIVOS CONDIÇÕES QUE EXIGEM USO DE GRAXA CLASSIFICAÇÃO EM GRAU NGLI PONTO DE GOTA RESISTÊNCIA À AGUA ESTABILIDADE CARACTERÍSTICA E USO SEGUNDO OS SABÕES.

3. Considerações gerais A graxa é um lubrificante fluido engrossado a uma consistência de gel pela adição de vários agentes espessantes. A consistência semi-sólida é a característica básica, pois reduz a tendência do lubrificante a fluir ou vazar da área em que está sendo lubrificada. A maioria das graxas é feita, atualmente, pelo espessamento de um óleo de petróleo com sabão básico. Componentes de uma graxa lubrificante As graxas lubrificantes, como as que hoje conhecemos, são produtos complexos, consistindo primordialmente de um “espessante”, um “lubrificante fluido”e quase, sempre, de materiais de adição para realçar certas propriedades da graxa, ou seja, os aditivos. GRAXA = ESPESSANTE + FLUIDO LUBRIFICANTE + ADITIVOS

4. Desvantagens das graxas em relação aos óleos: Dissipam menos calor. Não lubrificam tão bem em altas velocidades. Resistem menos à oxidação. Muitas vezes para relubrificar é necessário abrir o mancal para retirar a graxa usada. Vantagens das graxas em relação aos óleos: Promovem melhor vedação contra a água e impurezas. Maior economia nos locais onde o óleo escorre. Possuem maior adesividade .

5. Espessantes argilas sabão, ou mistura de sabões cálcio, hidróxido de sódio lítio. sabões complexos negro de fumo poliuréias materiais orgânicos Bentonita Hectorita

6. Principais espessantes utilizados na formulação das graxas: Sabão de cálcio: resistente ao ataque da umidade (insolúveis em água); baixo custo; não devem ser utilizadas em locais em que a temperatura exceda 60°C; recomendado para a lubrificação de mancais de buchas, chassis de veículos e bombas d’água. Sabão de sódio: resistentes às altas temperaturas (90 a 120°C); solúvel em água; indicadas para a lubrificação de mancais de rolamentos e juntas universais. Sabão de lítio: insolúveis em água; utilizadas em locais com altas temperaturas (até 150°C); muito utilizada em máquinas agrícola.

7. Tipo de Resistência à Resistência à Bombea- Custo Espessante ação da água ação do calor bilidade Cálcio Alta Baixa Média Baixo Sódio Baixa Alta Ruim Baixo Lítio Alta Alta Ótima Médio Bentonita Média Alta Média Alto Complexos Alta Alta Ótimo Alto

8. As graxas podem ser subdivididas em: graxas de sabão metálico , graxas sintéticas, graxas á base de argila, graxas betuminosas graxas para processo .

9. Graxas de sabão metálico São as mais comumente utilizadas. São constituídas de óleos minerais puros e sabões metálicos, que são a mistura de um óleo graxo e um metal (cálcio, sódio, lítio, etc.). Como os óleos, estas graxas podem ser aditivadas para se alcançarem determinadas características.

10. Graxas sintéticas São as mais modernas. Tanto o óleo mineral, como o sabão, podem ser substituídos por óleos e sabões sintéticos . Como os óleos sintéticos, devido ao seu elevado custo, estas graxas têm sua aplicação limitada aos locais onde os tipos convencionais não podem ser utilizados. Exemplo: Graxa de Silicone para altas temperaturas. Principais aplicações Onde se requer graxa sem ponto de gota e todas aquelas aplicações onde as graxas comuns falham pelas condições de alta temperatura.

11. Graxas á base de argila São constituídas de óleos minerais puros e argilas especiais de granulação finíssima. São graxas especiais, de elevado custo, que resistem a temperaturas elevadíssimas. Graxas betuminosas São formuladas à base de asfalto e óleos minerais puros, são lubrificantes de grande adesividade. Algumas, devido à sua alta viscosidade, devem ser aquecidas para serem aplicadas. Outras, são diluídas em solventes que se evaporam após sua aplicação. Graxas para processo São graxas especiais, fabricadas para atenderem a processos industriais como a estampagem, a moldagem etc. Algumas contêm materiais sólidos como aditivos.

