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Fundamentos de Lubrificação
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Introdução O objetivo desta apostila é ressaltar a importância dos lubrificantes para o bom desempenho dos veículos e máquinas, assim como apresentar as novas especificações dos lubrificantes, visando sua correta aplicação, contribuindo para o aumento da vida útil das peças que o utilizam. Além disso, oferecer uma melhor familiarização para os profissionais envolvidos com a área de manutenção em relação aos aspectos básicos da lubrificação das máquinas e equipamentos utilizados nos diversos segmentos automotivos e industriais, permitindo uma compreensão melhor das funções importantes dos atuais lubrificantes.
Este material foi elaborado pelo Departamento de Tecnologia da Texaco Brasil LTDA. e não pode ser reproduzido, integralmente ou parcialmente, sem autorização prévia do mesmo. Emissão: Junho de 2005 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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Índice 1 PETRÓLEO .................................................................................................................................................... 5 1.1 1.2
Origem do petróleo ........................................................................................................................... 5 Composição química do petróleo ....................................................................................................... 5
2 ÓLEOS BÁSICOS ............................................................................................................................................ 6 2.1 2.2 2.3 2.4
Descrição .......................................................................................................................................... 6 Processo de produção de óleos básicos ............................................................................................... 6 Propriedades dos grupos de básicos .................................................................................................... 7 Dúvida freqüente sobre básicos: Os óleos básicos do grupo III são sintéticos? ....................................... 8
3 ADITIVOS ..................................................................................................................................................... 9 3.1 Anticorrosivos .................................................................................................................................... 9 3.2 Antidesgaste ..................................................................................................................................... 9 3.3 Antiespumante .................................................................................................................................. 9 3.4 Antioxidantes .................................................................................................................................... 9 3.5 Detergentes ...................................................................................................................................... 9 3.6 Dispersantes ...................................................................................................................................... 9 3.7 Extrema Pressão ................................................................................................................................ 9 3.7.1 Four Ball ..................................................................................................................................... 10 3.7.2 Timken ...................................................................................................................................... 11 3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade ............................................................................................ 12 3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez .................................................................................................... 12 3.10 Modificadores de atrito .................................................................................................................... 12 3.11 Outros aditivos ................................................................................................................................. 12 4 ÓLEOS LUBRIFICANTES ................................................................................................................................. 13 4.1 Produção de lubrificantes ................................................................................................................. 13 4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes ................................................................................................. 13 4.2.1 Viscosidade ................................................................................................................................ 13 4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) ........................................................................................................... 14 4.2.3 Ponto de fluidez ......................................................................................................................... 14 4.2.4 Ponto de fulgor .......................................................................................................................... 15 4.2.5 Cor ............................................................................................................................................ 15 4.2.6 Densidade .................................................................................................................................. 16 4.2.7 Outras propriedades ................................................................................................................... 16 5 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE .............................................................................................. 17 5.1 5.2 2
Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor .............................................. 17 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial .................. 19 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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5.3 5.4 5.5
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Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais ..................................................... 20 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais ................................................ 20 Outras classificações de viscosidade .................................................................................................. 21
6 CLASSIFICAÇÕES DE DESEMPENHO ............................................................................................................... 22 6.1 Classificações americanas ................................................................................................................. 22 6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina ....................................................................... 22 6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina ................................................................... 23 6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel ........................................................................... 24 6.1.4 Programa de certificação da API .................................................................................................. 25 6.2 Classificações Européias ................................................................................................................... 26 6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve ................................................ 26 6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado ............................................................ 27 6.3 Classificações de fabricantes automotivos ......................................................................................... 30 6.3.1 Ford ........................................................................................................................................... 30 6.3.2 Mercedes ................................................................................................................................... 30 6.3.3 Volkswagen ................................................................................................................................ 31 6.3.4 Volvo ......................................................................................................................................... 31 6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar ...................................................................... 32 6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água ................................................................. 32 6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos ............................................................. 33 6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas ......................................................................... 34 6.7.1 Dexron (GM) .............................................................................................................................. 34 6.7.2 Allison ........................................................................................................................................ 34 6.7.3 Caterpillar .................................................................................................................................. 35 6.7.4 ZF .............................................................................................................................................. 35 6.7.5 Classificações de fluidos para freios ............................................................................................. 36 6.8 Classificação AGMA ......................................................................................................................... 37 6.9 Especificações DIN para óleos industriais ........................................................................................... 38 6.10 Classificações de fabricantes industriais ............................................................................................. 42 7 GRAXAS LUBRIFICANTES ............................................................................................................................... 44 7.1 Definição ........................................................................................................................................ 44 7.2 Aplicação de Graxa .......................................................................................................................... 44 7.3 Fabricação ....................................................................................................................................... 44 7.4 Tipos de Graxas ............................................................................................................................... 45 7.4.1 Tabela de compatibilidade de graxas ........................................................................................... 47 7.5 Propriedades ................................................................................................................................... 48 7.5.1 Consistência ............................................................................................................................... 48 7.5.2 Ponto de gota ............................................................................................................................. 50 7.5.3 Bombeabilidade ......................................................................................................................... 50 7.6 Classificação para graxas .................................................................................................................. 52 7.6.1 Sistema de classificação de graxas da NLGI .................................................................................. 52 7.6.2 Especificações DIN para graxas .................................................................................................... 53 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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8 MÓDULO AUTOMOTIVO .............................................................................................................................. 55 8.1 Motores a gasolina, álcool e Gás Natural ........................................................................................... 55 8.2 Motores diesel ................................................................................................................................. 56 8.3 Transmissões Manuais ...................................................................................................................... 58 8.4 Transmissões Automáticas ................................................................................................................ 58 8.5 Diferenciais Convencionais .............................................................................................................. 59 8.6 Diferenciais Autoblocantes ............................................................................................................... 60 8.7 Direções Hidráulicas ........................................................................................................................ 60 8.8 Sistemas de Freio ............................................................................................................................ 61 8.9 Sistema de Arrefecimento ............................................................................................................... 63 8.9.1 Aplicação ................................................................................................................................... 63 8.9.2 Tipos de inibidores / Vantagens do inibidor do tipo carboxilato ..................................................... 63 8.10 Graxas Automotivas ......................................................................................................................... 64 8.10.1 Cubos de roda ............................................................................................................................ 64 8.10.2 Suspensão .................................................................................................................................. 64 8.10.3 Quinta Roda ............................................................................................................................... 64 9 MÓDULO INDUSTRIAL .................................................................................................................................. 65 9.1 Compressores ................................................................................................................................. 65 9.2 Compressores de ar ......................................................................................................................... 65 9.3 Compressores de refrigeração .......................................................................................................... 66 9.4 Compressores para Gases Industriais ................................................................................................. 66 9.5 Redutores ........................................................................................................................................ 66 9.5.1 Tipos de lubrificantes para redutores ........................................................................................... 67 9.6 Sistema Hidráulico ........................................................................................................................... 68 9.6.1 Tipos de lubrificantes para sistemas hidráulicos ............................................................................ 68 9.7 Graxas Industriais ............................................................................................................................. 69 10 GLOSSÁRIO ................................................................................................................................................ 70
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1 Petróleo 1.1 Origem do petróleo Pela teoria orgânica, o petróleo, tal como é encontrado hoje na natureza, resultou da matéria orgânica depositada em conjunto com partículas rochosas durante a formação das rochas sedimentares milhões de anos atrás.
1.2 Composição química do petróleo O petróleo é constituído quase inteiramente por carbono e hidrogênio em várias combinações químicas (hidrocarbonetos). Dependendo dos tipos de hidrocarbonetos predominantes em sua composição, o petróleo pode ser classificado em base parafínica e base naftênica. No caso de não haver predominância de um tipo de composto sobre o outro, o petróleo é classificado como base mista. Certas características físico-químicas do petróleo, como fluidez, cor e odor, podem variar em função de sua composição e do local extraído. A figura abaixo classifica os derivados de petróleo, de acordo com o número de carbonos.
Número de hidrocarbonetos 1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
C1 - C5 Gases
C5 - C11 Gasolina
C11 - C15 Querosene
C20 - C40 Diesel
C22 - C48 Óleos básicos minerais C40 + Combustíveis pesados
Figura 1.1
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2 Óleos básicos 2.1 Descrição Nas refinarias, o petróleo é processado e uma grande quantidade de subprodutos é obtida. Algumas das 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: Algumas Aplicações
Ligação
Tipo
CH3 CH3
Óleos Básicos Aromáticos
Extensores e emolientes na indústria de borracha.
CH3
H 3C
Óleos para transformadores, compressores de refrigeração e compressores de ar.
CH3
Óleos Básicos Nafténicos
CH3
Óleos Básicos Parafínicos
H 3C
CH3 CH3
CH3
Óleos de motor, óleos hidráulicos e óleos de engrenagens.
Figura 2.1
2.2 Processo de produção de óleos básicos O tratamento dos básicos está em constante evolução, com o objetivo de melhorar suas propriedades e diferenciar os mesmos comercialmente. Na figura 3, uma visão simplificada de como os diferentes grupos de básicos são obtidos e quais são processos que afetam diretamente as suas propriedades físico-químicas finais. 6
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= Processos
GLP
= Produtos
Nafta
Extração por Solvente
Gasolina Torre de Destilação a Vácuo
Desparafinação Extração porpor Solvente Solvente
Grupo I Óleo Mineral Convencional
Querosene Grupo II Óleo Mineral não Convencional
Hidrocraquamento de Baixa Temperatura
Diesel
Desparafinação Catalítica Petróleo
Hidrotratamento
Lubrificante Destilado e Gás-Óleo
Hidroacabamento Grupo III Óleo Mineral não Convencional
Hidrocraquamento de Alta Temperatura
Combustíveis Pesados
Craqueamento da Nafta
Gás Natural
Reação Fischer - Tropsch
Eteno
Síntese
Hidroprocessamento
Deceno
Polimerização
Desparafinação Catalítica
Grupo IV Sintéticos (PAO)
Óleo Básico GTL
Figura 2.2
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 Estas propriedades serão vistas mais adiante nesta apostila e também estão detalhadas no glossário. Algumas das especificações mais modernas de óleos de motor e de transmissão têm limites tão severos que o uso de básicos de maior qualidade passa a ser obrigatório. Os básicos de melhor qualidade também possuem melhores características de Ponto de fluidez, Resistência à oxidação e Volatilidade.
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Grupo
Enxofre, % peso
Saturados, % volume
I.V.
I
> 0,03
e/ou
< 90
80-119
II
< 0,03
e
> 90
80-119
III
< 0,03
e
> 90
> 120
IV
Todas polialfaolefinas (PAOs)
V
Todos os básicos não incluídos nos grupos de I a IV (Nafténicos e sintéticos não PAOs)
VI
Poli-interna-olefinas (PIOs)
Figura 2.3
2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: os óleos básicos do grupo III são sintéticos? Segundo o parecer da Corte de Apelação Americana de 1999 (National Appeals Division - NAD), os óleos dos grupos III podem ser chamados de sintéticos. Isto é válido para todo o mundo, exceto Alemanha. A Chevron, por exemplo, faz uso do termo “formulado com ISOSYN” para diversos produtos fabricados nos EUA com básicos do grupo III, como indicação de uso de básico de melhor qualidade.
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3 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.
3.1 Anticorrosivos Estes aditivos protegem as superfícies metálicas lubrificadas do ataque químico pela água ou outros contaminantes.
3.2 Antidesgaste Estes aditivos formam um filme protetor nas superfícies metálicas, evitando o rompimento da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. A formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até 300°C.
3.3 Antiespumantes Têm a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal do óleo se desfaça o mais rápido possível.
3.4 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. Evitando a oxidação, minimizam o aumento da viscosidade e o espessamento do óleo.
3.5 Detergentes Têm a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também têm basicidade para neutralizar os ácidos formados durante a combustão.
3.6 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.
3.7 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. 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. Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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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.
3.7.1 Four Ball O método Four Ball ASTM D-2783 é um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante, utilizando uma esfera de aço que gira na parte superior a 1760 rpm sobre 3 outras esferas que estão imóveis em uma cuba de teste recoberta com o óleo. Os testes são feitos aumentando a carga até ocorrer a soldagem. A esfera de cima gira a 1.800 RPM
Amostra do Lubrificante Força da Carga
Figura 3.1 a
O método Four Ball ASTM D-4172 é um ensaio que avalia as propriedades antidesgastes do lubrificante, semelhante ao ASTM D-2783, porém, neste caso, após o ensaio, mede-se o diâmetro das escariações sofridas pelas esferas, em mm.
o teste é concluído quando ocorre a solda
Figura 3.1 b
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os diâmetros das marcas de desgastes são medidos horizontalmente e verticalmente
Figura 3.1 c
Para graxas os ensaios são ligeiramente diferentes e são, portanto, definidos por outros métodos: • O método Four Ball ASTM D-2596 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa até ocorrer a soldagem. • O método Four Ball ASTM D-2266 avalia as propriedades de antidesgaste da graxa, medindo o diâmetro das escariações.