12. Principais características das graxas: Consistência (mole/dura)  padronizada pela NLGI (National Lubricating Grease Institute). Bombeabilidade  facilidade ou dificuldade em fluir quando bombeada. Ponto de gota  Tº em que começa a haver separação entre o sabão e o óleo. Aditivos para graxas: EP = Mancais que suportam carga elevada. Adesividade = para locais que com vibrações ou sujeitos a força centrífuga. Anticorrosivo = neutralizam ácidos da oxidação. Antiferrugem = inibem a ação corrosiva da água.

13. Consistência Resistência da graxa a penetração. Quanto mais fácil de ser penetrada, menor é a consistência. Para classificação das graxas segundo sua consistência, temos: Penetração não trabalhada – a graxa é retirada do recipiente onde se encontra e submetida, tal como se apresenta, ao teste de consistência devendo sua temperatura ser previamente ajustada a 25ºC. Penetração trabalhada – a graxa é trabalhada em um batedor de graxa, adquirindo uma consistência menor que a não trabalhada.

14. PENETRÔMETRO

15. Classificação de consistência NLGI para graxas Baseado nos valores de penetração trabalhada, o NLGI (National Lubricating Grease Institute), estabeleceu uma classificação das graxas, que é aceita mundialmente. Grau NLGI Aspecto da Graxa 000 Fluida 00 Quase fluida Extremamente mole 1 Muito mole 2 Mole 3 Média 4 Consistente 5 Muito consistente 6 Extremamente dura

16. Processo de Fabricação - Graxa

17. Ponto de gota (ASTM D566-42) Denomina-se “ponto de gota”de uma graxa lubrificante, a temperatura na qual o produto torna-se suficientemente fluido, sendo capaz de gotejar através do orifício de um dispositivo especial, sendo obedecidas rigorosamente as condições do ensaio. Abaixo o ponto de gota de algumas graxas mais usuais. Ponto de Gota Graxa de sabão de Lítio 191ºC Graxa de Cálcio 82ºC Graxa de Sódio 171ºC Graxa de Alumínio 77ºC Graxa de Bário 188ºC Graxa Sintética Acima de 249ºC

18. Procedimento de ensaio de ponto de gota Consiste em se untar internamente com graxa um copo de metal com um pequeno orifício no fundo.  O copo é fixado dentro de um tubo de vidro. Apoiado no tubo de vidro é instalado um termômetro que medirá a temperatura dentro do copo metálico.  O conjunto é montado dentro de um banho de óleo, com temperatura controlada.  Aquecendo-se o banho observa-se o momento que a graxa começa a pingar pelo orifício no fundo do copo metálico. Neste momento anota-se as temperaturas marcada nos dois termômetros. O ponto de gota da graxa que está sendo testada é a média das duas temperaturas.

19. Aparelho para ensaio de ponto de gota

20. Resistência a água e estabilidade ao trabalho das graxas Alguns tipos de graxa tem que exercer a sua tarefa de lubrificação na presença de água e, por isso, necessitam, como propriedade essencial, de uma certa resistência contra a água. Graxas à base de cálcio e lítio não se dissolvem na água como as bases de sódio. Certas graxas conservam sua consistência original quando são colocadas em mancais, ou seja, elas são estáveis. Em mancais do tipo rolamento, essas graxas permanecem proporcionando, por longo tempo, uma boa lubrificação.

21. Como o lubrificante trabalha? Entra limpo, claro e, ao ser drenado, sai sujo, contendo impurezas, mas satisfeito pelo cumprimento do dever. Se engana quem pensar que o óleo no período de troca deve sair como entrou, isto é, limpo. A função do lubrificante é de sacrifício , pois ele deve arrastar todas as impurezas, evitando que as mesmas se depositem no motor ou equipamento. Entre os diversos tipos de contaminantes, podem citar três grupos: os abrasivos (poeiras, partículas de metais); os produtos provenientes da combustão (água, ácidos e fuligem); os produtos provenientes da oxidação do óleo (verniz).

22. Em resumo, o óleo lubrificante, para sair vencedor neste vasto campo de combate, tem que possuir pelo menos as seguintes qualidades: reduzir a resistência por fricção; proteger contra a corrosão e desgaste; ajudar a vedação; ajudar no esfriamento; contribuir para a eliminação de produtos indesejáveis. Para isso, o óleo lubrificante recorreu a presença de aditivos.  Ao aditivos permitem aos óleos atenderem a estas especificações.

23. Quando congela? – baixo ponto de fluxão Saúde e segurança baixo nocividade Boa fluidez a baixas temperaturas Limpidez - os óleos base devem ser límpidos & brilhantes - isentos de partículas de ceras, água etc... BA IL BP LUBRICATOR Qualidade assegurada e verificada no transporte Baixa inflamibilidade= Elevado ponto de inflamação Baixa volatilidade Pequena diferença na viscosidade a diferentes temperaturas = Elevado Índice de viscosidade Qualidade do óleo base

24. Devem ser compatíveis - entre eles - com a aplicação Os aditivos permitem adaptar o óleo : - às suas condições de funcionamento - à sua aplicação Uma formulação equilibrada O segredo: Papel dos aditivos

25. Óleos Industriais.....................................................: 0,01% Óleos Hidráulicos / Engrenagens...........................: 5 % Óleos de Motor........................................................: 15% Óleos Solúveis .........................................................: 30% Desde 0,01 % até mais de 30 % Proporção de aditivos em óleos minerais

26. Exigências dos aditivos Devem ser completamente solúveis nos óleos básicos a que serão adicionados. Devem possuir solubilidade preferencial pelo óleo e não pela água. Não devem ser voláteis a ponto de se separarem do lubrificante. Devem ser quimicamente estáveis, não reagindo com outros componentes do óleo ou da máquina. Não devem apresentar efeitos nocivos às pessoas ou materiais que entrem em contato. Não devem alcançar seus objetivos acarretando prejuízo ou diminuição a outras características desejáveis.

27. Aditivos

28. Aumentador de índice de viscosidade O indice de viscosidade caracteriza a variação da viscosidade em função da variação da temperatura. Índice de viscosidade menor Índice de viscosidade maior Viscosidade cinemática (Log) Temperatura

29. Lubrificante com elevado I.V. garante Isto traduz-se em: Prevenção contra o desgaste Baixo consumo de óleo Melhor fluidez a baixa temperatura - Adequada película de óleo em qualquer condição de serviço - Os aumentadores de índice de viscosidade possuem, em geral, uma propriedade muito importante, a adesividade , que torna seu uso na indústria cada vez mais difundido.

30. Viscosidade - Efeitos da escolha incorreta do lubrificante para motores. Viscosidade superior à adequada Dificulta o arranque a frio Aumenta a temperatura do motor Reduz a potência disponível Aumenta o desgaste interno do motor Aumenta o consumo de combustível Viscosidade inferior à adequada Aumenta o desgaste interno do motor Aumenta o consumo de lubrificante Aumenta as fugas pelos vedantes Aumenta o ruído de funcionamento

31. Abaixador de ponto de fluidez Ao se usar o aditivo abaixador do ponto de fluidez, modifica a forma de cristalização de parafina, permitindo que o lubrificante possa ser usado a menores temperaturas, sem prejuízo na sua viscosidade. Tem pouca aplicação em óleos industriais, exceto naqueles casos em que a baixa temperatura obriga o seu uso. É de emprego obrigatório em óleos automotivos.  viscosidade  Temperatura de um óleo

32. Detergentes Tem a função de limpar, mantendo partes internas de maquinários, isentas de impregnações. Exemplo: Neutralizar as matérias que dão origem a depósitos nas peças de um motor de combustão interna. Estas substâncias são formadas devido à combustão a alta temperatura e como resultado da queima de combustíveis com alto teor de enxofre.

33. Dispersante Mantêm em suspensão, finamente dividida, todas as impurezas formadas no interior do sistema ou que nele penetrem e potencialmente possam formar depósitos, até serem eliminados por ocasião da troca. Se não houver a ação de dispersância no óleo para motor, ocorrerão depósitos nas sedes de válvulas e anéis. A mudança gradual da cor do óleo é sinal que o aditivo está agindo.