3.7.2 Timken Este teste para óleos lubrificantes é feito sob o método ASTM D-2782. É um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante. Um anel de aço gira contra um bloco de aço. São colocados pesos (libras), fazendo com que o anel exerça pressão sobre o bloco que está imóvel. Ao final, avalia-se o bloco, ou seja, se a aditivação presente no óleo não se rompeu, danificando o bloco.
O detalhe mostra como o copo de teste fricciona de encontro ao bloco de teste
Figura 3.2 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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Para graxas o ensaio é ligeiramente diferente e, portanto, definido por outro método: • O método Timken ASTM D-2509 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa, observando os danos causados no bloco de teste.
3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade Têm a função de reduzir a tendência dos óleos lubrificantes variarem a sua viscosidade com a variação da temperatura.
3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez Melhoram a fluidez dos óleos quando submetidos a baixas temperaturas, evitando a formação de cristais que restringem o fluxo dos mesmos.
3.10 Modificadores de Atrito Os aditivos modificadores de atrito reduzem a energia necessária para deslizar partes móveis entre si, formando uma película que se rompe com o movimento, mas que se recompõe automaticamente. São empregados em óleos de motores (para aumento de eficiência), em sistemas de freio úmido, direções hidráulicas e diferenciais autoblocantes (para diminuição de ruídos), em transmissões automáticas (para melhorar o acionamento das embreagens e engrenagens) e também em graxas para Juntas Homocinéticas (para o aumento de eficiência). Podem ser substâncias orgânicas (teflon), inorgânicas (grafite, bissulfeto de molibdênio) ou organometálicas (a base de molibdênio ou boro).
3.11 Outros Aditivos Além destes tipos de aditivos, existem vários outros de uso corrente como corantes, agentes de adesividade, etc.
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4 Óleos lubrificantes 4.1 Produção de lubrificantes Os óleos lubrificantes apresentam certas características próprias que lhes são conferidas pela sua composição química (resultante do petróleo bruto), pelo tipo de refino, pelos tratamentos adicionais realizados e pelos aditivos utilizados. Abaixo esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes:
Óleo Básico 1
Óleo Básico 2
Misturador em Linha ou Tacho de Mistura
Óleo Lubrificante
Aditivos
= Componentes = Processo = Produto
Figura 4.1
4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes 4.2.1 Viscosidade A viscosidade é a resistência ao movimento (fluxo) que um fluido apresenta a uma determinada 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 mm2/s, conforme o sistema métrico internacional.
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Tubo de Viscosidade Cinemática Sucção do fluido até a marca do início
Marca do início
Marca do fim
Seção capilar
Segundos
Figura 4.2
Outros métodos de cálculo de viscosidade cinemática ainda muito citados em manuais e literatura técnica em geral são SSU (Saybolt Segundo Universal) e Engler. 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.
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. De um modo geral, os óleos parafínicos possuem um IV maior que os óleos naftênicos. (Veja mais detalhes no glossário)
4.2.3 Ponto de fluidez É a menor temperatura em que um óleo flui livremente, sob condições preestabelecidas de ensaio. Esta característica é bastante variável, e depende de diversos fatores como: origem do óleo cru, tipo de óleo e processo de fabricação. (Veja mais detalhes no glossário) 14
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4.2.4 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. Este ensaio permite estabelecer a máxima temperatura de utilização de um produto, evitando riscos de incêndio e/ou explosão.
4.2.5 Cor Dentre vários métodos empregados para a determinação de cor, o mais usual é o ASTM - 1500. Neste método, uma amostra líquida é colocada no recipiente de teste e, utilizando uma fonte de luz, esta amostra é comparada com discos de vidro colorido, que variam em valor de 0,5 a 8,0. Quando não é encontrada uma equivalência exata e a cor da amostra fica entre duas cores padrão, relata-se a mais alta. Assim, um óleo que tenha a cor entre 2,5 e 3,0 será reportado L3,0. A cor dos óleos não tem relação direta com as características lubrificantes e nem com a viscosidade, um óleo mais claro não é necessariamente menos viscoso. Qual a importância da cor em um lubrificante? 1) Identificação de vazamentos. Por esta razão muitas vezes são adicionados corantes nos óleos para facilitar a identificação dos mesmos. 2) Atrativo comercial. Óleos mais claros ou coloridos artificialmente podem dar uma idéia de produtos de maior qualidade. 3) Facilitar a visualização das peças (nos casos de produtos para usinagem). 4) Não interferir na cor do produto final quando o óleo fizer parte da composição do mesmo. A tabela a seguir é apenas uma referência de cores para uso didático, não pode ser utilizada como padrão de cores.
Color Conversion Table (ASTM D 1500)
Figura 4.3 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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4.2.6 Densidade É a relação entre o peso do volume do óleo medido a uma determinada temperatura e o peso de igual volume de água destilada. Também é conhecida como massa específica. A maior parte dos produtos líquidos de petróleo são manipulados e vendidos por volume, porém, em alguns casos, é necessário conhecer o peso do produto. Conhecendo-se a densidade, é possível converter volume para peso e vice-versa.
4.2.7 Outras propriedades Além das propriedades detalhadas acima, existem outras como: • Ponto de anilina • Volatilidade • Ponto de inflamação
• Ponto de congelamento
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5 Sistemas de classificação de viscosidade Existem várias classificações de viscosidade para óleos lubrificantes. Para escolher o óleo adequado, o usuário deve levar em consideração a viscosidade correta do óleo para cada aplicação.
5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor A SAE desenvolveu a Classificação de Viscosidade para Óleos de Motor SAE J300, que tem sido modificada com o passar dos anos e estabelece 11 diferentes graus de viscosidade do óleo de motor, conforme tabela abaixo. Classificação de viscosidade para óleos de motor
SAE J300 Janeiro 2001a Viscosidades a Altas Temperaturas
Viscosidades a Baixas Temperaturas Grau de Viscosidade SAE
Viscosidade máximab (cP)
Viscosidade máximac (cP)
0W
6.200 até -350C
5W
6.600 até -300C 0
Viscosidaded (cSt a 1000C) Mínimo
Máximo
60.000 até -400C
3,8
-
60.000 até -350C
3,8
-
0
Viscosidadee (cP a 1500C)
10W
7.000 até -25 C
60.000 até -30 C
4,1
-
15W
7.000 até -200C
60.000 até -250C
5,6
-
20W
9.500 até -150C
60.000 até -200C
5,6
-
25W
13.000 até -100C
60.000 até -150C
9,3
-
20
-
-
5,6
< 9,3
2,6
30
-
-
9,3
< 12,5
2,9
40
-
-
12,5
< 16,3
2,9f
40
-
-
12,5
< 16,3
3,7g
50
-
-
16,3
< 21,9
3,7
60
-
-
21,9
< 26,1
3,7
Reimpresso com a permissão da SAE J300 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc. a) 1cP = 1m Pa. s; 1cST = 1 mm2/s b) Viscosidade aparente utilizando o Simulador de partida a frio (CCS) - Método ASTM D 5293. c) Viscosidade aparente utilizando o Viscosímetro rotativo (MRV) - Método ASTM D 4684. d) Viscosidade cinemática utilizando Viscosímetro capilar - Método ASTM D 445. e) Viscosidade após cisalhamento de 10-6s, e temperatura de 150ºC utilizando o Viscosímetro simulador de rolamento selado - Método ASTM D 4683. f ) Para óleos SAE 0W40, 5W40 e 10W40. g) Para óleos SAE 15W40, 20W40, 25W40 e 40.
Figura 5.1 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
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O desenvolvimento dos aditivos melhoradores de índice de viscosidade possibilitou a fabricação dos óleos de múltipla graduação. Esses óleos também chamados de multiviscosos ou multigraus, como o SAE 5W-30 e SAE 15W-40, são largamente usados porque são fluidos o bastante em baixas temperaturas, para permitir uma partida mais fácil do motor, e suficientemente espessos a altas temperaturas, para terem um desempenho satisfatório. No gráfico a seguir, podemos observar o comportamento da viscosidade de um óleo multigrau comparado com óleos monograus. Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus 1000
Viscosidade Cinemática (cSt)
SAE 40 SAE 30
100
SAE 10W
SAE 15W40 10
1 10
40
70
100
Temperatura (ºC)
Figura 5.2
Com a ajuda do gráfico, torna-se simples concluir porque um motor trabalha melhor com um óleo multigrau do que com um monograu. • A viscosidade em baixa temperatura (por exemplo, 5W ou 10W) indica a rapidez com que um motor fará a partida no inverno e a facilidade com que o óleo fluirá para lubrificar as peças críticas do motor em baixa temperatura. Quanto mais baixo for o número, mais facilmente o motor poderá fazer a partida no tempo frio. • A viscosidade em alta temperatura (por exemplo, 30 ou 40) proporciona a formação de película adequada para uma boa lubrificação em temperaturas operacionais (motor quente). Nossa orientação, quanto ao grau de viscosidade do óleo, é seguir as recomendações dos fabricantes de veículos para a viscosidade do óleo de cárter mais apropriada para o projeto do seu veículo.
18
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial A SAE também desenvolveu uma Classificação de Viscosidade para Óleos de Diferencial e de Transmissão Manual SAE J306, que tem sido modificada com o passar dos anos. Hoje estabelece nove diferentes graus de viscosidade do óleo de diferencial. Existe uma proposta para que sejam acrescidos mais dois graus de viscosidades (SAE 110 e 190) e também alterados os limites das viscosidades SAE 90 e SAE 140 para representar melhor a diferença entre os produtos que estão no mercado. Classificação de viscosidade para óleos de caixas de mudanças e diferenciais:
SAE J306 Junho 1998
Proposta de Mudança
Viscosidade Cinemática de 1000C, cSt (ou mm2/s)
Temperatura Máxima para Viscosidade de 150.000 mPa.sec, 0C
Mínimo
Máximo
70W
-55
4,1
-
75W
-40
4,1
80W
-26
85W
Grau de Viscosidade SAE
Grau de Viscosidade SAE
Viscosidade Cinemática a 1000C, cSt (ou mm2/s) Mínimo
Máximo
70W
4,1
-
-
75W
4,1
-
7,0
-
80W
7,0
-
-12
11,0
-
85W
11,0
-
80
-
7,0
< 11,0
80
7,0
< 11,0
85
-
11,0
< 13,5
85
11,0
< 13,5
90
-
13,5
< 24,0
90
13,5
< 18,5
110
18,5
< 24,0
140
24,0
< 32,5
190
32,5
< 41,0
250
41,0
-
140
-
24,0
< 41,0
250
-
41,0
-
Reimpresso com a permissão da SAE J306 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc.
Figura 5.3
Este sistema tem função análoga ao sistema para óleos de motor. Aqui também o sufixo “W” indica graus de viscosidade destinados a uso em baixas temperaturas ambiente (locais de clima muito frio). A medida de viscosidade para baixa temperatura de engrenagens é feita através do ensaio de viscosidade dinâmica Brookfield porque representa melhor as propriedades de fluidez dos óleos de engrenagens (do que ensaios de ponto de fluidez, por exemplo). Estudos comprovam a excelente correlação entre a temperatura em que ocorre a lubrificação de um eixo automotivo na partida em baixa temperatura e falhas por lubrificação inadequada em óleos acima 150.000 cP. Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
19
Fundamentos de Lubrificação
R
5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais O sistema de classificação ISO é mais simples e leva em consideração apenas a viscosidade do produto à 400C. Limites da Viscosidade Cinemática, cSt à 400C
Grau de Viscosidade ISO
Ponto Médio da Viscosidade, cSt à 400C
Mínimo
Máximo
Unidades Equivalentes em SUS
2
2,2
1,98
2,42
32
3
3,2
2,88
3,52
36
5
4,6
4,14
5,06
40
7
6,8
6,12
7,48
50
10
10
9
11
60
15
15
13,5
16,5
75
22
22
19,8
24,2
105
32
32
28,8
35,2
150
46
46
41,4
50,6
215
68
68
61,2
74,8
315
100
100
90
110
465
150
150
135
165
700
220
220
198
242
1000
320
320
288
352
1500
460
460
414
506
2150
680
680
612
748
3150
1000
1000
900
1100
4650
1500
1500
1350
1650
7000
Figura 5.4
5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais O sistema de classificação AGMA classifica os lubrificantes para engrenagens abertas ou fechadas, levando em consideração não só a viscosidade dos óleos, mas também a aditivação dos produtos. A AGMA classifica os óleos como: • R&O (inibidores de ferrugem e corrosão) • EP (Antidesgaste / Extrema Pressão) • CP (Óleos compostos - com 3 a 10% de gordura mineral ou sintética - freqüentemente empregados em engrenagens do tipo coroa / sem-fim) • R (residuais - freqüentemente empregados em engrenagens abertas) • S (sintéticos) 20
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
A classificação AGMA estabelece também diversos limites. Dentre eles: • Viscosidade máxima de 150.000 cP (a 5 graus abaixo da temperatura de partida do equipamento) • Valores mínimos de índice de viscosidade • Valores máximos de formação de espuma É importante ressaltar que na classificação atual (emitida em 2002) houve uma mudança significativa nas viscosidades dos números AGMA 10, 11 e 12 para poderem alinhar com os graus de viscosidade ISO. Para equipamentos antigos, deve-se conferir a viscosidade adequada especificada pelo fabricante (não se deve ater apenas ao número AGMA quando da recomendação de lubrificantes). ANSI / AGMA 9005-E02 1
ISO
Viscosidade2 Média a 400C (cSt)
Limites de Viscosidade2 Cinemática a 400C (cSt) Mínimo
Máximo
Número AGMA
ISO VG 32
32
28,8
35,2
0
ISO VG 46
46
41,4
50,6
1
ISO VG 68
68
61,2
74,8
2
ISO VG 100
100
90,0
110
3
ISO VG 150
150
135
165
4
ISO VG 220
220
198
242
5
ISO VG 320
320
288
352
6
ISO VG 460
460
414
506
7
ISO VG 680
680
612
748
8
ISO VG 1000
1000
900
1100
8A
ISO VG 1500
1500
1350
1650
9
ISO VG 2200
2200
1980
2420
10
ISO VG 3200
3200
2880
3520
11
1) Revisão da ANSI/AGMA 9005-D94. 2) A unidade usual para a viscosidade cinemática é o centistoke (cSt), que é equivalente a mm2/s Extraído da ANSI/AGMA 9005-02, lubrificação de engrenagens industriais, com a permissão da emitente, a American Gear Manufacturers Association, 500 Montgomery Street, Suite 350, Alexandria, Virginia, USA, ZIP Code 22314
Figura 5.5
5.5 Outras classificações de viscosidade Existem outras classificações de viscosidade específicas para máquinas operatrizes (como as normas ASLE). Entre em contato, se necessário.
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
21
Fundamentos de Lubrificação
R
6 Classificações de desempenho Os fabricantes de equipamentos e a indústria petrolífera vêm desenvolvendo várias maneiras de classificar e descrever os lubrificantes, tentando atender as evoluções dos equipamentos, as condições operacionais, qualidade e tipos de combustíveis empregados e, mais recentemente, legislações ambientais (atuais e futuras), principalmente relativas a emissões. Na área automotiva, as classificações são: • por tipo de ciclo de motor: Otto (gasolina, álcool, gás natural ) e diesel • por tipo de veículo: leve (automóveis, pick-ups e utilitários) e pesados (caminhões, ônibus e equipamentos pesados) • por revoluções de funcionamento: 2 tempos e 4 tempos • por área geográfica : americanas, européias e asiáticas
6.1 Classificações americanas 6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina A letra “S” seguida de outra letra (por exemplo, SL) refere-se a óleo adequado para motores a gasolina. Segundo a API, “S” é uma categoria para serviço de uso pessoal (service). Por coincidência, “S” pode representar “spark ignition” (ignição por centelha), que é a forma da combustão nos motores a gasolina. A segunda letra é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento.
Especificações vigentes SM 2004
Especificações obsoletas Comercialização proibida pela ANP
SL 2001 - 2004 SJ 1996 - 2001 SH 1993 - 1996 SG 1988 - 1993 SF 1979 - 1988
SB SA 1930 - 1963 1920 - 1930
SC 1963 - 1967
SD 1967 - 1971
SE 1971 - 1979
Figura 6.1
22
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes: Oxidação
Estabilidade ao Cisalhamento
Depósitos
Depósito no Pistão
Ferrugem
Desgaste
API SL
API SJ
Corrosão
API SH
API SG
API SF
Figura 6.2
6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina A API criou também um sistema de certificação de fácil visualização (apenas os produtos que atendem a última especificação podem receber o símbolo conhecido como “Starburst” nas suas embalagens). Os óleos têm correlação direta com os óleos da classificação API, mas atendem a testes de performance mais severos, entre eles o de economia de combustível. As classificações são na seqüência histórica GF-1(SH), GF-2(SJ), GF-3(SL), GF-4(SM) . A ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) compreende os fabricantes americanos (AAMA) e japoneses (JAMA). Controle de Depósito nos Pistões
Desgaste do comando de válvulas
Consumo de óleo (Volatilidade) e proteção dos sistemas de emissões (limites p/P e S)
Espessamento do óleo e controle de depósitos de alta temperatura
Economia de combustível (inicial e retenção)
Controle de borra de baixa temperatura
GF-4/SM
GF-3/SL
GF-2/SJ
Figura 6.3 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
23
Fundamentos de Lubrificação
R
6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel A letra “C” seguida de outra letra (por exemplo CF) refere-se a óleo adequado para motores diesel. Segundo a API, “C” é uma categoria para uso comercial (commercial). Por coincidência, a letra “C” representa “Compression Ignition” (ignição por compressão), que é a forma de ignição dos motores diesel. A segunda letra também é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento. Como pode ser visto no gráfico, há uma subdivisão na categoria API para motores a diesel para atender os segmentos de motores diesel de dois tempos (principalmente ferroviários), motores diesel grandes (com foco nos motores marítimos que consomem combustíveis de alto teor de enxofre) e motores “rodoviários” (onde estão incluídas as especificações mais modernas para motores de caminhões e ônibus).
CI-4 2004 Quatro tempos Multigrau Recirculação de gases de escape (EGR) e controle de desgaste
CF-2 1994 Dois tempos Monograu
CD-II 1985 Dois tempos Monograu
CE 1985 Quatro tempos Multigrau
CB CA 1950 1940
CC 1951
CH-4 CF 1998 1994 Quatro tempos Quatro tempos Multigrau Monograu Melhor comportamento em presença Enxofre > 0,5% de fuligem elevada CG-4 1994 Quatro tempos Multigrau Enxofre < 0,05% CF-4 1990 Quatro tempos Multigrau Injeção direta
CD 1955
Especificações vigentes Especificações obsoletas Comercialização proibida pela ANP
Figura 6.4
24
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes: Depósito nos Pistões Estabilidade ao Cisalhamento
Corrosão
Aeração do Óleo
Espessamento por Fuligem
Oxidação
Desgaste no Comando de Válvula
Bombeabilidade do Óleo Usado
Desgaste nos anéis e Camisas
Entupimento do Filtro de Óleo
Consumo de Lubrificante Borra
API CI-4
API CH-4
API CG-4
API CF-4
API CF
Figura 6.5
6.1.4 Programa de certificação da API
IN G
•A
AP I
AP I
SAE 15W-40
L
API® Certification Mark “Starburst”
RVICE CI-4 SE
/S
R TI F I E D
SAE xxW-yy
__ _,
CE
RVICE __/_ SE
E EN
TITUTE •
MERICA
TROLEUM PE
S IN
N
Este programa define, certifica e monitora o desempenho do óleo de motor que os fabricantes de veículos e motores consideram necessário para a vida e o desempenho satisfatórios do equipamento. O sistema inclui um processo de auditoria anual para verificar se os produtos licenciados no mercado cumprem os termos do acordo de licenciamento da API.
RG V Y CONSER
CI- 4 PLUS
API® Service Symbol “Donut”
API® Service Symbol “Donut” with CI-4 PLUS
(1) Starburst: produtos com este símbolo atendem a especificação ILSAC vigente. (2) Nível de Desempenho: “S” para motores a gasolina e “C” para motores a diesel. (3) Classificação de Viscosidade SAE. (4) Energy Conserving: produto que auxilia na redução do consumo de combustível. (5) Exemplo de um produto que atende a especificação CI-4 Plus.
Figura 6.6
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
25
Fundamentos de Lubrificação
R
6.2 Classificações Européias 6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve Em 2004 a ACEA unificou as duas classificações que historicamente eram distintas: A classificação ACEA A”X” para motores a gasolina e a classificação ACEA B”X” para motores a diesel de veículos leves. Isto faz bastante sentido na Europa porque praticamente todos os veículos estão disponíveis nas duas motorizações. Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para redução de poluentes. Estes óleos ACEA C”X” têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA A5/B5, mas com limites químicos bastante mais restritivos.
2004
C3-04
Carros de passageiros e pick-ups Motores a gasolina e a diesel C2-04 A1/B1-04
2002
A1-02
A2-96
A3-02
1998
A1-98
A2-96 ISSUE 2
1996
A1-96
A3/B3-04
A3/B4-04
C1-04
A5/B5-04
B1-02
B2-98
B3-98 ISSUE 2
B4-02
A3-98
B1-98
B2-98
B3-98
B4-98
A2-96
A3-96
B1-96
B2-96
B3-96
G4
G5
A5-02
ISSUE 2
B5-02
CCMC
ACEA
ISSUE 3
Baixa emissão
1990
Carros de passageiros e pick-ups Motores a gasolina
PD2
PD1
Carros de passageiros e pick-ups Motores a diesel
Especificações vigentes Especificações obsoletas Especificações obsoletas com limites mais severos
Figura 6.7
26
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Carros de passageiros e pick-ups Motores a diesel e gasolina
Economia de Combustível
A1/B1-04
A5/B5-04
A3/B3-04 A3/B4-04
Maior Intervalo de Troca
Figura 6.8
6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para redução de poluentes. Estes óleos ACEA E6 têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA E7, mas limites químicos bastante mais restritivos.
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
27
Fundamentos de Lubrificação
R
E6-04
E4-99
E2-96
2004
ISSUE 5
2002
ISSUE 4
E2-96
E2-96
1999
ISSUE 2
E4-99
E5-02
E3-96
E4-99
E5-99
E3-96
E4-98
E3-96
ISSUE 4
ISSUE 3
Baixa emissão
CCMC
ACEA
ISSUE 3
E7-04
ISSUE 3
E1-96
E2-96
1998
ISSUE 2
ISSUE 2
ISSUE 2
1996
E1-96
E2-96
E3-96
1990
D4
Especificações vigentes D5 Especificações obsoletas Veículos pesados Motores a diesel
Especificações obsoletas com limites mais severos
Figura 6.9
28
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Veículos pesados Motores a diesel
E6 – Baixa emissão E6
Severidade do Serviço
E7
E4 - Injeção direta E4
E2
Maior Intervalo de Troca
Figura 6.10
Depósito no Pistão
Consumo de Óleo
Corrosão
Polimento da Camisa
Espassamento p/ Fuligem
Borra
Desgaste do Comando de Válvulas
Desgaste de Anéis e Pistões
ACEA E5
ACEA E3/MB 228.3
ACEA E2/MB 228.1
ACEA E1/MB 227.1
Figura 6.11 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
29
Fundamentos de Lubrificação
R
6.3 Classificação de fabricantes automotivos 6.3.1 Ford 2001 WSS-M2C-913B Resistência à oxidação (Seq IIIE) é 4 vezes mais severa do que a 913A
1998 WSS-M2C-913A Resistência à oxidação (Seq IIIE) é 2 vezes mais severa do que em ACEA A1-96 1996 WSS-M2C-912A1 Requisito mínimo ACEA A1/B1 mais ILSAC GF-2 1995 WSS-M2C153-F Requisito mínimo ILSAC GF-1 (licenciado)
Figura 6.12
6.3.2 Mercedes
MERCEDES BENZ Motores Diesel Pesado Monograu
Multigrau
-
228.5
-
228.3
228.2
228.1
227.0*
227.1
*classificação obsoleta
Figura 6.13
30
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
6.3.3 Volkswagen
VOLKSWAGEN Características
Gasolina, Álcool e GNV
Diesel Leve
Motores turbo
503.1
506.1
Longo período de troca
503.00
506.00
Sintético
502.00
505.01 505.00
Economia de combustível
500.00*
501.01*
*classificações obsoletas
Figura 6.14
6.3.4 Volvo
VDS-3
VDS-2 VDS Figura 6.15
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
31
Fundamentos de Lubrificação
R
6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar
Classificação Motores 2 Tempos (refrigerados a ar) API
JASO
ISO GD
-
FC
GC
FB
GB
FA*
-
TC* TB* TA*
*classificações obsoletas
Figura 6.16
6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água
TC-W R
TC-W III
TC-W II TC-W Figura 6.17
32
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos
GL-1
GL-2
GL-3
GL-4
GL-5
Figura 6.18
Aplicação
Designação API GL-1
API GL-4
Status
Lubrificantes para transmissões manuais. São óleos lubrificantes de base mineral sem aditivos de extrema pressão e modificadores de atrito. Podem eventualmente ter aditivação antioxidante, anti-espumante e depressora de ponto de fluidez para melhorar suas características de serviço. Lubrificantes para transmissões manuais e alguns diferenciais convencionais operando em serviço leve ou moderado. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética com aditivos de extrema pressão.
API GL-5
Lubrificantes para diferenciais convencionais operando em serviço severo. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética com aditivos de extrema pressão específicos Vigentes para lubrificação de engrenagens hipóides. Em diferenciais não convencionais, de tração positiva ou de deslizamento limitado, aditivos modificadores de fricção são definidos pelos fabricantes de diferenciais ou eixos.
API MT-1
Lubrificantes para transmissões manuais não sincronizadas utilizadas em caminhões e ônibus, principalmente nos Estados Unidos. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética estáveis termicamente (ou seja, com maior resistência a oxidação) e com maior capacidade de proteção contra o desgaste e menor degradação dos selos de vedação. Estas características dos óleos MT-1 são complementares às categorias API GL-1, GL-4 e GL-5.
API GL-2
Lubrificantes destinados para diferenciais com engrenagens “sem-fim”, não atendidas pela API GL-1.
API GL-3
Lubrificantes destinados para transmissões manuais e diferenciais com engrenagens cônicas helicoidais, sob condições de serviço moderadamente severo.
API GL-6
Lubrificantes indicados para engrenagens projetadas com um pinhão de haste longa. Tais configurações típicamente requerem proteção contra o excesso de contato metal-metal, o que é obtido com o uso de um óleo API GL-5. Uma substituição dos pinhões de haste longa mais simples e a obsolescência do equipamento de prova original e procedimentos API GL-6, tem sido reduzido grandemente o uso comercial dos lubrificantes para engrenagens API GL-6.
Obsoletas
Figura 6.19 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
33
Fundamentos de Lubrificação
R
6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas 6.7.1 Dexron (GM)
2005 Dexron VI
2003 Dexron IIIH 1998 Dexron IIIG
1993 Dexron IIIF 1991 Dexron IIE 1973 Dexron II 1966 Dexron 1959 1950
Tipo A Sufíxo A
Tipo A
Figura 6.20
6.7.2 Allison
C4 C3 C1
C2
Figura 6.21
34
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
6.7.3 Caterpillar
TO-4 TO-2 Figura 6.22
6.7.4 ZF Especificação TE-ML-14 Apenas um exemplo das diversas especificações ZF.
14E 14C 14B 14A Figura 6.23
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
35
Fundamentos de Lubrificação
R
6.7.5 Classificações de fluidos para freios
DOT 5.1 e DOT 5 DOT 4 + DOT 4 DOT 3
DOT 3 +
Figura 6.24
Os fluidos de freio DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1 são produtos químicos (normalmente misturas de ésteres de glicol ou poliglicois) e por isso não podem ser misturados com produtos minerais ou a base de silicone. Os fluidos DOT 5.0 normalmente são a base de silicone, podem ser utilizados em diversos sistemas de freios (são compatíveis com os vedadores de borracha), mas nunca devem ser misturados com os fluidos de freio DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1. Os fluidos de freio tipo LHM são de base mineral e são específicos para algumas aplicações, como sistemas hidráulicos centrais de veículos Citröen, e não devem ser utilizados em sistemas que requeiram as especificações DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1. Há também no mercado produtos DOT 3+ e DOT 4+ que são produtos intermediários com maior ponto de ebulição, mas com os demais limites ou características das especificações DOT 3 e DOT 4, respectivamente.
36
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
6.8 Classificação AGMA Os graus de desempenho (R&O, Comp, EP, S) já citados no item 5.4 correspondem a testes de performance que incluem ensaios de resistência à oxidação, resistência ao desgaste, formação de espuma, dentre outros. ANSI/AGMA 9005-E02 Performance mínima requerida para óleos de extrema pressão (EP) Propriedade
Método de teste ISO/ASTM
Grau de Viscosidade
3448/D2422
Viscosidade a 400C, mm 2 /s
3104/D445
Viscosidade a 1000C, mm 2 /s
3104/D445
Índice de viscosidade2), min
2909/D2270
Viscos. dinâmica @ partida a frio 3), mPa.s, máx.
-/D2983
Ponto de fulgor, 0C, min.
2592/D92
Resistência ao envelhecimento @ 121ºC – Max. % de aumento da viscosidade cinemática @ 100ºC
-/D2893
Teor de água4), ppm, máx
12937/D6304
Espuma, Tendência/ Estabilidade Limpeza
Requerimentos 32
46
68
100
220
320
460
680
1000-3200
Reportar 1) 90
85
Reportar1)
150000 180
200
6
8
10
Reportar 1)
15
Reportar1)
300
Seq. I 75/10 Seq. II 75/10 Seq. III 75/10
Seq. I 50/0 Seq. II 50/0 Seq. III 50/0
Deve ser livre de contaminantes suspensos no momento que for disponibilizado para uso.
Separação da água5) - % H2O no óleo após 5h, máx
2,0
2,0
Reportar 1)
- % H2O no óleo após centrifugação, ml, máx.
1,0
4,0
Reportar 1)
80,0
50,0
Reportar 1)
- total de H2O livre coletada durante todo o teste, começando com 90 ml H 2O, ml, min.
>3200 Reportar1)
Ver figura 12 (Tabela viscosidade ISO / Nº AGMA)
6247/D892 -/- visual
150
-/D2711 (Procedimento B)
Prevenção a ferrugem, Parte B
7120/D665
Passa
Corrosão em lâmina de cobre, 3 h @ 1000C max.
2160/D130
1b
Desgaste por abrasão, método visual FZG, A/8,3/90, min.
146351/D5182
10
12
>12
Notas: 1 ) O fornecedor do lubrificante reporta valores de acordo com os testes do método para efeito informativo. 2) Índices de viscosidades menores que os valores mínimos listados são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos equipamentos. 3) A temperatura de partida é especificada pelo usuário final. Deve ser reportada a viscosidade na temperatura avaliada ou a temperatura em que o óleo atinge 150.000 mPa.s. 4) Quantidade de água no óleo embalado. Maiores valores são aceitáveis talvez melhores para alguns óleos totalmente sintéticos, como poliglicois, misturas sintéticas ou misturas de fluidos sintéticos com minerais. Valores são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos equipamentos. 5) Valores máximos apresentados são para óleos minerais. Valores são aceitáveis se estiverem de acordo os usuários e os fabricantes dos equipamentos.
Figura 6.25 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
37
Fundamentos de Lubrificação
R
6.9 Especificações DIN para óleos industriais DIN 51 502 Essa especificação classifica os óleos por aplicação através de um conjunto de letras. Essa especificação define apenas as aplicações dos produtos. Ela não define o nível de performance dos lubrificantes. Os limites físico-químicos são definidos para cada aplicação em especificações a parte detalhadas nesse capítulo. Por exemplo, a especificação DIN 51502 define que óleos HL, HLP e HVLP são para sistemas hidráulicos e a especificação 51 542 define os ensaios que os óleos precisam passar para serem classificados como Part 1 HL, Part 2 HLP e Part 3 HVLP. Lubrificantes Especiais e Industriais Consiste de três partes: aplicação principal, aditivos especiais (tabela 2) e grau de viscosidade ISO. Os códigos alfabéticos iniciais, indicando a aplicação principal para óleos minerais ou fluidos sintéticos, são definidos na lista abaixo:
38
AN
Óleos minerais para aplicações acima de 50 0C
BA
Óleos betuminosos, 16 a 36 cSt. a 100 0C (DIN 51 501)
BB
Óleos betuminosos, 49 a 114 cSt. a 100 0C (DIN 51 501)
BC
Óleos betuminosos, 225 a 500 cSt. a 100 0C (DIN 51 501)
C
Sistemas circulatórios, óleos minerais (DIN 51 517 Part 1)
CL
Sistemas circulatórios, óleos R&O (DIN 51 517 Part 2)
CLP
Sistemas circulatórios, óleos EP (DIN 51 517 Part 3)
CG
Guias de barramentos
D
Ferramentas Pneumáticas
E
Ester Orgânico
F
Óleos para filtros de ar
FK
Fluidos “Perflourinated”
FS
Óleos Desmoldantes
G
(Ver Graxas)
HC
Hidrocarbonetos Sintéticos
HD
(Ver Automotivo)
HYP
(Ver Automotivo)
HFAE
Fluido Hidráulico resistente ao fogo, emulsão de óleo em água (DIN 24 320)
HFAS
Fluido Hidráulico resistente ao fogo, base água
HFB
Fluido Hidráulico resistente ao fogo, água em óleo
HFC
Fluido Hidráulico resistente ao fogo, polímero aquoso
HFDR
Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HFDS
Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
HFDT
Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HFDU
Fluido Hidráulico resistente ao fogo anidro
HL
Óleos Hidráulicos, R&O (DIN 51 524 Part 1)
HLP
Óleos Hidráulicos, Antidesgaste (DIN 51 524 Part 2)
HVLP
Óleos Hidráulicos, Antidesgaste e alto IV (DIN 51 524 Part 3)
JÁ
Óleo Isolante
IB
Óleo Isolante
K
(Para todos “K”, exceto “KA” e “KC”, ver Graxas)
KA
Óleos para refrigeração, refrigerante amônia (DIN 51 503)
KC
Óleos para refrigeração, hidrocarbonetos halogenados (DIN 51 503)
L
Óleos para tratamento térmico
M
(Ver Graxas)
O
(Ver Graxas)
PG
Fluidos poliglicois
PH
Ácidos fosfóricos Ésteres
Q
Óleos para transferência de calor (DIN 51 522)
R
Óleos protetivos
S
Coolants
SI
Óleos siliconados
TD
Óleos para turbinas (DIN 51 515 Part 1)
VB
Óleos para compressor, sem aditivos, máx. 1400C temperatura de descarga (DIN 51 506)
VBL
Óleos para compressor, com aditivos, máx. 1400C temperatura de descarga (DIN 51 506)
VC
Óleos para Compressor, sem aditivos, máx. 1600C temperatura de descarga para sistema com reservatório ou tubulação (DIN 51 506)
VCL
Óleos para Compressor, com aditivos, máx. 1600C temperatura de descarga para sistema com reservatório ou tubulação. (DIN 51 506)
VDL
Óleos para Compressor, com aditivos, máx 220 0C temperatura de descarga (DIN 51 506)
W
Óleos para Mancais Siderúrgicos
ZA
Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
ZB
Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
ZD
Óleos para Cilindros a Vapor (DIN 51 510)
X
Outros Fluidos Sintéticos
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
39
Fundamentos de Lubrificação
R
Os códigos mostrados a seguir indicam aditivos especiais empregados. Note que, em algumas das categorias acima, o “aditivo especial” já é incluído, por exemplo: CLP = óleo de circulação ou “L” e “P”, abaixo. D
Aditivos Detergentes (exemplo: em óleos hidráulicos HLPD)
E
Emulsificantes em Água (exemplo: SE fluidos refrigerantes miscíveis em água)
F
Aditivos Sólidos (exemplo: grafite, disulfeto de molibdênio)
L
Inibidores de Ferrugem e Oxidação
P
Aditivos Antifricção e Antidesgaste
M
Óleos refrigerantes minerais miscíveis em água (exemplo: SEM)
S
Óleos refrigerantes sintéticos miscíveis em água (exemplo: SES)
V
Lubrificantes diluídos com solventes
Figura 6.26
DIN 51 501 Esta especificação descreve óleos minerais puros para aplicação por perda ou uso em temperaturas de operação de até 500C. Os óleos são classificados em faixas de viscosidades de 5 a 680 cSt a 400C. Os óleos que atendem esta especificação são classificados DIN 51 501L e DIN 51 501NA. DIN 51 503 Esta especificação descreve requerimentos de óleos de refrigeração usados em compressores de refrigeração que utilizem amônia ou hidrocarbonetos halogenados (R12, R22 ou R14) como refrigerante. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 503KA possuem faixas de viscosidades de 15 a 68 cSt a 400C e são utilizados em compressores de amônia. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 503KC possuem faixas de viscosidades de 22 a 100 cSt a 400C e são utilizados em compressores de hidrocarbonetos halogenados. DIN 51 506 Esta especificação descreve óleos minerais com aditivos inibidores de oxidação para uso em compressores recíprocos. Os óleos são classificados em cinco faixas de viscosidades e por faixa de temperatura de descarga. DIN 51 506VB e DIN 51 506VBL - para temperatura máxima de compressão de até 1400C. DIN 51 506VC e DIN 51 506VCL - para temperatura máxima de compressão de 160 a 2200C e sistemas com reservatório. DIN 51 506VD-L - para temperatura máxima de compressão de até 2200C. DIN 51 515 Part 1 Esta especificação descreve óleos para lubrificação de turbinas a vapor, turbinas a gás, máquinas elétricas e em máquinas acopladas a turbinas a vapor tais como geradores, compressores e bombas. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 515TD possuem faixas de viscosidades de 32 a 100 cSt a 400C.
40
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
DIN 51 517 Part 1 Esta especificação descreve as exigências mínimas de óleos minerais sem aditivos e estáveis a oxidação para lubrificação de rolamentos e engrenagens. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 1C possuem faixas de viscosidades de 7 a 680 cSt a 400C. DIN 51 517 Part 2 Esta especificação descreve as exigências mínimas de óleos que contenham aditivos para melhorar a proteção a corrosão e aumentar a resistência à oxidação, utilizados em rolamentos e engrenagens. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 2 CL possuem faixas de viscosidades de 5 a 460 cSt a 400C. DIN 51 517 Part 3 Esta especificação descreve óleos que contenham aditivos de extrema pressão (EP) para lubrificação de engrenagens. Os óleos que atendem a especificação DIN 51 517 Part 3 CLP possuem faixas de viscosidades de 46 a 680 cSt a 400C. Os óleos desta especificação devem passar no estágio 12 em um ensaio de performance de engrenagens conhecido como FZG, denominado DIN 51 354 Part 2. DIN 51 522 Esta especificação descreve os requerimentos, testes e procedimentos para óleos minerais novos de base hidrocarboneto de transferência de calor. Esses óleos recebem a denominação DIN 51 522Q. DIN 51 524 Part 1 Esta especificação descreve óleos hidráulicos que podem suportar o stress altamente térmico e conter os ingredientes que melhoram a proteção e a resistência à oxidação. Os óleos descritos por este padrão têm uma escala da viscosidade de 10 a 100 cSt a 40°C e são denominados DIN 51 524 Part 1 HL. DIN 51 524 Part 2 Esta especificação descreve óleos hidráulicos que se encontram com todas as exigências da DIN 51 524 Part 1, além de conter aditivos para se encontrar com um nível elevado do desempenho anti-wear em testes específicos. Os óleos descritos por este padrão têm uma escala da viscosidade de 10 a 100 cSt a 40°C e são denominados DIN 51 524 Part 2 HLP. DIN 51 593 Esta especificação determina a estabilidade de óleos para compressores de refrigeração. Os refrigerantes tais como hidrocarbonetos e o dióxido de enxofre halogenado reagem com o óleo e este conduz à formação de produtos ácidos da reação. A resistência refrigerante de um óleo é o tempo que decorre sob as condições de teste antes da formação dos primeiros produtos da reação dados a forma do refrigerante. Este teste é conhecido também como Philips Test.
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
41
Fundamentos de Lubrificação
R
DIN 51354 Part 2 (FZG Test) Esta especificação avalia a capacidade dos óleos usados para lubrificação de engrenagem. O teste FZG de engrenagem é realizado com o funcionamento especial das rodas da engrenagem no lubrificante em uma velocidade constante por um período predeterminado em um sistema de lubrificação submersa. São controladas a temperatura inicial do óleo e a carga aplicada aos dentes da engrenagem. Durante cada estágio de carga, os flancos dos dentes da engrenagem são inspecionados e os danos são comparados com as avaliações padrão.
6.10 Classificaçoes de fabricantes industriais Abaixo tabela comparativa entre as especificações dos principais fabricantes de bombas hidráulicas e as especificações DIN 51524 Parte 2. Denison
Vickers
Cincinnati Milacron
DIN 51524
P-68
Parte 2
TESTES HF-O
HF-1
HF-2
M-2950-S
I-286-S
P-69
P-70
TESTES DE BOMBAS Denison T-5D (de palheta) (2500 psi, 2400 rpm, 2100F)
Passa
-
Passa
-
-
-
-
-
-
Denison P-46 (pistão) (5000 psi, 2400 rpm, 2100F),
Passa
Passa
-
-
-
-
-
-
-
Perda de peso do anel (mg)
-
-
-
75
-
-
-
-
-
Perda de peso da palheta (mg)
-
-
-
15
-
-
-
-
-
Perda de peso total de anel e palheta (mg)
-
-
-
90
-
-
-
-
-
-
-
-
-
50
50
50
50
150 (a)
1000
(b)
1000
-
-
-
-
-
2
-
2
-
-
-
-
2
Vickers 35VQ-25 (palheta) (3000 psi, 2400 rpm, 2200F)
Vickers V-140C (palheta) (2000 psi, 1200 rpm, 175 F) 0
Perda de peso total de anel e palheta (mg), máx TESTES DE OXIDAÇÃO Oxidação do óleo (ASTM D 493) tempo para 2,0 NMA (h), mín. Teste de Borra de 1000h (ASTM D4310) NMA (mg KOH), máx
-
NMA (mg KOH), acréscimo
-
0,2
-
-
-
-
-
-
-
Borra insolúvel (mg), máx
200
100
400
-
-
-
-
-
-
Total de cobre (mg), máx
50
-
200
-
-
-
-
-
-
Total de ferro (mg), máx
50
-
100
-
-
-
-
-
-
-
-
-
(b)
(b)
-
-
-
40
(b)
(b)
TESTES DE DEMULSIBILIDADE (ASTM D1401, 1300F, ISO VG 32/46) tempo de separação, min , máx (ASTM D1401, 1300F, ISO VG 68) tempo de separação , min, máx.
60
TESTES DE FERRUGEM ASTM D 665 - Método A – com água destilada
Passa
Passa
Passa
(b)
(b)
Passa
Passa
Passa
-
ASTM D 655 - Método B – com água do mar sintética
Passa
Passa
Passa
(b)
(b)
-
-
-
Passa
NNA (mg KOH), máx
4,0
-
6,0
-
-
-
-
-
-
Perda de cobre em peso (mg/cm2), máx
0,2
-
0,5
-
-
-
-
-
-
TESTES DE ESTABILIDADE HIDROLÍTICA Estabilidade Hidrolítica (ASTM D 2619)
42
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
TESTES DE ESTABILIDADE TÉRMICA Cincinnati Milacron (168 h, 2750F) Aumento de viscosidade (%), máx
-
-
-
-
-
5
5
5
-
Variação no número de neutralização (%), máx.
-
-
-
-
-
50
50
50
-
Borra (mg/100 ml), máx
100
-
-
-
-
25
25
25
-
Perda de cobre em peso (mg), máx
10
-
-
-
-
5
5
5
-
Aparência da lâmina de cobre
Reportar
-
-
-
-
-
-
-
-
Aparência da lâmina de ferro
-
-
-
-
-
Método A – sem água (s) máx
600
-
-
-
-
Método B – com 2% água (s) máx
1200
-
-
-
-
0
0
0
-
-
-
-
-
-
ISO VG 46/68, máx
-
ISO VG 32, máx
-
Sem descoloração
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0
-
-
-
-
-
10
-
-
-
-
-
-
2
-
-
-
-
-
-
-
10
-
-
-
-
-
-
-
5
TESTES DE FILTRABILIDADE FILTRABILIDADE (Denison TP 02100)
TESTES DE ESPUMA ESPUMA (ASTM D 892) após 10 min TESTES DE RESISTÊNCIA A CARGA FZG (DIN 51354, Parte 2), mín TESTES DE RESISTÊNCIA A CORROSÃO LÂMINA DE COBRE (ASTM D 130, 3 h, 1000C), máx TESTES DE VELOCIDADE DE SEPARAÇÃO DE AR Separação de ar (DIN 51381) tempo (min)
TESTES DE COMPATIBILIDADE COM SELOS Comportamento dos selos (DIN 53538, Parte 1) Volume de mudança (%) ISO VG 32/46
-
-
-
-
-
-
-
-
0 a 12
ISO VG 68
-
-
-
-
-
-
-
-
0 a 10
ISO VG 32/46
-
-
-
-
-
-
-
-
0 a -7
ISO VG 68
-
-
-
-
-
-
-
-
0 a -6
Mudança na dureza (%)
TESTES DE VISCOSIDADE Viscosidade (cSt) a 400C (ASTM D88) Valor mínimo p/ índice de viscosidade (ASTM D567)
-
-
-
-
-
32
68
46
-
90
90
90
-
-
90
90
90
-
(a) O teste em bomba V105C10 também é válido para aprovação. (b) Uma evidência de performance satisfatória é requerida, mas não há um teste especificado.
Figura 6.27
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
43
Fundamentos de Lubrificação
R
7 Graxas lubrificantes 7.1 Definição Uma graxa lubrificante pode ser definida como um material sólido a semi-sólido, constituindo de um agente espessante (sabão metálico) disperso num lubrificante líquido (óleo). O lubrificante líquido, que em geral compõe 70 a 95% em peso da graxa acabada, proporciona a lubrificação propriamente dita, enquanto o espessante oferece uma consistência semelhante ao gel para manter o lubrificante líquido no lugar. Muitas vezes, acrescenta-se aditivos para intensificar certas propriedades a graxa. Devido a sua consistência semelhante ao gel, prefere-se as graxas em lugar dos óleos em aplicações onde ocorreria um vazamento de óleo, onde a ação de vedação natural da graxa é necessária ou onde é requerida a espessura extra da película da graxa. Em geral, quase todas as graxas amolecem em serviço, porém recuperam sua consistência original quando deixadas em repouso.
7.2 Aplicação de Graxa Onde usar a graxa? • Onde o óleo não pode ser contido ou vaza com facilidade; • Onde existem dificuldades e condições inseguras para realizar a relubrificação; • Onde o lubrificante deve ter também a função de vedar; • Onde o projeto da máquina especifica a utilização de graxa; • Onde o tempo de relubrificação for reduzido; • Onde se quer reduzir a freqüência de lubrificação; • Onde existem equipamentos com lubrificação intermitente; • Onde é importante a redução de ruídos; • Onde existem condições extremas de altas temperaturas, altas pressões, cargas de choque e baixas velocidades com cargas elevadas.
7.3 Fabricação A graxa é fabricada formando-se o sabão em presença do óleo. São três os processos para fabricar graxa: • Processo de Tacho – por tradição, a fabricação de graxas tem sido feita na forma de um processo de bateladas realizado em grandes tachos. As capacidades destes tachos variam de 4500 kg a 22600 kg. • Processo Contactor – este processo é muito parecido com o de tacho, com a vantagem de reduzir enormemente o tempo de fabricação das graxas. • Processo Contínuo – este processo nasceu em meados dos anos 60, é compacto e versátil, oferecendo vantagens sobre o processo de bateladas, como sua homogeneidade e estabilidade ao cisalhamento. É patente da Texaco. 44
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Aditivos
Ácido Graxo
Óleo Básico
Saponificação (Unidade Contínua de Graxa ou Tacho)
Álcali
Graxa
Sabão Metálico
Óleo Básico
= Componentes = Processo = Produto
Figura 7.1
7.4 Tipos de Graxas As graxas são diferenciadas quanto à natureza do espessante. Existe uma grande variedade de espessantes, dentre os quais, destacam-se sabões metálicos, argilas tratadas, polímeros de uréia e outros, sendo que cerca de 90% dos casos os espessantes empregados são sabões metálicos. Quanto à natureza do sabão metálico, as graxas classificam-se da seguinte forma: • Graxas à base de sabão de Cálcio – bastante aderentes, são indicadas para uso em peças que trabalham em contato com água. Não são indicadas para utilização em temperaturas superiores a 800C. • Graxas à base de sabão de Sódio – recomendadas para mancais planos e rolamentos que trabalham a altas velocidades e temperaturas elevadas (até 1200C) e, ocasionalmente, em engrenagens. É desaconselhável o seu uso em presença de umidade, pois o sabão é solúvel em água. • Graxas à base de sabão de Alumínio – são indicadas para uso onde o principal requisito seja a característica de aderência da graxa, proporcionando boa proteção contra a ferrugem e resistência à lavagem por água. Não resiste a temperaturas elevadas. • Graxas à base de sabão de Lítio – são bastante aderentes e relativamente insolúveis em água, substituindo, em aplicações convencionais, muito bem as graxas de Cálcio e Sódio, sendo, portanto, de aplicações múltiplas. Possuem grande estabilidade mecânica e alto ponto de gota, sendo de fácil aplicação por meio de pistolas e sistemas centralizados de lubrificação. • Graxas à base de sabão Complexo – sabão complexo é aquele, em que a fibra do sabão é formada pela cocristalização de um sabão normal (Cálcio, Sódio, Alumínio ou Lítio) e um agente complexo, como: ácido acético, lático, etc. Esse tipo de graxa apresenta como característica principal um elevado ponto de gota.
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
45
Fundamentos de Lubrificação
R
• Graxas espessadas sem sabão – são as que utilizam espessantes químicos inorgânicos ou orgânicos dispersos no óleo. Esses tipos de espessantes não são feitos com álcali metálico como os usados nas graxas espessadas com sabão. Exemplos: poliuréia e argila orgânica. São utilizadas visando o aproveitamento de suas características especiais como descrito adiante. As observações feitas acima servem apenas como primeira orientação do usuário. Outras características da graxa, como sua consistência e seus aditivos, são de extrema importância na seleção do tipo de graxa a ser usado.
Graxas à base de sabão metálico simples Espessante
Temperatura Máxima de Uso Prolongado
Resistência à Água
Aplicações Típicas
Cálcio
800C
Alta Resistência (repele)
Mancais sujeitos a umidade
Fraca (emulsiona)
Equipamentos Industriais antigos com lubrificação freqüente
Sódio
0
120 C
Alumínio
800C
Boa Resistência
Mancais de baixa rotação, aplicações com umidade. Uso decrescente
Lítio
1400C
Boa Resistência
Aplicações automotivas e industriais
Resistência à Água
Aplicações Típicas
Alta Resistência (repele)
Mancais automotivos e industriais submetidos a altas temperaturas
Boa Resistência
Mancais planos, de esferas e rolos de siderúrgicas
Boa Resistência
Mancais automotivos e industriais submetidos a altas temperaturas
Figura 7.2 a
Graxas à base de sabão metálico complexo Espessante
Cálcio
Alumínio
Lítio
Temperatura Máxima de Uso Prolongado
0
175 C
1750C
1750C
Figura 7.2 b
46
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Graxas sem sabão metálico Espessante
Temperatura Máxima de Uso Prolongado
1750C
Poliuréia
1750C
Argila
Resistência à Água
Aplicações Típicas
Alta Resistência (repele)
Mancais industriais (rolos), juntas homocinéticas automotivas, ventiladores e motores elétricos de autodesempenho
Boa Resistência
Mancais sujeitos a altas temperaturas com relubrificação freqüente. Mancais de roletes em siderúrgicas
Figura 7.2 c Devemos observar que a mistura de graxas de diferentes bases pode acarretar a perda de sua estabilidade, com a conseqüente separação do espessante e do óleo.
Sódio
Poliuréia
Complexo de Lítio
Lítio
Argila
Complexo de Cálcio
Cálcio
Complexo de Boro
Complexo de Alumínio
7.4.1 Tabela de compatibilidade de graxas
Complexo de Alumínio Complexo de Boro Cálcio Complexo de Cálcio Argila Lítio Complexo de Lítio
Condição limite (amostra deve ser analisada) Incompatível
Poliuréia Sódio
Compatível
Figura 7.3
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
47
Fundamentos de Lubrificação
R
7.5 Propriedades As principais propriedades de uma graxa a serem consideradas são:
7.5.1 Consistência É a resistência oferecida por uma graxa à sua penetração. É determinada pelo método que consiste em medir a penetração (em décimos de milímetros) exercida por um cone sobre uma amostra de graxa, sob ação de carga padronizada durante 5 segundos e à temperatura de 250C. O aparelho utilizado nesta medição é chamado penetrômetro.
Cone padrão
Figura 7.4 a
a superfície é o nível 0
25 C posição do cone antes da penetração
Figura 7.4 b
Com base nos resultados obtidos no penetrômetro, o National Lubricating Grease Institute (NLGI) criou um sistema de classificação para as graxas definidos de consistência trabalhada em 60 ciclos que variam de 000 (muito macia) a 6 (muito dura). 48
Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
Fundamentos de Lubrificação
R
Classificação NLGI Grau NLGI
Penetração Trabalhada ASTM D-217 (250C + ou -20C)
000
445 - 475
00
400 - 430
0
355 - 385
1
310 - 340
2
265 - 295
3
220 - 250
4
175 - 205
5
130 - 160
6
85 - 115
Figura 7.5
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49
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R
7.5.2 Ponto de gota Indica a temperatura em que a graxa passa do estado sólido ou semi-sólido para o líquido.
o termômetro não toca na graxa
a amostra da graxa é aplicada somente nas paredes do copo
Figura 7.6
Na prática, esta medida serve como orientação para a mais alta temperatura a que certa graxa pode ser submetida durante o trabalho. Deve-se considerar como limite operacional uma temperatura 20% inferior ao seu ponto de gota.
7.5.3 Bombeabilidade É a capacidade de fluir de uma graxa pela ação de bombeamento. Os fatores que afetam o bombeamento são: a consistência da graxa, a viscosidade do óleo e o tipo de espessante.
50
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A bombeabilidade afeta o método de aplicação da graxa (adequação ao sistema centralizado, por exemplo) e a movimentação interna da graxa dentro do elemento mecânico, influindo diretamente na capacidade de lubrificação da mesma.
Poliuréia
Bombeabilidade
Complexo de Lítio
Lítio
Cálcio Sódio
Complexo de Cálcio
Para o mesmo grau NLGI
Bombeabilidade
Bombeabilidade
Figura 7.7
Viscosidade do óleo mineral
Grau NLGI da graxa
Figura 7.8
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7.6 Classificação para graxas 7.6.1 Sistema de Classificação de graxas da NLGI A NLGI desenvolveu um sistema de classificação de graxas para aplicações automotivas. As graxas são submetidas a testes de estabilidade ao cisalhamento, resistência à oxidação, resistência à lavagem por água, propriedades de extrema pessão (Timkem e Four Ball), resistência à corrosão, bombeabilidade e ponto de gota. De acordo com os resultados nos testes, descritos na norma ASTM -4950, elas são classificadas conforme abaixo. Aplicação
Classificação NLGI
Tipo de serviço
Produto típico
Chassis
LA
Serviço pouco severo e relubrificação freqüente, com ponto de gota mínimo de 800C
Sabão de cálcio OU Sabão de lítio
Chassis
LB
Serviços com altas cargas de choque, grande exposição à água e relubrificação não freqüente, com ponto de gota mínimo de 1500C
Sabão de lítio (com aditivação EP)
Cubos de rodas
GA
Serviço normal, com ponto de gota mínimo de 800C
Sabão de lítio (do tipo múltiplas aplicações)
GB
Serviço severo, com ponto de gota mínimo de 1750C
Sabão de lítio (do tipo múltiplas aplicações) OU Sabão de lítio (com aditivação EP)
GC
Serviço muito severo, em altas temperaturas ou em condições do tipo pára-e-anda, com ponto de gota mínimo de 2200C
Complexo de lítio (com aditivação EP)
Cubos de rodas
Cubos de rodas Figura 7.9
Observação: Uma graxa pode atender ao mesmo tempo os requisitos de graxa para cubos de rodas e para lubrificação de chassis.
52
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7.6.2 Especificações DIN para graxas DIN 51 502 (Graxas) Consiste de várias partes: tipo de graxa, aditivos especiais, componente sintético (se aplicável), número NLGI, temperatura máxima de operação (opcional) e temperatura mínima de operação (opcional). O primeiro ou o segundo caractere indica o tipo de graxa, conforme abaixo: K
Graxas para mancais planos ou de rolamentos e barramentos
G
Graxas para engrenagens fechadas
OG
Graxas para engrenagens abertas e mancais (sem betumem, lubrificantes adesivos)
M
Graxas para mancais planos e selos (exigências de desempenho menores do que o tipo K)
Figura 7.10 a
Se a graxa tiver aditivos especiais adicionais, estes serão indicados por um caractere extra. As graxas receberão uma das letras abaixo (ver a lista completa na seção de óleos industriais): F
Aditivos sólidos. Exemplo: grafite, bissulfeto de molibdênio
L
Inibidores de oxidação e corrosão
P
Aditivos antifricção e antidesgaste
Figura 7.10 b
Por exemplo, uma graxa KP2K-10 é uma graxa do tipo “K” com aditivos do tipo “P”. Para graxas de base sintética, serão adicionados os caracteres abaixo: FK
Fluidos “Perflourinated”
E
Ésteres Orgânicos
HC
Hidrocarbonetos Sintéticos
PH
Ácidos Ésteres Fosfóricos
SI
Óleos siliconados
PG
Poliglicois
X
Outros
Figura 7.10 c
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Por exemplo, uma graxa K SI 3 R é do tipo ‘K’, com óleo sintético do tipo SI. O número NLGI indica a consistência. Por exemplo, KP2K é uma graxa do tipo NLGI 2. A letra após o número de consistência da graxa indica uma combinação de temperatura máxima de trabalho contínuo e o comportamento na presença de água. Onde mais de uma letra de código é mostrada para a temperatura, a primeira letra denota uma exigência realçada da resistência à lavagem por água. C ou D
+ 60
E ou F
+ 80
G ou H
+ 100
K ou M
+ 120
N
+ 140
P
+ 160
R
+ 180
S
+ 200
T
+ 220
U
+ 220
Figura 7.10 D
Por exemplo, em KP2K, o último K indica +1200C. Opcionalmente, o limite mínimo da temperatura de trabalho pode ser especificado. A temperatura mais baixa, um múltiplo de -100C e na escala -10 a -60, é adicionado como um sufixo. Por exemplo, em KP2K-20, -20 é o limite requerido para baixa temperatura.
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8 Módulo automotivo 8.1 Motores a gasolina, álcool e Gás Natural Os fabricantes de motores a gasolina estão cada mais pressionados por economia de combustível e de redução de emissões, recomendando óleos de menor viscosidade. Está crescendo o uso de óleos multigraus SAE 5W30 e com tendências futuras de um SAE 0W20. Junto com a tendência de utilizar óleos de menor viscosidade está aumentando a demanda por óleos que utilizem básicos de melhor qualidade para resistir ao espessamento provocado por uso em intervalos prolongados de troca, maiores temperaturas de operação e também pelo uso de combustíveis de baixa qualidade. As classificações ACEA estão cada vez mais presentes no mercado brasileiro em função da severidade das aplicações e dos projetos de motores (pequenos e médios) serem de origem européia ou asiática.
Depósito no Pistão
Desgaste do Comando de Válvula
Espessamento de Fuligem
Oxidação
ACEA A1/B1
ACEA A2/B2
Borra no Motor
API SH/SJ
API SG
API SF/CC
Figura 8.1
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R
Assim, o responsável pela decisão de compras deve comparar os produtos pelas diversas classificações (ACEA, API e classificações de fabricantes – MB), não se atendo somente à classificação de viscosidade SAE. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Havoline Energy SAE 5W30 Havoline Ultra SAE 5W40 Havoline Synthetic SAE 5W40 Havoline Semi-sintético SAE 15W40 Havoline Premium SAE 20W50 Havoline Superior 3 SAE 20W50 Havoline Super SAE 20W40
8.2 Motores diesel Os fabricantes de motores a diesel recomendam óleos de viscosidade SAE 15W40. Fora do Brasil, em locais com temperatura extremamente baixas, estão recomendando o uso de óleos 10W30 ou 10W 40. Óleos monograus SAE 40 são apenas recomendados para motores estacionários, principalmente de equipamentos ferroviários ou motores para geração de energia. Óleos para motores diesel de base sintética ainda não tiveram sua eficácia comprovada. As classificações ACEA, além de mais rigorosas, são as que melhor atendem as necessidades do mercado brasileiro em função da severidade das aplicações e da grande participação das montadoras européias neste mercado.
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R
Espelhamento da Camisa
Compatibilidade com Catalisadores
Desgaste
Corrosão
Fuligem
Oxidação por Espessamento
E6
Depósito no Pistão
E5
E4
E3
E2
Figura 8.2 a
Espelhamento da Camisa
Compatibilidade com Catalisadores
Desgaste
Corrosão
Fuligem
Oxidação por Espessamento
E7
Depósito no Pistão
E5
E4
E3
E2
Figura 8.2 b
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R
Assim, o responsável pela decisão de compras deve comparar os produtos pelas diversas classificações (ACEA, API e classificações de fabricantes - MB), não se atendo somente à classificação de viscosidade SAE. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Ursa Premium TDX SAE 15W40 Ursa Super TD SAE 15W40 Ursa LA3 SAE 15W40
8.3 Transmissões Manuais O uso de óleos de classificação de desempenho API GL-5 em transmissões manuais está cada vez mais restrito. Os fabricantes estão preferindo o uso de produtos com menor carga EP (API GL-4 ou GL-3), óleos de motor ou de transmissão automática. Óleos de carga EP elevada podem formar depósitos nos sincronizadores, dificultando o engrenamento. Os câmbios manuais de automóveis novos são selados de forma a impedir a contaminação externa, visando um aumento da vida útil deste componente. Os períodos de troca neste caso são estendidos ou “fillfor-life” (para toda a vida). Muitos dos automóveis mais novos não precisam fazer a troca até a vida útil normal estimada (10 anos). A troca é feita somente em caso de avarias. As pick-ups, por sua vez, continuam precisando realizar trocas periódicas. O uso de básicos sintéticos está aumentando, principalmente em veículos que são comercializados mundialmente e/ou operam em condições extremas de temperatura. O uso de óleos inadequados (em viscosidade e/ou aditivação) pode provocar dificuldade de engatar as marchas e o desgaste prematuro das engrenagens. Consulte sempre a recomendação do fabricante da transmissão (ou do fabricante do veículo) antes de drenar o óleo. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Universal EP SAE 80W TGF Óleo de Engrenagem Ursa LA3 SAE 40 Texamatic ATF Texamatic 7045E Multigear STO SAE 85W140
8.4 Transmissões Automáticas Diferentes transmissões usam diferentes materiais de fricção e são submetidas a distintos testes de bancada e de campo para serem aprovadas. Essas são as razões para se ter uma linha completa de produtos. Alguns produtos podem atender mais de uma especificação ao mesmo tempo (Dexron III e Mercon, por exemplo), mas deve-se sempre checar a correta aplicação (seguir sempre a recomendação do fabricante).
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As especificações GM são mais simples porque elas seguem uma seqüência lógica, pois o produto que atende a especificação mais recente pode ser usado quando requerido qualquer um das especificações anteriores da GM (Dexron IIIH pode sempre ser usado quando requerido a Dexron IIIG, Dexron IIIF, Dexron IIE, Dexron II e Dexron). As especificações Ford são mais complexas. • Ford tipo F são especificações para transmissões fabricadas pela Ford antes de 1997 (e também para algumas entre 1977 e 1981) e de outros fabricantes que requeiram um fluido tipo F com alto fricção. Outros produtos não podem ser usados nessa aplicação. • Mercon e Mercon V não são especificações seqüenciais. Outros fabricantes requerem o uso de produtos específicos que são somente encontrados nas concessionárias, entre elas Chrysler e Honda. Veículos pesados (tratores de esteira, pás carregadeiras, caminhões fora-de-estrada, etc) utilizam especificações próprias. Como por exemplo, Caterpillar TO-4 e Allison C-4. Atenção: O uso de um lubrificante errado pode reduzir a vida útil da transmissão e também comprometer a dirigibilidade do veículo (tornar desconfortável a troca de marcha, por exemplo). PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Texamatic B Texamatic 7045E Textran SAE 30 Textran SAE 10W
8.5 Diferenciais Convencionais O uso de óleos API GL-5 é mandatório em função dos requerimentos de carga superficial das engrenagens hipoides. O aumento de potência dos veículos provoca um aumento na temperatura de operação dos diferenciais, requerendo uma maior estabilidade térmica dos óleos para diferenciais. Há também uma tendência do uso de óleos multigraus para atender a necessidades de faixa de temperatura de operação mais ampla (por exemplo, viagens intercontinentais) e também um melhor comportamento em altas temperaturas. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Multigear EP SAE 90 Multigear EP SAE 85W140 Multigear STO SAE 85W140
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8.6 Diferenciais Autoblocantes Os diferencias autoblocantes de deslizamento limitado, ou tração positiva, requerem como especificação mínima um API GL-5, além de um aditivo modificador de atrito para um correto comportamento em serviço (dirigibilidade) e, ao mesmo tempo, garantir a durabilidade dos discos de fricção (e demais componentes do diferencial). PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Multigear LS SAE 85W140 Geartex LS SAE 85W140 3450 Óleo de Engrenagem
8.7 Direções Hidráulicas Historicamente as montadoras recomendavam para as direções hidráulicas o mesmo óleo da transmissão automática. Com a evolução dos componentes das direções hidráulicas para alcançar melhor dirigibilidade e atender objetivos de maior vida útil sem manutenção, levando em conta as maiores exigências (como menores espaços no compartimento do motor e maiores temperaturas de trabalho), as especificações para óleos de direção hidráulica também tiveram de evoluir. Alguns fabricantes de veículos continuam recomendando óleos de transmissão automática, mas que atendam especificações dos fabricantes de direções hidráulicas (como a ZF). Porém, já existem no mercado diversos fabricantes de veículos que requerem produtos específicos. Muitos veículos importados requerem o uso de óleos do tipo PSF (Power Steering Fluid), que possuem maior ponto de fulgor, melhor comportamento em baixas temperaturas que os óleos do tipo ATF. Além disso, possuem aditivação anti-ruído. Alguns fabricantes nacionais requerem uso de óleo marca própria, como a Honda (todos veículos), GM (veículos equipados com direção eletro-hidraúlica) e Volkswagen (veículos mais novos). É mandatório observar a recomendação dos fabricantes dos veículos e/ou direções hidráulicas e evitar ao máximo a mistura de produtos. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Texamatic ATF Texamatic B Texamatic 7045E
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8.8 Sistemas de Freio Independentemente do tipo de fluido utilizado (conforme descrito no item 6.7.5 - “Classificações de Fluido para Freios”), o cuidado com a manutenção do sistema de freio é crucial para uma operação segura. Os principais ensaios realizados nos fluidos de freio são: • Ponto de ebulição - O ponto de ebulição indica a temperatura em que o fluido começa a formar vapores. Esta temperatura é crítica para a operação do sistema de freios porque os vapores tornam o fluido compressível, passando a não cumprir adequadamente sua função de transmissão de força, podendo provocar dificuldades nas frenagens. • Ponto de ebulição úmido - Indica a capacidade do fluido em manter seu ponto de ebulição em presença de água. Como os fluidos de freio são higroscópicos, é um fator determinante na vida útil dos fluidos de freio. • Viscosidade a -400C - Garante a fluidez do fluido em baixas temperaturas de operação. Os fluidos de freio têm uma tendência de absorver água durante o armazenamento e, principalmente, em serviço.
6
% água absorvida
5 4 3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
6
Tempo (ano)
Figura 8.3 a
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Esta água absorvida vai diminuindo gradativamente o ponto de ebulição do fluido e vai aumentando a probabilidade de se formar vapores no sistema.
260
Ponto de Ebulição (0C)
240 220 200 180 160 140 120 100 1
2
3
4
5
% Água no Fluido de Freio Valores típicosda 260C DOT3
Figura 8.3 b
“É importante então”: 1) 2) 3) 4) 5)
Armazenar os frascos corretamente. Utilizar a especificação recomendada pelo fabricante. Não misturar produtos. Evitar contaminação com óleos ou sujeira. Trocar o fluido periodicamente. A cada ano, se não houver orientação do fabricante.
PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Fluido para Freios Especial DOT 4 Fluido para Freios Super HD DOT 3
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8.9 Sistemas de Arrefecimento 8.9.1 Aplicação Os pontos principais a observar são: a) Uso de produto base etileno ou base água Quem determina o tipo de fluido a utilizar é sempre o fabricante do equipamento. • Os “fluidos de base etileno” (água + etileno + anticorrosivo) são normalmente recomendados para equipamentos móveis, pois estes são submetidos a maiores variações de temperaturas e possuem menores radiadores (e/ou trocadores de calor) e também menores reservatórios de expansão. Uso mandatório em regiões com temperaturas ambientes abaixo de 00C. • Os “fluidos de base água” (água + anticorrosivo) são normalmente recomendados para motores estacionários, pois estes são submetidos a temperaturas uniformes de operação e possuem grandes trocadores de calor (ou radiadores) e grandes reservatórios de expansão. Alguns fabricantes de ônibus e caminhões aprovam o uso de “fluido de base água” em veículos que nunca sejam submetidos a temperaturas ambientes abaixo de 00 C. b) Concentração dos fluidos Os “fluidos de base etileno” (água + etileno + anticorrosivo) devem ser utilizados numa proporção de 30 a 70% , porque neste intervalo o etileno alcança seu equilíbrio nas suas características de proteção contra congelamento e aumento do ponto de ebulição. As proporções mais indicadas no Brasil são de 33% e de 50% pela facilidade de preparação e de complementação da mistura. A manutenção da proporção correta no sistema é também importante para garantir a eficácia do pacote anticorrosivo (recomendamos o uso de refratômetro, ou densímetro, específico para verificação periódica). • Os “fluidos de base água” (água + anticorrosivo) são formulados para trabalhar entre 5% a 10% em água. A manutenção da proporção correta no sistema é também importante para garantir a eficácia do pacote anticorrosivo (recomendamos o uso de refratômetro específico para verificação periódica).
8.9.2 Tipos de inibidores / Vantagens do inibidor do tipo carboxilato Há diversos tipos de inibidores de ferrugem e oxidação no mercado. A Texaco utiliza a tecnologia de carboxilatos que é de “baixa taxa de consumo”, ou seja, leva anos para que se acabe a sua capacidade anticorrosiva. Por isso, os produtos são considerados de longa duração e recebem a denominação “XL” ou “Extended Life”. Dicas principais sobre a troca ou complemento do fluido: • Consulte o manual do equipamento com relação à quantidade total do sistema de arrefecimento. • Limpe bem o sistema (com água limpa) antes de trocar o fluido. • Utilize o coolant pré-diluído sempre que desejar trabalhar com intervalos estendidos de troca. • Faça a reposição sempre com o mesmo produto. • Verifique periodicamente a concentração do etileno ou inibidor.
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8.10 Graxas Automotivas 8.10.1 Cubos de roda As graxas normalmente utilizadas para esta aplicação são de base de lítio com aditivação de extrema pressão. Com o aumento de potência (e conseqüentemente menor carga transportada e velocidade), há uma necessidade do uso de graxas mais nobres (maior ponto de gota, maior carga EP e melhor bombeabilidade). Com isso, vem aumentando o uso de graxas de complexo de lítio para essa aplicação. Há que se observar a importância do uso de graxa na quantidade correta (indicada pelo manual do fabricante do veículo ou do rolamento), pois o excesso de graxa provoca um aumento de temperatura que pode causar vazamentos, que, por sua vez, podem reduzir a capacidade de frenagem e/ou quebra do cubo. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Multifak Premium Starplex
8.10.2 Suspensão Os feixes de mola e balanceiros precisam de lubrificação periódica. Por se tratar de aplicação que exige resistência a lavagem por água, tradicionalmente são utilizadas graxas de cálcio nesta aplicação. No entanto, há diversas empresas (principalmente grandes transportadoras) que utilizam graxas de lítio do tipo múltiplas aplicações com excelentes resultados de aumento de vida útil dos componentes e também maiores períodos de relubrificação. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Chassis CA2 Marfak
8.10.3 Quinta Roda Há uma grande tendência de fuga nesta aplicação. Por isso, é importante utilizar uma graxa com aditivação sólida e com alta aderência. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Molytex 2 Molytex EP2
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9 Módulo industrial 9.1 Compressores 9.2 Compressores de ar Para a lubrificação de compressores, deve-se verificar sempre a recomendação do fabricante. As recomendações podem variar desde um óleo de motor até um óleo mineral puro. Abaixo, um breve guia para melhor compreensão das alternativas para lubrificação dos mesmos. Compressores alternativos (ou de pistão) Há 2 opções principais para a lubrificação dos compressores de pistão: • Produtos de base mineral - A primeira opção é uso de um produto de base naftênica de viscosidade ISO 100 ou 150, dependendo do fabricante. – Produto Texaco recomendado: Alcaid Na ausência de produtos naftênicos, utilizar produtos parafínicos de mesma viscosidade. – Produtos Texaco recomendados: Canopus ou Regal R&O Geralmente não são recomendados óleos hidráulicos nesta aplicação. • Produtos de base sintética - Uso de produtos de base sintética permite maiores intervalos de troca e menores custos de manutenção. – Produto Texaco recomendado: Cetus DE 100 Compressores rotativos (de parafuso, palhetas ou lóbulos) Há 2 opções principais para a lubrificação dos compressores rotativos : • Produtos de base mineral - A primeira opção é uso óleo hidráulico de alto IV e de viscosidade ISO 32, 46 ou 68, dependendo do fabricante. – Produtos Texaco recomendados (nesta ordem): Rando HDZ, Rando Super HDW, Rando HD, Hidráulico HD. • Produtos de base sintética - Uso de produtos de base sintética permite maiores intervalos de troca e menores custos de manutenção. – Produto Texaco recomendado: Cetus PAO 46 ou 68.
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9.3 Compressores de refrigeração O compressor é o componente de maior importância em qualquer sistema de refrigeração, tanto do prisma técnico como econômico. O sistema de refrigeração por compressão é largamente usado em aplicações domésticas, comerciais e industriais. Tipos de Compressores • Alternativo • Rotativos
Lubrificação dos Compressores As exigências de lubrificação nas aplicações da refrigeração diferem apreciavelmente daquelas impostas por outros tipos de equipamentos. Embora o lubrificante seja exigido apenas no compressor, ele também pode circular através de todo o sistema juntamente com o refrigerante, durante o ciclo de refrigeração. Conseqüentemente, os lubrificantes não só devem diminuir sensivelmente o atrito e o desgaste como devem ser inertes com o refrigerante.
Propriedades dos Lubrificantes Normalmente, os óleos usados na lubrificação dos compressores de refrigeração são óleos minerais puros de predominância de hidrocarbonetos naftênicos, e óleos de base semi-sintética e 100% sintético, caracterizados pelas propriedades; viscosidade, ponto de fluidez, ausência de umidade, resistência à oxidação, estabilidade química e térmica: Recomendações Texaco x Refrigerante Capella 46 e 68
CFC (Amônia, R717, R12, R502, R22, R401A, R402
Capella WF 32
CFC (Amônia, R717, R12, R502, R22, R401A, R402
Capella HFC 68
HFC (R-134a, R404A, R407C)
9.4 Compressores para Gases Industriais A recomendação crítica quando se está comprimindo qualquer tipo de gás é verificar se há compatibilidade entre o lubrificante e o gás sendo comprimido, pois existe sempre o risco de reação entre os produtos que pode causar até a explosão do equipamento.
9.5 Redutores Redutores são caixas de engrenagens fechadas que são empregadas, em pequenas ou grandes quantidades, em diversos tipos de indústrias. Lubrificantes de engrenagens precisam ter um bom desempenho em diversas condições de operação como presença de grande quantidade de água, alta temperatura de operação, operação em ambientes contaminados e cargas elevadas de choque.
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Deve-se utilizar o lubrificante correto, na viscosidade correta, seguindo as recomendações dos fabricantes que normalmente definem a viscosidade ideal, levando em consideração a rotação de entrada do redutor e a temperatura de operação. Deve-se estar atento que as modificações feitas nos equipamentos para aumento de produtividade podem requerer uma reavaliação na recomendação inicial do lubrificante.
9.5.1 Tipos de lubrificantes para redutores A classificação mais empregada no Brasil é da American Gear Manufacterers Association (AGMA) , já detalhada no capítulo 5.4, que define cinco tipos de lubrificantes para engrenagem: óleos com inibidores de ferrugem e oxidação (R&O), óleos compostos, óleos com extrema pressão (EP), óleos sintéticos e óleos residuais (mais indicados para engrenagens abertas). a) Óleos R&O São óleos de base mineral formulados com aditivos do tipo “Rust and Oxidation”, ou seja, que garantem proteção contra ferrugem e oxidação. Não contêm aditivos de extrema pressão do tipo Enxofre-Fósforo. A Falk é um dos fabricantes que indicam este tipo de produto para lubrificação de seus redutores. São identificados pela AGMA com o sufixo “R&O” PRINCIPAL PRODUTO TEXACO: Regal R&O
Lubrificantes compostos para engrenagem São misturas de básicos minerais com inibidores R&O, aditivos demulsificantes e de 3 a 10% de gordura animal ou gordura sintética. São freqüentemente usados em redutores “coroa sem fim” para prover uma boa lubrificação e prevenir desgaste deslizante (“Sliding wear”). São identificados pela AGMA com o sufixo “Comp”. PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Vanguard 680 Vanguard 1000
b) Lubrificantes paras engrenagens com extrema pressão Esses lubrificantes referem-se a óleos de engrenagem de base mineral com aditivos de extrema pressão. Os aditivos EP normalmente são enxofre, fósforo ou boratos. Estes aditivos formam um filme resistente que protege contra soldagem, “scuffing” e “scoring” nas engrenagens durante as condições limite de lubrificação. A maioria dos fabricantes de redutores recomenda produto deste tipo. São identificados pela AGMA com o sufixo “EP” PRINCIPAL PRODUTO TEXACO: Meropa Universal EP SAE 80W (quando requerido um produto com EP e ISO VG 100)
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c) Lubrificantes paras engrenagens com extrema pressão e proteção adicional anti-pitting Esses lubrificantes referem-se a óleos de engrenagem de base mineral com aditivos de extrema pressão e aditivação especial para evitar formação de pitting nos dentes das engrenagens. A Flender e Renk Zanini são os principais fabricantes que recomendam produto deste tipo. Também são identificados pela AGMA com sulfixo “EP” PRODUTO TEXACO: Meropa WM
d) Lubrificantes sintéticos para engrenagens São elaborados com básicos sintéticos (Polialfaolifinas, Diesteres, Polyoiesteres, Esteres ou Poliglicois) e aditivos de extrema pressão. Em geral óleos sintéticos tem as vantagens de serem mais resistentes a oxidação em temperaturas extremas de operação. Podem ser utilizados uma gama maior de temperaturas, em função de seu maior índice de viscosidade. Cada tipo de básico sintético tem diferentes características e alguns deles podem ter limitações e desvantagens tais como: compatibilidade com elastômeros, reações químicas na presença de água e alto custo de aquisição. Óleos sintéticos são identificados por um número AGMA com o sufixo “S”. PRODUTO TEXACO: Pinnacle EP
9.6 Sistema Hidráulico Os sistemas hidráulicos estão cada vez mais complexos, mas continuam tendo três pontos críticos de lubrificação que são as bombas, cilindros de acionamento e válvulas de controle. A vida útil das bombas e cilindros está diretamente relacionada com a qualidade dos básicos e aditivos empregados na formulação do lubrificante. A vida útil das válvulas de controle, por sua vez, está ligada a qualidade e manutenção do sistema de filtragem do equipamento para manter o lubrificante dentro dos limites máximos de contaminação definidos pelos fabricantes das válvulas. Deve-se utilizar o lubrificante na viscosidade correta, seguindo as recomendações dos fabricantes. E deve-se estar atento que as modificações feitas nos equipamentos para aumento de produtividade podem requerer uma reavaliação na recomendação inicial do lubrificante.
9.6.1 Tipos de lubrificantes para sistemas hidráulicos e) Óleos antidesgaste São óleos tradicionais, de base mineral e aditivação antidesgaste, conhecidos também como do tipo AW (Antiwear). PRINCIPAIS PRODUTOS TEXACO: Rando HD, Rando HDZ e Rando Super HDW (São formulados para atender os requisitos mínimos dos principais fabricantes de bombas, como Denison e Vickers, e das especificações européias DIN para esta aplicação.) 68
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Hidráulico HD (São produtos sem aprovação formal dos fabricantes de bombas e cilindros, mas com excelente performance em serviço. Recomendado principalmente para sistemas hidráulicos de equipamentos antigos ou que estejam sujeitos a freqüentes vazamentos, e conseqüentemente submetidos a uma alta taxa de reposição de óleo).
f) Óleos antidesgaste sem cinza São óleos específicos de base mineral e aditivação antidesgaste sem Zinco na sua formulação. São formulados para atender os requisitos mínimos de alguns fabricantes de bombas e cilindros, que requeiram um produto sem Zinco ou sem Cinza em algumas aplicações especiais. PRINCIPAL PRODUTO TEXACO: Rando Ashless
9.7 Graxas Industriais Para selecionar a graxa correta para cada aplicação, deve-se observar a temperatura de operação, a velocidade de trabalho, quantidade e tipo de carga e períodos estimados de relubrificação. Sugerimos contatar nossos consultores para a escolha do produto mais adequado. No gráfico abaixo, comparamos as propriedades das principais graxas para múltiplas aplicações para melhor vizualização das diferenças entre elas.
Ponto de gota
Timken
Multifak EP2
Four Ball
Resistência a perda no cubo
Multifak Premium EP2
Starplex 2
Figura 8.4
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Fundamentos de Lubrificação
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10 Glossário Agentes de adesividade Mantêm o produto aderido nas partes lubrificadas, evitando o gotejamento do mesmo. Corantes São aditivos empregados para alterar a cor dos produtos. Normalmente utilizados para identificar os produtos, evitando aplicações incorretas e também são utilizados para facilitar a visualização de vazamentos. Gás Natural É uma substância no estado gasoso que também provém de rochas e encontra-se, muito freqüentemente, associado ao óleo. É vulgarmente designado “gás”. Índice de Viscosidade ou I.V. É um número empírico que mede a variação da mudança de viscosidade com a mudança de temperatura. Um alto I.V. indica uma pequena mudança na viscosidade enquanto um baixo I.V. indica uma variação bastante significativa!
Índice de Viscosidade
0 20 40 60 80 100
400C
0
100 C
Óleo de referência (I.V. = 0) Óleo sendo avaliado Óleo de referência (I.V. = 100)
Figura 10.1
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Fundamentos de Lubrificação
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Percentual de Saturados Ensaio de laboratório para identificar o grau de saturação das moléculas.Quanto mais saturado, maior a presença de ligações simples dentro da cadeia carbônica. Indica uma estabilidade do produto em relação a sua reatividade. Petróleo (Bruto ou Cru) O nome deriva da palavra latina “petra” (rocha) e da grega “oleum” (óleo). Assim, literalmente, “petróleo” quer dizer “óleo de rocha”. Como se trata de um líquido que provém de rochas, o nome “petróleo” é adequado. É vulgarmente designado “óleo”. Ponto de anilina Com relação a produtos de petróleo, é a menor temperatura na qual o produto é completamente miscível com igual volume de anilina. Um produto de Alto Ponto de Anilina é rico em hidrocarbonetos parafínicos e pobre em naftênicos e aromáticos. Esse ensaio é importante para prever a compatibilidade dos óleos com vedadores, pois os aromáticos tendem a deformar os referidos elementos de vedação. Ponto de congelamento É o mesmo que ponto de fluidez. Ponto de fluidez Ensaio de laboratório que determina a menor temperatura na qual o óleo deixa de fluir num teste de escorrimento em um tubo padrão. Indica a capacidade de operar adequadamente em baixas temperaturas. Ponto de inflamação É o prosseguimento do teste de ponto de fulgor até o temperatura em que o óleo sustente a inflamação por pelo menos 5 segundos. Resistência à oxidação (Oxidation Stability) Capacidade do óleo não reagir em presença de oxigênio, principalmente em altas temperaturas. Alguns dos ensaios de resistência à oxidação: • D 2272: RPVOT (RBOT) • D943: TOST • IP 280: Cigre • D4871: Universal Oxidation Test (UOT) • IP 48: Oxidation Test Teor de enxofre Indica o percentual ou partes por milhão (PPM) de enxofre em um óleo ou combustível. O controle do enxofre é necessário, pois uma concentração elevada deste elemento leva à formação de óxidos de enxofre durante a combustão, podendo corroer as partes metálicas. Volatilidade É a medida da velocidade de evaporação de um produto. Quanto maior a volatilidade, mais inflamável será o mesmo.
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Fundamentos de Lubrificação
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Para falar com a Texaco Por e-mail: acesse o site www.texaco.com.br e selecione o Fale Conosco na opção desejada Por telefone: Central de pedidos: 0800 703 2323 Central de serviços: 0800 704 22 30 Por fax: (21) 2240 9205 Por carta: Envie uma correspondência para o endereço abaixo, especificando o assunto de seu interesse: Texaco Brasil Ltda - Escritório Central Av. República do Chile 230 / 30° andar Centro - Rio de Janeiro - RJ CEP: 20031-170
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Fundamentos de Lubrificação
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