34. Inibidores de oxidação Os anti-oxidantes são usados em quase todos os tipos e óleos industriais e automotivos. Os inibidores de oxidação não são, realmente, inibidores da oxidação, mas sim, retardadores. Protegem o lubrificante de uma oxidação, retardando seu envelhecimento. Quanto maior a temperatura de trabalho do equipamento maior a necessidade de aditivo antioxidante. A oxidação do óleo provoca: Compostos ácidos, solúveis no óleo   viscosidade Origem a borras insolúveis no óleo  Formação de depósitos

35. Anti-espumante Pela redução da tensão superficial do óleo, permitem que as bolhas de ar , já em tamanho maior, rompam-se mais rapidamente . Isso impede a formação de espuma estável. Impede com grande eficiência a formação de espuma, mesmo quando causada por vigorosa agitação e aeração nos equipamentos de alta velocidade. É um aditivo de uso obrigatório em óleos hidráulicos .

36. Inibidores de ferrugem Por interação física ou química na superfície do metal, forma-se uma película continua e muito tenaz, que não permite o contato ou penetração da água ou umidade. Exemplo  funcionando a frio água condensa-se FERRUGEM

37. Inibidores de corrosão São compostos químicos alcalinos. Protegem as partes metálicas de uma corrosão. Muitos inibidores de oxidação também são inibidores de corrosão. Empregados:  Motores  Sistemas hidráulicos  Mancais em geral

38. Agentes anti-desgaste Atuam em condições de lubrificação limite . Podemos considerar dois tipos de aditivos anti-desgaste: Aditivo anti-desgaste propriamente dito  forma película de lubrificante mais resistente ao rompimento.  permite duplicar ou mesmo triplicar as cargas que poderiam ser normalmente suportadas pelo lubrificante mineral (sem aditivos). Usado praticamente em todos os óleos industriais e na totalidade dos óleos automotivos. Aditivo extrema pressão (EP)

39. Extrema pressão Aditivos que conferem aos lubrificantes uma maior capacidade de suportar altas cargas. Na lubrificação por camada limítrofe, esses aditivos reagem com as superfícies metálicas em atrito (alta temperatura e pressão), formando um composto lubrificante que evita a gripagem. São formulações que normalmente contém combinações de enxofre, fósforo e cloro, sendo que podem ter sua ação prejudicada pela presença de inibidores de corrosão . São usualmente aplicados em óleos para engrenagens (principalmente os sistemas com engrenagens hipóidais ).

40. Agente de oleosidade Seu mecanismo de ação é mais importante nos casos de lubrificação limítrofe. São, habitualmente, aditivos de ação física (oleosidades, propriamente dita) e química (ação EP). São empregados em quase todos os lubrificantes de engrenagens industriais, óleos solúveis, óleos de extrusão, de laminação, graxas, etc. Controladores de odor Um mecanismo possível seria mascarar um odor desagradável por meio de perfumes sintéticos. Outro modo seria a reação química do aditivo com o composto mal cheiroso. Novamente os anti-oxidantes, às vezes, são também controladores de odor e, como produto específico, podemos citar o nitrobenzeno. Repelentes de água Compostos organo-silícicos e outros polímeros estão nesta classe, assim como aminas alifáticas, hidroxiácidas e ácidos graxos. Em larga aplicação em locais onde há condensação de água, ou onde a água possa penetrar.

41. Antisséptico Temos os biostáticos, que interrompem uma fase do ciclo vital de microorganismos, e os biocidas, que envenenam ou destroem fungos, bactérias, etc. Diluentes ou veículos São habitualmente, produtos baratos, indo desde a água, até os solventes derivados de petróleo e/ou destilados de madeira e carvão. Sua função é permitir a aplicação e deposição do produto dissolvido, geralmente evaporando depois . Em trabalhos de cortes de têmpera, prestam-se à dissipação de calor. São especialmente úteis para trabalhos de moldagem em formas e aplicação de antiferruginosos sobre superfícies metálicas.

42. Componentes Problemas Típicos Funções Aditivos Sistema Hidráulico Temperatura Contaminação Ar Condensação Água Resistência à Oxidação Anti-Espuma Demulsibilidade Engrenagens Cargas Elevadas Temperatura Contaminação por Água Anti-Desgaste & propriedades EP Resistência à Oxidação Anti-Ferrugem Motores Cargas Elevadas Formação de Depósitos Arranque a Frio Viscosidade a Alta Tempª Anti-Desgaste & propriedades EP . Prop. Dispersantes/Detergentes Abaixadores Ponto Fusão Melhoradores Ind.Viscosidade Funções dos aditivos em alguns componentes: