I. O PETRLEO LEO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

CENTRO TECNOLGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

LUBRIFICAO INDUSTRIAL

PETRLEO

(a) INTRODUO

(b) ORIGEM

(c) GEOLOGIA

(d) COMPOSIO DO PETRLEO

(e) REFINAO

(f) DESTILAO

(g) OBTENO DOS LEOS BSICOS

I. LUBRIFICANTES

(a) INTRODUO

(b) LEOS MINERAIS

(c) LEOS GRAXOS

(d) LEOS COMPOSTOS

(e) LEOS SINTTICOS

(f) CARACTERSTICAS DOS LEOS LUBRIFICANTES

(g) ADITIVOS EM LUBRIFICANTES

(h) BLENDING

(i) GRAXAS LUBRIFICANTES

(j) COMPOSIES BETUMINOSAS E COMPONENTES SLIDOS

II. PRINCPIOS BSICOS DE LUBRIFICAO

(a) ATRITO

(b) DESGASTE

(c) LUBRIFICAO HIDROSTTICA E HIDRODINMICA

(d) LUBRIFICAO LIMTROFE

(e) PROJETO DE FILMES EM MANCAIS DE DESLIZAMENTO

(f) REOLOGIA

III. LUBRIFICAO DE EQUIPAMENTOS ESPECFICOS

(a) MANCAIS

(b) ENGRENAGENS

(c) SISTEMA HIDRULICO

(d) CORRENTES

(e) ACOPLAMENTOS

(f) CABOS DE AO

(g) MOTORES ELTRICOS

(h) MOTOREDUTORES

(i) COMPRESSORES

(j) BOMBAS

(k) REFRIGERAO

(l) MQUINAS OPERATRIZES

(m) MOTORES DIESEL, A GASOLINA E LCOOL

(n) MOTORES DIESEL MARTIMO

(o) MOTORES DIESEL FERROVIRIOS

(p) TURBINAS HIDRULICAS

(q) TURBINAS A VAPOR

(r) FERRAMENTAS PNEUMTICAS

(s) EQUIPAMENTOS DE TERRAPLANAGEM

I. PETRLEO

A. HISTRICO Fatos que aconteceram AC

Em 2600, a mais antiga manifestao de lubrificao, no tmulo de Ra-Em-Ka no Egito, onde mostrado um tren transportando um monumento e um homem despejando um lquido nos deslizadores.

Em 2500, No construiu sua arca e "calafetou-a, por dentro e por fora com piche".

Em 1600, a Me de Moiss, para salvar o filho, construiu uma arca de junco e "untou-a com lodo e piche".

Em 1400, no tmulo de Yuaa e Thuiu, foi encontrada graxa no eixo de uma carruagem enterrada.

Em 600, o campo petrolfero de Baku na Rssia, os adoradores do fogo, fazia peregrinao ao fogo, proveniente de gs natural que emergia do solo. Fatos sem datas

leo obtido em Agrigetum na Siclia, era usado em lamparinas no templo de Jpiter.

H referncias ao petrleo nos escritos gregos, sendo conhecido na China, bem como na ndia, "Rangoon Oil".

Os colonizadores da Amrica do Norte descobriram que os ndios usavam petrleo como remdio para toda sorte de doenas. Fatos que aconteceram DC

Em 1810, a primeira notcia de destilao de petrleo, com o objetivo de se obter leo para iluminao, em Praga.

Em 1826, na Inglaterra, foi sugerido usar petrleo como material de iluminao em lugar do leo de baleia.

Em 1846, foi produzido leo iluminante por destilao de carvo, dando o nome de querosene.

Em 1848, James Young, de Kelly, foi o primeiro a produzir Paraffin Oil em escala comercial. Elaborou dois tipos: um fino, para uso como combustvel em lmpadas e outro pesado, para fins lubrificantes.

Em 1858, James William, perfurou um poo de oito metros no Canad, sem obter sucesso.

Em 1859, Edwin Drake, foi quem primeiro encontrou petrleo no mundo, perfurando um poo com profundidade de 21 metros e produo diria de 3.200 litros.

Entre 1892 e 1896, foi feita primeira sondagem profunda no Brasil, em Bofete (SP), resultando apenas em gua sulfurosa.

Em 1917, foi iniciada a busca de petrleo na Amaznia.

Em 1939, na cidade de Lobato (BA), surgiu petrleo.

Em 03.10.53, se criou a Petrobrs.

B. ORIGEM

A palavra petrleo latina: Petra (pedra) e Oleum (leo).

Teoria Inorgnica: o petrleo teria sido produzido no interior da Terra pela ao de elevada temperatura e presso sobre minerais; o carbono e o hidrognio teriam, ento, se combinado formando os hidrocarbonetos constituintes do petrleo.

Teoria Vegetal: matrias vegetais teriam sido cobertas por uma camada de material impermevel; o ar sendo excludo, a fermentao sobreveio e a lenta deteriorao durante centenas de milhares de anos transformou a matria vegetal em petrleo.

Teoria dos Animais Marinhos: o petrleo teve origem de pequenos animais marinhos que na ausncia de ar transformaram-se lentamente em petrleo. A maioria dos gelogos so favorveis a esta teoria.

No fica excluda a simbiose das duas ltimas teorias, como hiptese possvel.

C. GEOLOGIA

Desde que o petrleo de natureza orgnica, matria orgnica, ou material que pode se transformar em matria orgnica, o processo de transformao deve ser:

a) Qumico;

b) Bactericida;

c) Radioativo;

d) ou combinao dos trs processos.

A migrao e a acumulao fundamental no estudo do petrleo, sendo aceita a teoria "anticlinal" ou "estrutural", que estabelece que o leo se origina nos folhelhos e, quando cresce a sobrecarga sobre eles, o petrleo forado a migrar para rochas mais permeveis, j saturada de gua .

Os requisitos geolgicos fundamentais para as concentraes de gua e leo so simples: uma formao rochosa permevel e porosa, coberta por uma camada de rocha impermevel, contendo leo ou gs, ou ambos, e sendo deformada ou obstruda de tal forma, que as duas espcies de rocha ficam interligadas .

Formaes geolgicas tpicas

a) Anticlinal;

b) Falha;

c) Bolso estratistrfico;

d) Cpula salina.

Obs.: O petrleo ocorre, principalmente, em rochas sedimentares marinhas.

Classificao simples, baseada na origem das rochas

a) Clsticas;

b) Qumicas e/ou Bioqumicas;

c) Miscelnia.

As rochas so classificadas :

a) Por seu principal constituinte acrescido de um adjetivo designando outro constituinte;

b) Quanto a sua origem marinha ou no marinha;

c) Quanto a sua idade geolgica.

Na rocha reservatrio de textura uniforme a distribuio de fludos determinada pelas suas densidades (gs-leo-gua).

O principal componente do gs natural o metano (60 a 95% do total em volume).

Exploraes preliminares dependem da Cartografias e Aerofotogrametria do local.

Mtodos geofsicos utilizados para determinao de bolses comerciveis.

Ssmico

Gravimtrico

Magnetomtrico

Eltrico

1. Perfurao de Poos de Petrleo

Mtodos de perfurao de poos de petrleo.

a) Sonda de percurso, ainda usado em casos especiais;

.

b) Perfurao giratria, o mais empregado hoje em dia.

Equipamentos necessrios para perfurao profunda em terra firme.

Torre;

Talha de iar;

Mesa rotativa;

Bombas para lama de perfurao;

Conjunto motriz (motores);

Broca, que a ferramentas de corte das rochas.

2. Produo de Petrleo

Raramente um nico poo suficiente para suprir as necessidades de consumo de uma regio.

Para uma rea ser economicamente produtora necessrio.

Grande espessura das rochas matrizes;

Amplas camadas reservatrios que acumulam o leo;

Estruturas que permitam a concentrao do leo.

3. Processo de Perfurao Rotativa, exige a circulao de um fluido a fim de manter limpo o fundo do furo e a broca de perfurao, alm de lubrificar a broca e evitar desmoronamentos nas paredes do poo. Consiste basicamente de:

1) Uma fase lquida constituda por gua;

2) Uma fase coloidal, constituda por argilas, especialmente a bentonita, em partculas coloidais;

3) Uma fase inerte, constituda por compostos de brio, destinada a aumentar o peso especfico da mistura;

4) Uma fase qumica, constituda por ons e substncias que condicionam o comportamento das argilas coloidais.

D. COMPOSIO DO PETRLEO

Consiste basicamente de carbono (C) e hidrognio (H) sob a forma de hidrocarbonetos.

A composio percentual aproximada dos constituintes do petrleo:

ELEMENTO QUMICOPARTICIPAO (%)

Carbono81 88

Hidrognio10 14

Oxignio0,01 1,2

Nitrognio0,002 1,7

Enxofre0,01 - 5

Os hidrocarbonetos constituem, em geral, de 90 a 99% do leo cru e cobrem toda a faixa de produtos, desde os gases leves, passando pelos numerosos componentes de gasolina, leos combustveis e lubrificantes, at ceras slidas e asfalto.

E. REFINAO

a combinao de tratamentos executados no petrleo para a obteno dos produtos desejados.

Classificao

a) Operao de Separao

b) Processos de Converso

c) Processos de Tratamento Qumico

Operao de Separao

Destilao;

Absoro;

Adsorso;

Filtrao;

Extrao por Solvente.

Processo de Converso, modifica a natureza qumica das molculas.

Cracking

Polimerizao

Alquilao

Processos de Tratamento Qumico, retiram os constituintes indesejveis que esto presentes em pequenas quantidades ou os convertem em outros compostos cuja presena no seja prejudicial.

Estes mtodos so combinados em uma refinaria, e dependem das:

a) Caractersticas e composio do cru a ser processado.

b) Quantidades e especificaes dos produtos a serem obtidos.

1) Quebra de Emulso:

Serve para fazer a separao do petrleo, quando este se encontrar como emulso de gua e leo. Pode ser feito atravs de:

Tratamento Qumico, um aditivo desemulsificante adicionado ao petrleo e remove o agente emulsificante na interface leo-gua e permite s gotculas de gua unirem-se por coalescncia e separarem-se do leo.

Tratamento Eltrico, a emulso aquecida para diminuir sua viscosidade, e ento submetida, ou a um campo eltrico alternativo para romper a pelcula de leo ao redor das gotculas de gua, ou a um campo estacionrio para abrigar as gotculas de gua, que so negativamente carregadas, a migrarem e se unirem no eletrodo positivo.

2) Destilao

o primeiro passo no processamento do leo cru na refinaria. a separao por destilao em fraes de diversas faixas de pontos de ebulio. baseada em diferena de volatilidade dos componentes, e feita por sucessivas vaporizaes e condensaes. feita em dois estgios:

Primeiro, processado em uma torre de fracionamento que opera a presso atmosfrica, onde so separados os combustveis destilados e gasleo.

Segundo, o resduo enviado ao aquecedor de uma segunda torre que opera a uma presso reduzida (torre de vcuo), que produz gasleo e diversos cortes de leo lubrificante.

3) Cracking

a quebra das cadeias de muitos tomos de carbono, transformando-as em cadeias menores. Transforma produtos de baixo valor em produtos de maior valor, como, da faixa da gasolina.

Cracking Trmico.

Cracking Cataltico.

Obs.: A gasolina obtida por "cracking" cataltico possui um nmero de octanas superior obtida por "cracking" trmico.

4) Polimerizao

a aglutinao dos produtos gasosos insaturados para formar molculas de maior cadeia, visando obter produtos de maior valor. Podem ser:

Seletivo, quando se parte a mistura de butenos (iso e normal) e obtm-se uma mistura de iso-octenos.

No seletivo, parte-se de uma mistura de olefinas de 2 a 4 tomos de carbono por molcula e o produto final uma mistura de olefinas ismeras de 4 a 8 tomos de carbono por molcula.

Tipos de Polimerizao

a) Reforming, o cracking de nafta e tem por finalidade aumentar o nmero de octanas da gasolina.

b) Alquilao, combina hidrocarbonetos gasosos leves em molculas maiores, partindo de uma mistura de olefinas e isoparafinas.

c) Hidrogenao, a adio de hidrognio a um hidrocarboneto no saturado.

d) Aromatizao, consiste em transformar hidrocarbonetos de cadeia aberta em hidrocarbonetos aromticos.

e) Isomerizao, transforma parafina de cadeia aberta em parafina de cadeia ramificada.

F. OBTENO DOS LEOS BSICOS

So obtidos de petrleo de composio variada, pertencentes a 3 (trs) classes: Parafnicos, Naftnicos e Aromticos.

A escolha do tratamento depende:

Natureza do cru;

Produtos desejados.

a) Destilao, o cru dessalgado e fracionado produzindo GLP, gasolina, nafta, querosene, diesel e cru reduzido.

b) O cru reduzido, a carga para o sistema a vcuo, onde sob condies especiais, se obtm: spindle, neutros, bright, stock, cylinder stock e resduos de vcuo.

Tratamentos visando melhorar as caractersticas destas fraes:

a) Extrao por Solvente, serve para retirar o asfalto e compostos similares.

Requisitos importantes dos solvente: a imiscibilidade com o leo e que as substncias indesejveis sejam mais solveis no solvente que o leo.

b) Desparafinizao, serve para retirar a parafina por resfriamento, seguido de filtrao.

Para facilitar a filtrao adiciona-se antes do resfriamento um solvente, que em seguida separado por destilao.

c) Hidrogenao, visa estabilizar quimicamente, pela eliminao das mltiplas ligaes, compostos de enxofre e nitrognio.

d) Adsorso, serve para remover impurezas atravs de tratamento com um slido adsortivo argila natural.

adsorvente pode ser aplicado por :

Percolao, o leo previamente aquecido e circula atravs de uma torre cheia com adsorvente granular.

Contato, quando o adsorvente, em finos gros, misturado e agitado com o leo sendo posteriormente removido por filtrao.

II. LEOS LUBRIFICANTES

A. INTRODUO1) leos Minerais;

2) leos Graxos (orgnicos);

3) leos Compostos;

4) leos Sintticos.

B. LEOS MINERAIS

So obtidos do petrleo e, consequentemente, suas propriedades se relacionam natureza do leo cru que lhes deu origem e ao processo de refinao empregado.

1. Compostos da Srie Parafnica (alcanos): metano, etano, propano, butano, isobutano.

2. Srie Naftnica (cicloparafinas): ciclopropano, ciclo butano, metil-ciclopropano.

3. Olefinas: etileno, propileno.

4. Aromticos: benzeno, tolueno, ortixileno.

O petrleo de base parafnica praticamente no contm asfalto, enquanto os de base naftnica (asfltica) no contm parafina.

Quando apresentam propores de asfalto e parafina, so classificados como de base mista, sendo constitudo por hidrocarbonetos parafnicos, naftnicos e aromticos.

Os leos em funo de sua origem, podem ser mais indicados para determinados fins.

Os leos aromticos no so adequados para fins de lubrificao.

C. LEOS GRAXOS

Foram os primeiros a serem usados, hoje foram praticamente substitudos pelos minerais, que alm de mais baratos, no sofrem hidrlise, nem se tornam cidos ou corrosivos pelo uso.

A nica vantagem, a sua capacidade de aderncia superfcie metlica, e sua principal desvantagem, a inexistente resistncia oxidao, tornando-se ranhosos e formando gomosidade.

D. LEOS COMPOSTOS

So leos graxos adicionados aos minerais, em propores de 1 a 30%. O objetivo da mistura, conferir maior oleosidade ou maior facilidade de emulso em presena de vapor dgua.

E. LEOS SINTTICOS

Obtidos por sntese qumica, foram desenvolvidos para atender necessidades industriais especiais. Esto aptos a suportar as condies mais adversas possveis, principalmente as militares.

1) steres de cidos Dibsicos

Vantagens

superiores aos leos de petrleo na relao viscosidade-temperatura;

menos volteis que os leos minerais;

alto poder lubrificante;

boa estabilidade trmica;

boa resistncia oxidao;

no so corrosivos para metais.

Desvantagens

acentuado efeito solvente sobre borrachas, vernizes e plsticos.

Utilizao

motores a jato;

leos hidrulicos especiais;

leos para instrumentos delicados.

2) steres de Organofosfatos

Vantagens

alto poder lubrificante;

no so inflamveis como os leos minerais;

baixa volatilidade;

relao viscosidade-temperatura melhor que os leos minerais;

boa resistncia oxidao;

estabilidade trmica satisfatria at 150C.

Desvantagens

tem tendncia a hidrolisar, podendo formar cidos fosfricos corrosivos.

Utilizao

fluidos hidrulicos onde a resistncia ao calor importante;

lubrificantes de baixa temperatura.

3) steres de Silicatos

Vantagens

baixa volatilidade;

boa relao viscosidade-temperatura.

Desvantagens

Estabilidade trmica e hidroltica deixam a desejar;

formam depsitos abrasivos a temperaturas superiores a 200C;

na presena de gua, os silicatos se decompem formando um gel e slica abrasiva.

Utilizao

fluidos de transferncia de calor;

fluidos hidrulicos de alta temperatura;

constituintes de graxas especiais de baixa volatilidade.

4) Silicone

O nome de silicone empregado para designar fluidos que so polmeros de metil-siloxano, ou de fenil-siloxano ou de metil-fenil-siloxano.

Vantagens

aumento do teor de fenil, aumenta a estabilidade ao calor;

a relao viscosidade-temperatura superior a de todos os sintticos;

baixa volatilidade;

boa estabilidade trmica e hidroltica;

lubrificante similar aos dos leos minerais para cargas moderadas e mdias.

Desvantagens

aumento do teor de fenil, diminui o ndice de Viscosidade, embora permanecendo sempre acima do nvel dos leos de petrleo;

varia muito em funo dos tipos de metais, para cargas pesadas;

custo muito elevado;

oxidao em elevadas temperaturas, provoca a formao de gel.

Utilizao

bom desempenho em munhes de ao contra mancais de zinco, bronze, nylon, cromo e cdmio.

5) Compostos de steres de Poliglicol

Vantagens

excelente relao viscosidade-temperatura;

superam os leos minerais em baixa volatilidade, estabilidade trmica, resistncia inflamao e poder lubrificante;

podem ser melhorados por aditivos antioxidantes;

produtos da oxidao, no formam borra.

Desvantagens

baixa resistncia oxidao;

existem compostos em diferentes viscosidades, solveis ou no em gua.

Utilizao

diversas aplicaes;

fluidos hidrulicos especiais.

F. CARACTERSTICAS DOS LEOS LUBRIFICANTES

A performance do lubrificante est ligada sua composio qumica, resultante do petrleo bruto, do refino, dos aditivos e do balanceamento da formulao.

Anlise Tpica, um conjunto de valores que representa a mdia das medidas de cada caracterstica.

Especificao, o conjunto de faixas de tolerncias e limites de enquadramento de cada fabricao.

Ensaios de Laboratrio, simulam as condies de aplicao do lubrificante, sem entretanto garantir um bom desempenho em servio.

1. Viscosidade

a propriedade que determina o valor de sua resistncia ao cisalhamento. devida interao entre as molculas do fluido.

a) Viscosidade Absoluta (dinmica) de um lquido newtoniano, a fora tangencial sobre a rea unitria de um dos dois planos paralelos separados de uma distncia unitria, quando o espao cheio com o lquido, e um dos planos se move em relao ao outro com velocidade unitria no seu prprio plano.

b) Lquido Newtoniano (simples) aquele no qual o grau de cisalhamento proporcional tenso de cisalhamento.

c) Densidade, o peso no vcuo (massa) do volume unitrio de material na temperatura estabelecida.

d) Viscosidade Saybolt Universal, o tempo de escoamento em segundos de 60 ml de amostra fluindo de um orifcio Universal, calibrado sob condies especficas.

e) Viscosidade Saybolt Furol, o tempo de escoamento em segundos de 60 ml de amostra fluindo de um orifcio Furol, calibrado sob condies especficas.

f) Escoamento Newtoniano, caracterizado pelo lquido no qual o grau de cisalhamento proporcional tenso de cisalhamento.

Obs.: A viscosidade de um leo inversamente proporcional sua fluidez.

g) Viscosmetro Cinemtico, basicamente constitudo por um tubo capilar de vidro, cujo dimetro determinado para cada gama de viscosidades e se relaciona ao tempo T de escoamento do lquido entre duas referncias por uma constante

Relaes de viscosidade-temperatura

A equao de Walther empregada para uma gama considervel de leos.

V = viscosidade cinemtica em centistokes (Cs)

T = Temperatura absoluta

A e B = constantes para um dado leo

K = constante universal

K = 0,8 para V menor que 1,5 centistokes

K = 0,6 para V maiores que 1,5 centistokes

Diversos mtodos tm sido propostos para exprimir a variao de viscosidade com relao temperatura, entre eles temos:

1) altura do polo de viscosidade.

2) inclinao da curva ASTM.

3) ndice de viscosidade.

ndice de Viscosidade, um nmero adimensional que descreve uma caracterstica de viscosidade-temperatura dos leos.

2. Misturas de leos

Pode se misturar qualquer proporo, para a formao de um outro leo, somente separveis por processo de destilao. A finalidade conhecer a viscosidade da mistura.

3. Grau API

uma escala convencional, funo matemtica da densidade relativa. leos parafnicos possuem densidade em torno de 0,87, enquanto os naftnicos possuem acima de 0,9.

4. Ponto de Fluidez

Tambm chamado de ponto de gota ou ponto de congelamento, vem a ser a temperatura mxima na qual o leo flui. expresso em F, e sempre mltiplo de 5.

S interessa no emprego de lubrificantes para mquinas frigorficas.

5. Ponto de Fulgor

a menor temperatura na qual o vapor desprendido pelo leo, em presena do ar, se inflama momentaneamente, ao lhe aplicar uma chama, formando um lampejo. leos com ponto de fulgor inferior a 150C no devem ser empregados em lubrificao. Depende da volatilidade dos constituintes mais volteis. leos de mesma srie e do mesmo tipo de cru, o mais viscoso possui ponto de fulgor mais elevado.

6. Ponto de Combusto

a temperatura na qual os vapores de leo se queimam de modo contnuo durante um mnimo de 5 segundos. Normalmente ocorre de 22 a 28C acima do Ponto de Fulgor.

7. Ponto de Auto-inflamao

a temperatura na qual o lubrificante se inflama espontaneamente, sem o contato de chama. uma temperatura muitssima elevada.

8. Resduos de Carbono

Calcula-se um ndice da quantidade de resduos que o leo poderia deixar nos motores de combusto interna ou em outra mquinas, quando submetido evaporao sob elevada temperatura.

Os leos de origem naftnica, produzem menor quantidade de resduos que os parafnicos, motivo de gozarem de certa preferncia para emprego em compressores.

Os leos refinados por extrao de solvente, apresentam menores resduos de carbono, que os refinados por qualquer outro processo.

9. Cor

Carece de importncia prtica, salvo para o fabricante controlar a uniformidade do produto. No entanto, supe-se que os leos do mesmo tipo, o mais claro possui menor viscosidade.

leos parafnicos apresentam por luz refletida, fluorescncia verde, enquanto que os naftnico do reflexo azulado. A cor pode ser facilmente mudada, pela adio de corantes.

10. Cinzas

Resultante da queima completa de uma amostra de leo, indica a quantidade de matria inorgnica presente.

Nos leo usados, as cinzas resultam da soma da parcela oriunda dos aditivos, mais as provenientes dos contaminantes.

A existncia de aditivos detergentes "ashless" no leo, faz com que ele no deixe cinzas.

11. Nmero de Precipitao

Indica o volume de matrias estranhas existentes no leo lubrificante.

Em leo sem uso, indica o grau de refinao do produto, pois os compostos asflticos indesejveis so insolveis em nafta leve de petrleo, se separando por meio de centrifugao.

Nos leos usados, revela o contedo de partculas slidas em suspenso, indicando a contaminao com matrias estranhas.

12. Nmero de Neutralizao

Indica o grau de acidez ou alcalinidade do leo.

Os leos minerais puros possuem este valor inferior ao dos leos aditivados. No controle dos leos usados til verificar a variao do seu valor, uma vez que em trabalho, tendem a acumular produtos cidos, resultante de sua prpria combusto ou deteriorao.

13. Nmero de Saponificao

um ndice que indica a quantidade de gordura ou de leo graxo, presente em um leo mineral composto.

14. Nmero de Emulso

o tempo, em segundos, que uma amostra de leo leva para se separar da gua condensada proveniente de uma injeo de vapor.

ndice de Demulsibilidade Herschel, medido em centmetros cbicos por hora, expressa a rapidez com que o leo se separa de determinada emulso padro, s temperaturas de 55 ou 82 C.

Em geral os leos que oferecem menor resistncia emulso os de maior acidez, no entanto, apresenta maior resistncia de pelcula.

leos oxidados se emulsionam mais facilmente que os leos novos.

15. Ponto de Anilina

a temperatura mais baixa na qual partes iguais, em volume, de uma amostra de um produto do petrleo em ensaio, e de anilina recm destilada, permanecem em soluo equilibrada. Serve para orientar a presena de produtos aromticos, num leo lubrificante ou num solvente.

No lubrificante, uma caracterstica indesejvel, pois indica uma tendncia em atacar peas de borracha.

Nos solventes, tem grande valor, quanto maior sua presena, maior ser a capacidade de dissolver certas gomas, lacas, pigmentos e vernizes, empregados na indstria de tinta e cera.

de grande importncia nas especificaes de fluidos para freios, visando proteger as peas de borracha.

16. Corroso

Coloca-se uma lmina de cobre sob a ao do leo em temperatura elevada (100C), por um certo perodo de tempo (3h). A lmina sofre mudana de cor, que comparada numa escala.

17. Insolveis

ensaiado com dois produtos.

Em Pentano, indica as resinas provenientes da oxidao do leo e matrias estranhas.

Em Benzeno, representa apenas os contaminantes externos.

A diferena d os produtos da oxidao.

Considerar que os insolveis em benzeno incluem compostos de chumbo oriundos do combustvel, por isso leos usados em motores gasolina, possuem valor muito maior que o do diesel.

18. TAN e TBN

TAN a medida da quantidade de cido, em miligrama de KOH, necessria para neutralizar todos os componentes cidos at o PH = 11, de uma grama de leo.

TBN a medida da alcalinidade, em miligrama de KOH, equivalente ao cido clordrico gasto para titular at o PH = 4, de um grama do leo.

19. Teste Mata Borro

Maneira rpida, porm imprecisa, e de difcil interpretao, para se fazer avaliao da acidez, poder dispersante e presena de gua, em leos usados.

20. Anlise Espectrogrfica

Procede-se a combusto de uma quantidade de amostra de leo. A cinza resultante misturada a um padro normalizado, como carbonato de ltio, e uma pequena quantidade de mistura, colocada em um dos eletrodos de uma lmpada de arco, fotografando-se o espectro resultante.

possvel determinar a quantidade de diversos elementos, como:

1) Slica, constitui um ndice de p produzido pelo ar.

2) Ferro, revela o desgaste dos anis e das camisas de um motor ou de engrenagens.

3) Estanho, chumbo, cobre ou prata, revela desgaste de mancais.

4) Alumnio, demonstra desgaste de pistes.

5) Cromo, constitui um indcio de desgaste, das camisas de cilindros cromadas.

G. ADITIVOS

So compostos qumicos que adicionado aos leos bsicos, reforam algumas de suas qualidades ou lhes conferem novas ou eliminam propriedades indesejveis.

Classificam-se em dois grupos:

1) aqueles que modificam certas caractersticas fsicas

Ex.: Ponto de Fluidez, Espuma e IV.

2) aqueles cujo efeito final de natureza qumica.

Ex.: Inibidores de Oxidao, Detergentes, Agentes EP

1. Propriedades de Extrema Presso - EP

Interessante campo de pesquisa e aplicao de aditivos. Usados em lubrificao limtrofe extrema, como exemplo, em engrenagens hipoidais, que possuem indiscutveis vantagens mecnicas, mas severas exigncias de lubrificao, causadas por elevadas cargas e velocidades de deslizamento.

a. Mtodos de Testes para Lubrificao EP

Todos so similares em seus princpios, e consistem em fazer atuar uma carga crescente sobre duas superfcies em movimento, lubrificadas pelo produto que est sendo testado.

1) Timken, um bloco de ao pressionado contra um anel cilndrico de ao rotativo durante dez minutos. A carga com a qual no ocorre gripamento anotada.

2) Almen, um eixo cilndrico gira num mancal de bucha fundida pressionado contra o eixo. So acionados, a intervalos de 10 segundos, pesos de duas libras.

3) Falex, um eixo cilndrico gira entre dois mancais duros em forma de V que so pressionados crescentemente contra o eixo no qual ocorre o desgaste.

4) Fourball, uma esfera de ao de 1/2 pol. gira em contato com trs esferas similares fixas.

5) SAE, dois cilindros giram em velocidades diferentes, pressionados um contra o outro.

b. Tipos de Aditivos EP

1) Compostos orgnicos contendo oxignio.

2) Compostos orgnicos contendo enxofre, ou combinaes contendo oxignio e enxofre.

3) Compostos orgnicos contendo cloro.

4) Compostos orgnicos contendo cloro e enxofre, ou misturas de compostos de cloro e compostos de enxofre.

5) Compostos orgnicos contendo fsforo.

6) Compostos orgnicos contendo chumbo.

Num jogo de engrenagens, a pelcula de leo se torna progressivamente mais fina. O desgaste abrasivo cresce com o aumento da carga, provocando a juno (solda) de pores das duas superfcies, seguida de arrancamento de partculas de metal. Os produtos de reao reduzem o atrito e evitam o gripamento.

As temperaturas so muito elevadas e as reaes entre os ingredientes do lubrificante e o metal, se processam de maneira muito rpida.

desempenho de um lubrificante depende:

da composio do metal das superfcies de contato.

da composio do leo.

das condies s quais est sujeito.

2. Aditivos para leos de Engrenagens

a) Para reduzir os efeitos do atrito

1) antidesgastante e EP

2) agentes antiespumantes

b) Remoo de Calor

1) antioxidantes

2) antiespumantes

c) Conteno de contaminantes

1) antiferruginosos

2) antioxidantes

Os aditivos devem ser controlados para s entrarem em atividade, quando as condies de presso e temperatura o exigirem.

3. Aditivos para leos do motor

a) Detergentes

So compostos qumicos que possuem a propriedade de reduzir ou impedir a formao de depsitos nos motores operados a temperaturas elevadas.

1) Sulfonados;

2) Fosfonatos e/ou Tiofosfonatos;

3) Fenatos;

4) Silicatos alcoil-substituidos.

b) Dispersantes

Possuem a propriedade de dispersar a borra formada nos motores operados a temperaturas baixas.

1) Copolmeros;

2) Polmeros de Hidrocarbonetos;

3) Alquemil succinimidas;

4) Amidas e Poliamidas;

5) steres e Polisteres;

6) Sais de aminas.

Atuao do aditivo detergente-dispersante.

como dispersante, evita que os produtos oxidados do leo e de outros compostos insolveis, se depositem nas superfcies metlicas;

como detergente, remove os depsitos;

em reao qumica, elimina a formao de material insolvel no leo;

como neutralizante dos produtos de oxidao cida.

4. Outros Aditivos

a. Melhoradores do ndice de Viscosidade

So polmeros de estrutura linear, e suas massas moleculares esto na faixa de 1.000 a 20.000 e seus radicais variam de 15 a 18 tomos de carbono.

Os compostos qumicos normalmente usados so:

a) Poliisobutenos;

b) Polimetacrilatos;

c) Copolmeros de vinil-acetato;

d) Poliacrilatos;

e) Poliestirenos alcoilados.

Os efeitos produzidos dependem de fatores como:

Natureza dos leo bsico;

Massa molecular do aditivo;

Constituio do polmero;

Cisalhamento no motor;

Concentrao do aditivo.

O leo bsico atua pelo poder solvente sobre o aditivo, sendo que a solubilidade aumenta com a elevao da temperatura, respeitando certos limites quanto temperatura.

A forma do polmero dissolvido apresenta-se :

Contrada, se observa no leo de baixo poder dissolvente. As molculas do polmero se atraem mutuamente e a viscosidade pouco aumenta.

Descontrada, se observa no leo de alto poder solvente. As molculas do polmero se envolvem em um novelo solubilizado, podendo se desenrolar e aumentar seu volume, aumentando assim, a viscosidade.

A temperatura influi no poder de solvncia do leo. Na forma contrada, a elevao da temperatura aumenta a viscosidade, enquanto na descontrada, a temperatura diminui a viscosidade, diminuindo o efeito espessante.

leos minerais puros suportam cisalhamentos bem severos sem variar sua viscosidade, no acontecendo o mesmo com os leos que recebem estes aditivos, pois so fluidos no newtonianos de grande sensibilidade mecnica ao cisalhamento.

b. Antioxidantes

So compostos que reduzem os perxidos orgnicos, como por exemplo os: sulfetos, dissulfetos, sulfxidos, fosfitos, amenas, fenis, celenetos e ditisfosfatos de zinco.

A oxidao explicada como uma reaes em cadeia, que formam perxidos orgnicos, que agem como quebradores de cadeia, produzindo produtos estveis que no atuam em seguida como passivador do metal.

O grau de oxidao funo da temperatura, tempo de oxidao, catalisador, contato com o ar e as prprias caractersticas intrnsecas do lubrificante.

c. Inibidores de Oxidao

So aditivos que protegem superfcies metlicas no ferrosas, formando um composto que atua como pelcula protetora.

Para a proteo de superfcies metlicas ferrosas so usados antiferruginosos ou inibidores de ferrugem, tipo:

a) Ditiofosfatos metlicos, especialmente diorganoditiofosfato de zinco;

b) Ditiocarbonatos metlicos, especialmente os de zinco;

c) Terpenos sulfurados, como o dipentano sulfurado;

d) Terpenos fosfo-sulfurados, como terebintina tratada em pentassulfeto de fsforo.

d. Abaixadores do Ponto de Fluidez

Formam uma pelcula protetora na superfcie dos cristais de parafina, protegendo contra a adeso e os mantendo separados, evitando a formao de uma estrutura que possa prender o leo e provocar grande resistncia ao escoamento.

Se enquadram nos seguintes tipos de polmeros:

a) polimetacrilatos;

b) poliacrilamidas;

c) produtos de condensao Friedel-Crafts de parafina clorada com naftaleno;

d) produtos de condensao Friedel-Crafts de parafina clorada com fenol;

e) Copolmeros de vinil carboxilato-dialcoilfumaratos.

H. BLENDING

O fator mais importante na tecnologia dos lubrificantes a exigncia da presena balanceada dos compostos qumicos. comum na sua formulao, vrios aditivos atenderem a inmeras caractersticas, existem casos tambm, de um aditivo atender a uma nica caracterstica.

Cinergismo, quando aditivos so combinados e o efeito final maior que a soma das aes individuais. Depende das condies e influncias sob as quais so usados. Anticinergismo, caso contrrio.

1) Produo

os leos bsicos, por questes econmicas no podem atender a todas as faixas de viscosidade, a soluo a mistura deles.

a escolha e determinao dos aditivos para proporcionar a performance desejada, a um menor custo, requer experincia, um excelente laboratrio de pesquisa e teste de campo.

Planta de Mistura e Envazamento, um unidade industrial que permite processar a mistura dos leos bsicos com os aditivos. Consiste em homogeneizar os componentes em um tacho, atravs da agitao provocada pelo borbulhamento de ar pelo seu fundo. O aditivo previamente desidratado.

Deve satisfazer os seguintes requisitos:

a) minimizao do custo operacional;

b) minimizao do custo de mo-de-obra;

c) maximizao da flexibilidade operacional;

d) maximizao da segurana;

e) planejamento de expanso;

f) funcionalidade da estocagem e da distribuio;

g) completo laboratrio de controle de qualidade.

Planta de Mistura Automtica, consiste de um sistema pneumtico que comanda eletronicamente a vazo de cada componente, o que permite instantnea compensao ou corte, a qualquer variao de vazo de qualquer componente.

O processo feito automaticamente e em tipos fundamentais de embalagens.

Latas (1 e 5 litros) para atender Postos de Servio e Revendedores.

Baldes (20 litros) para consumidores frotistas.

Tambores (200 litros) para grandes consumidores.

As latas so envasadas em equipamentos automticos, enquanto os baldes e tambores utilizam o processo de balana automtica, para garantir a uniformidade pelo peso.

I. GRAXAS LUBRIFICANTES

uma combinao semi-slida de produtos de petrleo e um sabo ou mistura de sabes, adequada para certos tipos de lubrificao.

Atualmente com os produtos disponveis do mercado, obrigaram a ampliar o conceito de graxa.

a combinao de um fluido com um espessante, resultando em um produto homogneo com qualidades lubrificantes.

Empregadas nos pontos onde os leos no so eficazes e quando for conveniente formar um selo protetor.

Amolecem em servio, mas se recuperam quando deixadas em repouso.

O consumo representa apenas 5 a 10% do gasto dos leos lubrificantes.

Os engrossadores utilizados, no diferem dos sabes de lavar roupa.

Obtidos pela reao qumica entre cido graxo (sebo) e produto alcalino tipo: cal virgem (sabo de clcio), soda custica (sabo de sdio) ou hidrxido de ltio (sabo de ltio).

Basicamente o equipamento para manufaturar graxa consiste de:

Autoclave, com aquecimento por circulao de leo, onde fabricado o sabo.

Tacho aberto, com agitadores mecnicos, onde se mistura o sabo com leo.

Homogeneizador, em geral do tipo moinho ou o mais eficiente anel de impacto, onde homogeneizado o produto final.

Acessrios: filtros moedores e o desaerador (torre de vcuo).

1. Composio da Graxa

a. Espessante

90%, so sabes metlicos.

5%, argila modificada (bentonita).

5%, aerogel de slica, tintas, pigmentos, negro-de-fumo, fibras, gomas, resinas, sais orgnicos e inorgnicos.

b. Fluidos Lubrificantes

70%, so leos minerais lubrificantes de viscosidade superior a 100 SUS a 100F, podendo ser maior que 125 SUS a 210F.

10%, so leos minerais leves, como "spindle oil", "signal oil", "transformer oil", e querosene, diesel e gasoil.

10%, so constituintes fluidos, de asfalto, petrolatos ou ceras minerais.

10%, so constitudos por leos sintticos, como:

20%, leos de silicone.

30%, steres de cidos dibsicos.

50%, polialquileno glicol, ster de fosfato, fluorocarbono, difenil, difenil clorado, silicone clorado e ter polialquifenil.

2. Vantagens da Utilizao da Graxa

a. Em mancais de rolamento

boa reteno;

lubrificao instantnea na partida;

mnimo de vazamentos;

permite uso de mancais selados;

elimina contaminao;

permite operao em vrias posies;

requer aplicaes menos freqentes;

baixo consumo.

b. Em mancais de deslizamento

boa reteno;

resiste ao choque;

permanece onde necessrio nas partidas e operaes intermitentes.

c. Em engrenagens

boa reteno, principalmente em engrenagens abertas;

resiste ao de remoo proveniente da fora centrfuga;

resiste presso de carga.

3. Caractersticas das Graxas

A performance depende do:

Tipo de Sabo;

Mtodo de fabricao;

Aditivos;

Lquido lubrificante utilizado.

e. Consistncia, medida por meio de um mtodo que consiste em se fazer um cone padro penetrar (penetrmetro), durante certo perodo de tempo, a uma temperatura de referncia determinada (25C), em uma amostra de graxa. A penetrao medida em milmetros.

A amostra deve ser previamente preparada (amostra trabalhada), quando a graxa submetida, antes do ensaio, a pelo menos 60 golpes em um aparelho padronizado.

Amostra no-trabalhada, quando a amostra no preparada.

Graxas mais duras e de menor penetrao, recebem numero NLGI maiores.

Existem graxas que no se enquadram em nenhum nmero NLGI e as graxas em bloco, mais duras que a nmero 6, so empregadas em grandes mancais, tipo fornos de fabricao de cimento, por meio de gotejamento.

f. Viscosidade Aparente, a relao entre a tenso de cisalhamento e o grau de cisalhamento (gradiente de velocidade). Quanto maior o grau de cisalhamento, menor a viscosidade aparente, que varia em funo da temperatura. Fatores que afetam a viscosidade aparente:

a) viscosidade do fluido;

b) processo de fabricao;

c) estrutura e concentrao do engrossador.

g. Ponto de Gota, indica a temperatura em que o produto se torna fluido. Apresentam valores bastante distintos, pois dependem do agente engrossador:

TIPO DE SABOPONTO DE GOTA (C)

Graxa de clcio70 120

Graxa de sdio120 200

Graxa de alumnio70 110

Graxa de brio180 260

Graxa de ltio180 250

Graxa de clcio-chumbo (complexo)180 300

Graxa especial de argila, slica, grafita, bissulfeto de molibdnio260 ou mais

d. Resistncia ao Cisalhamento, a variao de penetrao trabalhada de uma graxa, aps o rolamento.

e. Separao do leo durante a armazenagem, indicao aparente de qualidade do produto.

Uma amostra de graxa em repouso no perodo de 30 a 50 horas, no deve separar o leo em quantidade nunca superior a 5% em peso, em relao graxa inicial.

f. Estabilidade Oxidao, as graxas esto sujeitas oxidao, sendo que sua velocidade, proporcional a temperatura do ar ambiente.

g. Capacidade de Carga, importante para a caracterizao da EP.

medida pelos equipamentos Almen, Four-Ball, Falex, Timken e SAE, sendo que o valor indicado corresponde a maior presso que as peas em movimento podem suportar.

h. Ao de Lavagem pela gua, sua resistncia tem grande importncia onde existe a possibilidade de contaminao pela gua. medida em duas temperaturas: 100F e 175F.

i. Bombeabilidade, a capacidade de fluir de uma graxa pela ao do bombeamento.

Fatores que afetam a bombeabilidade

a) viscosidade do leo mineral;

b) consistncia NLGI;

c) tipo do engrossador.

4. Tipos de Graxas, de acordo com a base do sabo metlico empregado.

a) Graxa de Clcio

Vantagens

Resistncia gua, podendo uma pequena percentagem de gua ser usada como estabilizante. Fibra muito curta e textura amanteigada.

Desvantagens

Acima de 70C, pode haver separao do sabo e leo.

No recomendada para elevadas presses e altas temperaturas.

Uso

largamente empregadas em copos e pistolas para lubrificao de mancais de bucha operando a temperaturas normais e cargas mdias.

em chassis, podendo ter um agente de adesividade.

b) Graxa de Sdio

Vantagens

boa resistncia ao calor, usada at 90/120C, algumas vezes at mais.

ponto de gota, fica em torno de 175C.

resistente ferrugem.

Desvantagens

no resiste a gua.

bombeabilidade em geral, inferior s de clcio.

textura fibrosa, podendo ser amanteigada, dependendo da fabricao.

Uso

mancais de buchas e outras superfcies deslizantes (fibras longas).

mancais de rolamentos (fibras curtas).

c) Graxa de Alumnio

Vantagens

boa resistncia gua.

muito boa adesividade natural.

tima aparncia, o que as recomenda ao consumidor.

Desvantagens

no recomendada para altas temperaturas.

quando quentes se tornam gomosas, ficando imprprias para uso.

bombeabilidade regular.

Uso

muito usadas, em chassis.

d) Graxa de Ltio

Vantagens

mltipla aplicao.

boa resistncia ao calor e a gua;.

boas caractersticas de bombeamento.

ponto de gota em torno de 180C.

adequadas para funcionamento entre -70C e 150C.

apresentam boas qualidades de extrema presso (EP).

tima estabilidade mecnica

Desvantagens

no resistente ferrugem, a no ser quando convenientemente aditivada.

apresenta tendncia separao do leo, quando submetido a altas presses.

Usos

aplicao mltipla.

e) Graxas de Complexo de Clcio e Chumbo

Vantagens

grande versatilidade de aplicaes.

possui elevado ponto de gota e boa resistncia ao calor.

propriedades EP e resistncia gua.

Desvantagens

quando formuladas com teor de sabo elevado, engrossam em uso.

tendem a exsudar, quando submetidas presso.

tende a engrossam, quando cisalhadas, contaminadas com a gua e, mesmo em estocagem adequada, se houver calor excessivo.

no so solveis no leo, possibilitando incndio na lubrificao centralizada dos laminadores, o que no acontece com a de ltio.

f) Graxa Grafitada

Vantagens

empregada em temperaturas elevadssimas e presses muito severas;

evitam o grimpamento de roscas.

Desvantagens

alto custo.

Uso

moldes de fabricao de vidros.

tubos de perfurao de poos, onde recebem adio de p de zinco.

Obs.: Outro lubrificante slido, o bissulfeto de molibdnio.

g) Graxas Sem Sabo

Argilas modificadas (bentonita tratada) ou slica-gel, so os espessantes empregados. So passados em moinhos a fim de se obter partculas micromtricas que formem gel com o leo. necessria, a incorporao de um agente de ligao, a fim de evitar quebra estrutural em presena de gua.

Vantagens

excelente resistncia gua.

tima proteo contra desgaste.

muito boa resistncia ao calor (ponto de gota ao redor de 400C).

grande estabilidade mecnica. boas caractersticas antidesgaste. Desvantagens

no oferecem proteo contra corroso, a no ser se convenientemente aditivada.

devem ser formuladas com leos viscosos.

quando formulados com leo fino, tende a se separar sob presso, e a graxa queima com facilidade.

no possui boa bombeabilidade.

tendncia irreversibilidade quando submetida a aquecimento e resfriamento.

possui o dobro do custo, das graxas comuns.

h) Aditivos para Graxas (qumicos)

a. Inibidores de Oxidao, como certas aminas complexas, so empregados, especialmente nas graxas para lubrificao permanente de mancais de rolamento.

b. Agentes EP, compostos orgnicos clorados ou fosforizados, leos ou gorduras sulfurizados e sabes de chumbo, como naftenato de chumbo.

c. Adesividade, pode ser incrementada pela adio de ltex lquido ou polmeros lineares de alto peso molecular, como o caso do poli-iso-butileno.

J. COMPOSIES BETUMINOSAS E LUBRIFICANTES SLIDOS

So lubrificantes de elevada aderncia, formulados a base de misturas de leos minerais com asfalto. Normalmente so aplicados com aquecimento prvio ou diludos em solvente leve no inflamvel, podendo neste ltimo caso, ser aplicado a frio.

Grande campo de aplicao, so as engrenagens abertas.

Lubrificantes slidos

Caractersticas que possuem.

forte aderncia a metais.

pequena resistncia ao cisalhamento.

estabilidade em altas temperaturas.

quimicamente inerte.

elevado coeficiente de transmisso de calor.

Classificao

1) Slidos Laminares, pertencem a esta categoria a grafita, dissulfeto de molibdnio, dissulfeto de tungstnio, mica, talco, sulfato de prata e brax.

Grafita, o mais comum. constituda por carbono na forma cristalina, mas possvel sua obteno partindo-se do carvo antracitoso e coque de petrleo, em fornos especiais. satisfatria at a temperatura de 370C, acima da qual passa a sofre oxidao do ar. Atende a lubrificao de moldes de vidro.

Dissulfeto de Molibdnio (MoS2), obtido da natureza, extrado da molibdenita. Tem aparncia de p preto, brilhante. recomendada at 400C, acima da qual sofre considervel oxidao. Tambm tem grande aderncia s superfcies metlicas, usado como agente EP.

2) Compostos Orgnicos, so formados pelas parafinas, ceras e pastas especiais, alm de sabo, gorduras e diversos plsticos. Usados em estampagem e trefilao.

III. PRINCPIOS BSICOS DE LUBRIFICAO

A. ATRITO

a resistncia ao movimento, entre duas superfcies que se movem uma em relao outra.

Em alguns casos, necessrio e til, como nos sistemas de freio. Em outros, indesejvel, porque dificulta o movimento e consome energia motriz, sem produzir o correspondente trabalho.

Tipos de atrito:

a) Slido, quando h contato de duas superfcies slidas entre si.

Deslizamento, quando uma superfcie se desloca diretamente em contato com outra.

Rolamento, quando a deslocamento se efetua atravs da rotao de corpos cilndricos ou esfricos, colocados entre as superfcies em movimento. Como a rea de contato menor, o atrito tambm menor.

b) Fluido, quando existir, separando as superfcies em movimento, uma camada fluida.

1) Mecanismos de atrito

a) cisalhamento

dureza semelhante

dureza diferente

b) adeso

Atrito de deslizamento

Esttico (F menor ou igual Fa).

Dinmico (F maior que Fa).

2) Leis Gerais do Atrito

a) A fora limite de atrito proporcional a resultante das solicitaes normais entre as superfcies de contato. Fa ( N.

b) A fora limite de atrito independe da rea de contato.

c) A fora limite de atrito independente da velocidade relativa das superfcies de contato.

3) Coeficiente de atrito

o coeficiente de proporcionalidade ((), considerando que a fora limite de atrito esttico e cintico proporcional s solicitaes normais entre as superfcies.

Pode-se acrescentar as seguintes regras:

d) atrito esttico normalmente maior que o atrito cintico.

e) o atrito em superfcies lubrificadas menor do que em superfcies secas.

1. ngulo de atrito

(

2. Atrito de rolamento (

O Coeficiente depende:

a) das propriedades elsticas dos elementos rolantes;

b) das propriedades elsticas das pistas;

c) do acabamento superficial;

d) da direo da carga;

e) da rotao do elemento rolante;

f) da temperatura de operao;

g) do tipo do mancal;

h) das dimenses dos elementos rolantes;

i) do raio de curvatura da superfcie de contato;

ContatoCoeficiente (r (mm)

Madeira sobre madeira0,50 0,80

Ferro sobre ao0,18 0,56

Ao sobre ao0,20 0,50

Ferro sobre pedra1,27 5,00

Pneu sobre asfalto0,50 0,55

B. DESGASTE

Duas superfcies em movimento, uma sobre a outra, sempre haver desgaste. Por meio da lubrificao, procura-se minimizar o desgaste, que se apresenta sob vrias formas.

Alguns tipos de desgaste que ocorrem nos rolamentos:

Abraso, proveniente de partculas de material abrasivo (areia ou p) contido no leo lubrificante;

Desalojamento, consiste na remoo de metal de um ponto e sua deposio em outro;

Corroso, proveniente de contaminantes cidos;

Endentao, devido penetrao de corpo estranho duro (cavacos metlicos, impurezas);

Frico, se caracteriza por endentaes polidas proveniente de corroso por vibrao;

Eroso, so endentaes causadas pela repetio de choques com pesadas cargas;

Fragmentao, produzida por instalao defeituosa;

Esfoliao ou Escamao, causada pela fadiga em se submeter o metal a repetidos esforos alm de sua capacidade limite;

Estriamento, ocasionado pela passagem continuada de fracas correntes eltricas;

Cavitao, devido ao colapso das bolhas em um fluido.

Leis de Desgaste:

a) quantidade de desgaste D diretamente proporcional carga P.

b) quantidade de desgaste D diretamente proporcional distncia deslizante d.

c) a quantidade de desgaste D inversamente proporcional dureza da superfcie H.

Constante do sistema de deslizamento (K)

ContatoCoeficiente de Desgaste, K

Ao sobre ao, sem lubrificao7 x 10-3

Ao sobre ao, com lubrificao 1 x 10-9

C. LUBRIFICAO HIDRODINMICA

Separa as superfcies em movimento por um lubrificante, de modo a evitar ou reduzir o contato entre elas.

Vantagens observadas

Se reduzem as foras de atrito, pois a resistncia dos fluidos ao deslocamento muito menor que as foras de adeso e cisalhamento.

Se reduz o desgaste, por se evitar o contato slido das superfcies.

A formao da camada de fluido pode ser obtida por:

Lubrificao Hidrosttica, quando em superfcies imveis, o fluido pressurizado no espao entre elas, separando-as pela ao da presso.

Lubrificao Hidrodinmica, quando o filme de fluido se desenvolve entre superfcies, em virtude do prprio movimento relativo entre as mesmas.

Obs.: A Viscosidade o fator mais importante na lubrificao.

Coeficiente de Atrito, se situa entre 0,001 e 0,03 e depende:

a) da viscosidade;

b) das superfcies em contato;

c) da velocidade relativa;

d) da rea das superfcies;

e) da espessura do filme fluido;

f) da forma geomtrica das superfcies;

g) da carga exercida sobre o filme fluido.

1. Cunhas de leo

O desenvolvimento do filme fluido exige que as superfcies no sejam paralelas e a separao destas superfcies funo da viscosidade. Quanto mais viscosidade for o lubrificante, maior a espessura do filme fluido formado entre as superfcies.

2. Lubrificao de Superfcies Planas

Para o caso de bloco deslizando sobre uma superfcie plana.

Fatores que devem ser observados:

a) a borda avanada deve ser chanfrada ou arredondada;

b) o bloco deve permitir que ele se incline em relao superfcie plana;

c) ao contato do bloco com a superfcie, o bloco deve ser projetado, em termos de rea, para que possa flutuar sobre o filme fluido.

3. Lubrificao de um Mancal

Fases por que passa o filme de leo, entre o eixo e o mancal:

a) Fase de Repouso, no existe filme de leo entre as superfcies.

b) Fase de Lubrificao Limtrofe ou de Fronteira.

c) Fase de formao do filme completo.

d) Fase de identificao do ponto de presso mxima, diametralmente oposto carga.

4. Curva ZN/P

Permite relacionar o atrito no eixo e no mancal, com a rotao, viscosidade e a presso exercida pelo mancal sobre o fluido lubrificante.

(coeficiente de atrito

Zviscosidade

Nrotao do eixo

Ppresso (carga)

D. LUBRIFICAO LIMTROFE

Acontece quando a pelcula de leo tnue.

Classificao:

a) Tipo 1. Suave, ou de baixa presso e baixa temperatura.

b) Tipo 2. de Temperatura elevada.

c) Tipo 3. de Alta Presso

d) Tipo 4. Extrema ou Elevada Temperatura e Alta Presso, conhecida de EP.

O coeficiente de atrito na lubrificao limtrofe de 10 a 100 vezes maior que na lubrificao hidrodinmica.

Oleosidade, responsvel pelo fenmeno de dois leos de mesma viscosidade apresentarem diferenas de comportamento no tocante resistncia da pelcula lubrificante.

A maior oleosidade normalmente devida existncia de molculas polares possuidoras de grande afinidade com as demais molculas do leo e com o metal da superfcie a lubrificar.

A lubrificao limtrofe extrema, onde a temperatura e presso so muito elevadas, chamada de lubrificao de extrema presso (EP).

1. Formao do Filme Fluido

a) Adsorso Fsica, composio de leo mineral com um cido graxo, que em contato com uma superfcie metlica, evita sua aderncia. A habilidade de adsorver fisicamente varia de acordo com a constituio molecular, podendo ser polar e no polar.

1) Polares, se orientam superfcie pela fora de adeso, possuindo uma moderada resistncia de filme, chamada oleosidade.

2) No polares, possuem pssima resistncia de filme, sempre resultando em um alto coeficiente de atrito.

( : coeficiente de atrito.

S(: tenso de cisalhamento do filme.

Sm: tenso de cisalhamento na juno metal-metal.

F: fora para cisalhar a rea na qual o filme rompido.

(: frao da rea de lubrificao limtrofe, na qual o filme foi rompido.

Ar: rea real de contato.

P: carga.

Hm: dureza do material.

( = F/P

P = Ar.Hm

( = ( (Sm/Hm) + (1 - () S(/Hm

b) Adsorso Qumica, caracterizada por uma irreversibilidade, pois o filme resulta de produtos de moderada reao qumica do metal.

Freqentemente a adsorso parece ser fsica a baixas temperaturas, e se altera para qumica, quando realizadas em altas temperaturas.

c) Reao Qumica, quando o filme resultado de produtos de elevada reatividade qumica do metal, possuindo espessura ilimitada. uma condio bastante tpica para a lubrificao de elevadas cargas e altas temperaturas, e so conhecidas como condies de extrema presso - EP.

Os compostos mais usados na lubrificao limtrofe so os de enxofre, cloro, fsforo e zinco.

E. PROJETOS DE FILMES EM MANCAIS DE DESLIZAMENTO

Classificao dos mancais com relao pelcula lubrificante.

1. Filme Fluido, a presso exercida pela pelcula necessria para separar completamente as partes em contato.

a. Mancais Hidrodinmicos, a formao do filme depende da geometria das partes metlicas, do movimento relativo e das prprias caractersticas do lubrificante.

b. Mancais Hidrostticos, o filme mantido e suprido por um sistema forado.

2. Filme Limtrofe, espessura bastante fina, podendo a resistncia da pelcula ser rompida, havendo ento o contato metal-metal.

Os mancais em funo do movimento relativo podem ser:

1) Planos;

2) De Guia;

3) De Escora.

Pontos fundamentais a serem analisados para o projeto de um filme adequado.

a) Capacidade de carga (resistncia de pelcula);

b) Fluxo de lubrificante;

c) Coeficiente de atrito entre os metais em contato.

d) Temperatura.

F. REOLOGIA

a cincia que estuda as deformaes e escoamento da matria.

Fluidos No-Newtonianos, so aqueles que so afetados pela ao de cisalhamento, podem ser divididos em:

Independentes do tempo

a. Plsticos

b. Pseudoplsticos

c. Dilatadores Dependentes do tempo

a. Tixotrpicos

b. Reopticos

Plsticos, se caracterizam por possurem um limite elstico que dever ser vencido para que se verifique o escoamento (graxas).

Pseudoplsticos, no apresentam limite elstico, porm sua viscosidade aparente tambm decresce com o aumento do grau de cisalhamento.

Dilatadores, so aqueles nos quais a viscosidade aparente cresce com o grau de cisalhamento.

Tixotrpicos, quando submetidos a um grau de cisalhamento constante durante um certo perodo de tempo sua viscosidade aparente baixa a um valor mnimo.

a. Reversvel, quando cessado o efeito do cisalhamento, a viscosidade aparente retorna ao valor original.

b. Irreversvel, quando cessado o efeito do cisalhamento, a viscosidade aparente retorna a um valor menor que o original.

Reopticos, quando submetidos a um grau de cisalhamento constante durante certo perodo de tempo, aumentam sua viscosidade aparente para um certo valor mximo, retornando ao valor normal, quando em repouso.

Obs.: A Viscosidade Aparente, a relao entre a tenso de cisalhamento e o grau de cisalhamento.

IV. LUBRIFICAO DE EQUIPAMENTOS ESPECFICOS

A. MANCAIS

So suportes ou guias de partes mveis.

1. Classificao

a) Deslizantes (frico)

Radiais (planos ou comuns)

Semicircular

Bucha

Bipartido

Quatro partes

De Guia

De Escora

Verticais

1) Gibbs

2) Michell

3) Kingsbury

Horizontais

b) Rolamentos (antifrico)

Esferas

Rolos

Cilndricos (caso especial: agulha)

Cnicos

2. Lubrificao em Mancais de Deslizamentoa) Fatores que asseguram a lubrificao adequada

Traado simples e correto dos chanfros e ranhuras de distribuio.

O orifcio de introduo do leo deve ficar localizado no ponto de presso mnima.

No deve haver ranhuras e orifcios na parte de maior presso.

As ranhuras devem possibilitar a rpida distribuio do leo em todo o comprimento do mancal, evitar sua sada pelas extremidades e introduzi-lo na rea de mxima presso.

Ter ranhuras longitudinais, de seo semicircular, em toda extenso axial, sem atingir suas extremidades.

No possuir cantos vivos ou arestas cortantes nas superfcies.

Na rea de grande presso, usar ranhura auxiliar chanfrada, considerando o sentido de rotao do eixo.

Comprimento superior a 200 mm, deve ter mais de um orifcio de introduo de leo.

Mancais compostos devem ter as arestas chanfradas, terminando cerca de 12 mm das extremidades, para evitar fuga de leo.

b) Fatores de escolha da Viscosidade/Consistncia adequadas

Geometria do mancal (dimenses, dimetro, folga mancal / eixo).

Rotao do eixo.

Carga no mancal.

Temperatura de operao do mancal.

Condies ambientais (temperatura, umidade, poeira e contaminantes).

Mtodo de aplicao.

c) Lubrificao a graxa

Quando as condies mecnicas no impedirem a entrada de impurezas slidas.

Quando houver ocorrncia de gua (usar tambm leo composto).

Temperaturas muito elevadas.

Grandes cargas e rotaes baixas (menor que 50 rpm).

A aplicao feita por: copos graeiros, pistola, sistema centralizado ou em blocos.

d) Lubrificao a leo

A lubrificao pode ser feita da maneira hidrodinmica ou limtrofe.

Para a hidrodinmica, quando a lubrificao for contnua.

Para a limtrofe, quando a lubrificao for intermitente.

A aplicao na lubrificao hidrodinmica pode ser feita por: circulao, por banho, por anel ou por colar.

A aplicao na lubrificao limtrofe pode ser feita por: almotolia, copos conta-gotas, copos de mecha e copos de vareta.

e) Caractersticas do leo lubrificante

Quando a lubrificao for em regime contnuo, o leo deve possuir viscosidade adequada e boa resistncia oxidao.

Quando a lubrificao for em regime intermitente, o leo dever possuir boa tenacidade de pelcula.

Para a escolha do leo para os dois casos, contnuo e intermitente, as condies da velocidade do eixo e temperatura do mancal so importantssimas.

3. Lubrificao de Rolamentos

a) Fatores que asseguram a lubrificao adequada

A limpeza a primeira considerao para o bom funcionamento e longa durao em servio.

Nos rolamentos autocompensadores, usar somente a lubrificao a leo.

b) Lubrificao a graxa

Nos mancais de fcil acesso, a caixa pode ser aberta para se renovar ou completar.

Nas caixas bipartidas, retirar a parte superior.

Nas caixas inteirias, estas dispem de tampas laterais facilmente removveis.

Para grandes mancais ou elevadas velocidades do munho, necessitando de aplicaes mais freqentes, a caixa deve possuir bico graxeiro, para levar a graxa aplicada.

importante possuir vlvula de graxa, por ser um dispositivo til, permitindo a sada automtica de excesso de graxa, pois este altamente prejudicial.

Regra geral, a caixa deve ser cheia at um tero ou metade de seu espao livre com uma graxa de boa qualidade, possivelmente base de ltio.

Observaes:

1) As graxas de clcio, podem ser usadas sob temperaturas moderadas (mxima de 60C) e rotaes baixas.

2) A graxa de sdio, so adequadas para operarem sob condio isenta de umidade.

3) A graxa apresenta vantagem sobre o leo, por contribuir para a boa vedao da caixa. Os labirintos de vedao, devem ficar cheios de graxa.

4) Com qualquer graxa, as caixas devem ser cheias no mximo, at a metade de sua capacidade.

c) Lubrificao a leo

O nvel dentro da caixa dever ser mantido baixo, no excedendo ao centro do corpo rolante situado mais abaixo.

muito conveniente o emprego de um sistema circulatrio para o leo.

Em determinados casos, muito til, o uso de lubrificao por neblina.

A importncia da viscosidade apropriada, cresce com a elevao da rotao do eixo.

d) Vedaes

A limpeza a primeira considerao a ser observada para o bom funcionamento e longa durao em servio de rolamentos.

essencial que as caixas de rolamentos, possuam boa vedao.

e) Tipos de vedantes

Feltro em tiras ou anis, para lubrificao a graxa, embebido a quente (temp 70 - 80C), com 2 (duas) partes de leo mineral e 1 (uma) parte de sebo animal.

Anis de labirinto, apresentam vantagens nos casos de altas velocidades.

Para rolamentos lubrificados a leo, a vedao adquire maior importncia, pois o leo precisa ficar retido na caixa.

Empregam-se anis de feltro ou de labirinto, ou ainda, vedadores de borracha sinttica.

f) Intervalo de lubrificao

Para lubrificao a leo, so fundamentais, a temperatura de funcionamento e a possibilidade de contaminao proveniente do ambiente.

Sem poluio e com temperatura inferior a 50C, o leo pode ser trocado apenas uma vez por ano.

Para temperaturas em torno de 100C, o intervalo cai para cerca de 60 a 90 dias.

Para lubrificao graxa, so fundamentais alguns fatores, como a temperatura, intimamente correlacionada com a velocidade de rotao e a carga suportada.

Nos rolamentos, sujeitos a respingos de gua, a graxa substituda semanalmente, com a graxa sendo introduzida com a mquina em funcionamento, at sair pelas vedaes. Como a rotao baixa, no h inconveniente de se encher por completo a caixa.

A quantidade de graxa para a relubrificao, calculada por:

Q a quantidade de graxa em gramas.

D o dimetro externo do rolamento em mm.

B a largura do rolamento em mm.

B. ENGRENAGENS

So conjuntos, um par, no mnimo, de rodas dentadas, destinadas transmisso de movimento e potncia. A de menor nmero de dentes o pinho, e a de maior, a coroa.

So rgos de contato direto e movimento misto: rolamento e escorregamento. Sua finalidade transmitir movimento de rotao de um eixo para o outro, modificando a velocidade e permitindo transmitir potncias elevadas.

Engrenam externamente, quando distncia de seus eixos igual a soma de seus raios, e engrenam internamente, quando distncia dos eixos a diferena dos raios.

Classificao

a) Retas

Cilndricas Externas

Cilndricas Internas

Cremalheira

b) Helicoidais

Cilndricas

Espinha de peixe

c) Cnicas

Retas

Helicoidais

d) Hipides

e) Sem-fim

Obs.: Caso particular a Roda de Lanterna.

Sistema Planetrio de Engrenagens constitudo por uma engrenagem anular (roda dentada com dentes internos), um pinho central (sol) e diversas outras rodas dentadas (planetas).

Lubrificao de Engrenagens Fechadas

a) Lubrificao por Salpico.

b) Lubrificao por Circulao.

1) Sistema centralizado

2) Sistema individual

Na lubrificao por salpico, cuidado especial com o nvel de leo do reservatrio, se tiver baixo, resultara em distribuio deficiente e falta de lubrificao, se alto, provoca agitao excessiva consumindo fora e gerando calor, que influir na viscosidade do leo.

A lubrificao por circulao, o sistema fornecido por bombeamento e em alguns casos, providos de filtros para remover impurezas e manter limpo o leo.

A rapidez do deslizamento, impede o desalojamento do lubrificante.

Fatores que Influenciam a Lubrificao

1) Tipo de engrenagem

A presso nas engrenagens cilndricas e cnicas to brusca, que praticamente no h tempo para desalojar a pelcula de leo. A direo do deslocamento, age no sentido de criar uma cunha de leo.

Na engrenagem sem-fim, geralmente existe a lubrificao por camada limtrofe, o que exige um leo de alto poder lubrificante.

2) Rotao do Pinho

quanto maior velocidade do pinho, maiores sero as velocidades de deslizamento e rolamento em cada dente.

quando h amplo suprimento de leo, a velocidade ajuda a formao e manuteno da cunha de leo.

com altas velocidades, maior quantidade de leo levada para a rea de presso, sendo que para um tempo de desalojamento curto.

maior rotao do pinho, leo relativamente pouco viscoso.

menor rotao do pinho, maior a viscosidade do leo.

3) Grau de Reduo

reduo menor que 11:1, um nico redutor geralmente usado.

reduo maior que 11:1, empregar redutor mltiplo, sendo que neste caso o leo selecionado para satisfazer os requisitos do pinho de baixa rotao.

engrenagens sem-fim e hipides, no necessrio considerar o grau de reduo, pois o tipo de deslizamento nos dentes, fundamental para a formao do filme de leo.

4) Temperatura de Servio

Elevada, devido o calor gerado pelo atrito e pela agitao do leo.

nas cilndricas e cnicas, o aumento de aproximadamente 15C.

nas sem-fim, o aumento de cerca de 30C, em plena carga.

nas sem-fim e hipides em servios industriais, no devem exceder a 90 C.

nos veculos automotores, excedem sempre a 130 C.

5) Potncia

quanto maior for a presso, mais viscoso deve ser o leo, a fim de resistir ao de desalojamento e manter o filme de leo efetivo.

para presso leves, leo menos viscosidade mantm pelculas protetoras.

maior rea de contato, maior atrito, maior temperatura, maior calor gerado.

a perda, por atrito e por agitao do leo, se converte em calor.

os redutores maiores, so equipados com refrigeradores, pois transmitem maiores potncias com tendncia de funcionarem com temperaturas altas.

6) Natureza da Carga

se for uniforme, o torque e as presses sero uniformes, podendo se utilizado um leo de menor viscosidade.

se for intermitente, as presses sero mais elevadas, choques mais fortes tendem a romper as pelculas de leo, usar leo mais viscoso a fim de evitar a ruptura do filme.

servios em sobrecarga, provoca lubrificao limtrofe, com risco de desgaste excessivo, deve se usar leo com mxima tenacidade de pelcula.

condies EP, o desgaste inevitvel. Usar leo com caractersticas especiais, para evitar as micro-sodas, ocorrendo assim, um desgaste lento e suave.

7) Tipos de Acionamento

movimento uniforme, usar leo com menor viscosidade.

movimento alternativo, torque varivel, leo mais viscoso a fim de assegurar um filme mais eficiente.

8) Mtodos de Aplicao

Manual, usados em engrenagens expostas, de grande porte e baixa rotao. Aplicar composio betuminosa altamente adesiva, e aplicar com pincis, brocas ou esptulas. Em alguns casos usar gotejamento.

Banho de leo, com salpico, somente na parte inferior mergulhada no leo, 2 a 4cm de profundidade, ou at trs vezes a altura do dente. Atende diversos tipos de engrenagens encerradas em caixas, abrangendo extensa gama de velocidades, excetuando-se, apenas, as extremamente baixas ou altas.

Circulao sob presso, o melhor mtodo, para grandes velocidades. Aplica-se um jato de leo sobre o ponto em que os dentes engrenam, ou atravs de nvoa de leo. O sistema deve ser projetado, de tal forma que presso interna seja maior que a presso atmosfrica, para evitar a entrada de impurezas.

9) Contaminao

a gua do sistema de refrigerao pode entrar com contato com o leo ou mesmo a condensao da umidade do ar. Deve-se excluir a gua das caixas de engrenagens, pois forma emulso permanente no leo severamente oxidado, podendo causar desgaste nas engrenagens e mancais, dificultando a formao de um filme eficiente.

Escolha da Viscosidade

Para temperaturas menores que 65C, pode se usar leo mineral puro. conveniente, que contenham inibidores de oxidao.

Para temperaturas entre 65 e 90C, devem ser usados leos do tipo turbina ou para motor, que contenham inibidores contra corroso e oxidao.

Quando houver possibilidade de contaminao com gua, usar leo composto. Considerar a facilidade de oxidao, para temperaturas superiores a 65C.

Lubrificao de Engrenagens Abertas

Existem as parcialmente cobertas, para serem protegidas contra p e impurezas.

Funcionam sob condies limtrofes, sendo usado leo com alta adesividade, para que o desgaste seja reduzido ao mnimo.

Fatores que Influenciam a Lubrificao

1) Temperatura

o calor, diminui a viscosidade, reduzindo sua resistncia ao desalojamento.

temperaturas baixas, usar leo menos viscoso, para as altas, leos mais viscosos.

2) Mtodos de Aplicao

aplicado por meio de pincel, esptula ou almotolia.

no funcionamento, desejvel que o lubrificante seja adesivo e viscoso.

aplicado com pr-aquecimento ou solvente no inflamvel, por dispositivos conta-gotas ou por lubrificadores mecnicos.

3) Condies Ambientais

em ambiente limpo, o leo viscoso provoca uma lubrificao mais eficiente.

quando exposta a muito p ou outras impurezas, o leo pode formar depsitos duros nas razes dos dentes, que comprimidos tendem a afast-los, forando os mancais.

quando sujeita a contaminante, usar um graxa que no endurea, mas que se desaloje e caia, quando excessivamente contaminada (poeira, impurezas ou abrasivos).

4) Material de Engrenagem

pode-se encontrar engrenagens no metlicas, que devem funcionar a seco (madeira, couro cru ou baquelita).

outras de material no-metlicos, especialmente as de couro cru, podem empregar gua, leo solvel ou leo mineral puro.

C. SISTEMA HIDRULICO

Hidrulica a cincia que estuda as caractersticas fsicas dos lquidos em repouso ou em movimento. Nela, a energia potencial esttica e as energias cinticas e calorficas so dinmicas.

1. Diagrama de Circuitos Hidrulicos

a. Grficos, so usados em projetos.

b. Em Corte, contm informaes sobre a operao do sistema hidrulico.

c. Representativo, usados para realizar a disposio das tubulaes e conexes do sistema.

2. Componentes Bsicos

Reservatrio, serve para acondicionar o leo. Uma boa prtica dimensionar para trs vezes, no mnimo, o valor da vazo mxima do sistema.

Bombas Hidrulicas, so equipamentos destinados a converter energia mecnica em energia hidrulica.

Deslocamento Fixo, a relao de peas de seu mecanismo operacional constante.

Deslocamento Varivel, a relao de peas do seu mecanismo operacional varivel.

Bombas rotativas (engrenagem, lbulo, palheta e pisto).

Vlvulas, servem para controlar: presso, vazo e direo de fluxo do fluido hidrulico.

Controle de Presso

a) Segurana, proporciona proteo s sobrecargas.

b) Reduo, limita a presso menor que a presso de operao.

c) Seqncia, coordena a seqncia operacional entre dois ramais de um sistema.

Controle Direcional, para controlar a direo do fluxo, seus elementos so: pisto, esfera, carretel rotativo e deslizante.

Controle de Vazo

a) Gaveta

b) Globo

c) Agulha

Motores hidrulicos, so equipamentos utilizados para converter a energia mecnica em energia hidrulica. Como pontos bsicos de projeto temos, o deslocamento e o torque. Podem ser de: Engrenagem, Pisto ou Palheta.

Tubulaes e Conexes, so selecionados de acordo com a espessura da parede, do dimetro e do material.

Filtros, para remover a principal parte da sujeira e contaminantes do leo hidrulico.

Acumuladores, so usados como reservatrio de presso e ficam instalados depois da bomba hidrulica e antes do motor hidrulico.

3. Propriedades exigidas dos leos Hidrulicos

Funo das condies operacionais que lhe afetam:

a) Aquecimento, agitao e fatores que contribuem para ativar a oxidao.

b) Contaminao com impurezas, partculas metlicas, gua, ar e at mesmo, o leo lubrificante.

Estas funes compreendem:

a) Transmisso de presso e energia;

b) Vedao de vazamentos em rgo com folgas mnimas;

c) Reduo do desgaste e do atrito em mancais e entre superfcies de deslizamento, de bombas, vlvulas, cilindros, Tc;

d) Remoo do calor;

e) Remoo de impurezas, partculas de desgaste e outras;

f) Proteo de todas as superfcies contra ferrugem.

4. Caractersticas do leo Hidrulico

a. Viscosidade Adequada, a caracterstica mais crtica, pois o leo submetido permanentemente agitao na bomba e tubulaes.

A viscosidade no deve ultrapassar 4.000 SUS ou ser menor que 45 SUS, na faixa de temperatura operacional do sistema, que est em torno de 18C a 80C.

A lubrificao da bomba hidrulica dita a seleo da viscosidade do leo.

Alto IV, para suportar a larga faixa de temperatura em que operam.

b. Excelente Resistncia Oxidao, a estabilidade fundamental, pois permite que os leos operem por longos perodos de tempo sob severas condies.

calor proveniente da agitao e turbulncias pode causar sua deteriorao, provocando a formao de xidos, vernizes e lacas.

um leo bsico bem refinado e tratado retarda a oxidao e permite ao sistema hidrulico funcionar isento de formao de depsitos.

c. Boa Propriedade Antiferrugem, usar inibidores para proteo dos efeitos da corroso e da ferrugem. A umidade a maior causadora da corroso.

d. Boa Demulsibilidade, a gua e o leo formam uma emulso, que deve se separar rapidamente no reservatrio.

A contaminao com gua resultante de vazamento nos resfriadores do leo e da condensao da umidade atmosfrica.

leos que possuem excelente resistncia oxidao possuem boa capacidade de se separar da gua.

e. Boa Resistncia a Formao de Espuma, que se forma no reservatrio e se desloca atravs da bomba de suco. Inibidores so usados para reduzir a espuma, que um fenmeno superficial. Reservatrio bem projetado, o ar se livra rapidamente para fora.

f. Caractersticas de Aerao, causada na suco de entrada do leo.

ROTEIRO PRTICO

Bomba funcionando inadequadamente

a) A bomba hidrulica no injeta leo;

baixo nvel de leo no reservatrio;

obstruo no filtro de suco;

vazamento de ar no tubo de suco;

leo viscoso;

curso desregulado.

b) Falta de presso

falta de injeo de leo;

vlvula de alvio com funcionamento incorreto.

c) Rudo na bomba

obstruo no filtro de entrada;

obstruo do respiro;

leo viscoso;

alta rotao;

desgaste de peas;

formao de bolhas de ar.

d) Vazamento externo

desgaste da gaxeta do eixo.

e) Desgaste normal

partculas abrasivas;

viscosidade inadequada;

presso elevada.

Aquecimento do leo hidrulico

a) Mecanismos motores

desregulagem da vlvula de alvio;

viscosidade alta do leo;

funcionamento incorreto do refrigerador.

b) Condies operacionais

tubos sujos;

projeto incorreto dos elementos.

Motores hidrulicos funcionando inadequadamente

a) Rotao contrria;

ligao incorreta dos tubos.

b) Motor no desenvolve

bomba no fornece a necessria presso;

desalhinhamento.

Contaminantes no sistema hidrulico

solventes de limpeza, gua;

sujeira, areia e poeira;

graxa dos mancais das bombas;

partculas metlicas do desgaste;

partculas de ferrugem;

lama, goma, laca e verniz;

leo errado, leo de corte;

leo de lubrificao das guias.

A ESCOLHA DO FLUIDO HIDRULICO

O fluido deve ter caractersticas que atenda a todos os tipos de sistemas:

ser incompressvel;

ter baixo custo;

ser bom lubrificante;

no ser txico;

no ser inflamvel;

ser quimicamente estvel;

possuir elevado ndice de viscosidade;

ter baixo ponto de fluidez;

resistir ao cisalhamento;

ter boa demulsibilidade;

ter boa capacidade de dissipar calor;

no absorver ar;

no ser corrosivo;

ser capaz de proteger as superfcies metlicas;

possuir adequada viscosidade, para fluir facilmente.

5. Vazamentos

Interno, requerido para proporcionar a lubrificao dos pistes e peas mveis, mas seu excesso reduz a eficincia do controle de vazo.

Externo, resulta em uma perda de leo e ocorre atravs das conexes e outros elementos. Pode indicar negligncia na manuteno.

Pontos importantes para reduzir vazamentos externos

Usar juntas adequadas ao servio.

Minimizar o nmero de conexes.

Tornar todas as conexes acessveis manuteno.

Estudar problemas relativos vibrao.

6. Principais Fluidos Hidrulicos Empregados

leos Minerais so os mais utilizados.

Fluidos Sintticos, so compostos qumicos, tais como: steres, silicones e aromticos de elevado peso molecular.

Fluidos No-inflamveis, so as emulses de leo em gua e de glicol em gua e os fluidos no aquosos.

D. CORRENTES

De Rolos, so compostas de rodetes de mesmo tamanho montados em seqncia por meio de conexes de pinos.

Silenciosas, so compostas de uma srie de conexes com um perfil de dente de engrenagem usinado em um dos seus lados.

1) Utilizao

a) Refrigeradores de vages frigorficos;

b) Mquinas de fabricao de papel;

c) Acionadores de correias transportadoras ;

d) Equipamentos de perfurao de poos;

e) Elementos de mquinas;

f) Acionamento traseiro de caminhes;

g) Locomotivas industriais;

h) Transportadores.

2) Causas do Mau Funcionamento

Normalmente ocorre devido lubrificao deficiente ou por manuteno precria.

3) Lubrificao de Correntes Acionadoras

Lubrificao por gotejamento entre os conectores e os pinos de encaixe dos rodetes na parte inferior da corrente, imediatamente antes do engraxamento com a parte inferior da roda dentada acionada.

Mtodos de aplicao: processo manual (por almotolia), gotejo, banho e lubrificao forada.

4) Lubrificao de Correntes Abertas

A que oferece as maiores dificuldades, por estar exposta penetrao de partculas abrasivas que aderem ao filme lubrificante. Neste casos, aplicar excesso de lubrificante.

Usar leo econmico, o mais conveniente, em virtude de ser um processo considerado de perda total.

Em condies extremas de impurezas, conveniente operar o sistema sem lubrificao, sendo a corrente removida periodicamente e limpa. Para reinstal-la, colocar em banho por 24 horas em leo fino, deixar escorrer o excesso e limpar a parte externa da corrente.

E. ACOPLAMENTOS

Servem para interligar equipamentos rotativos:

Rgido, o mais elementar, composto por duas flanges ligadas por dois parafusos.

Flexvel

Sem lubrificao

Lubrificado (existe a possibilidade das partes deslizarem)

Por Flange Ranhurada

Por Junta Universal

1. Recomendaes para Lubrificao

Os flexveis lubrificveis, requerem leos ou graxas, com caractersticas especiais.

Mesmo tendo movimento entre superfcies de atrito, devido s velocidades elevadas, o lubrificante deve ter alta viscosidade para resistir ao deslocamento e ser suficientemente fluido para se deslocar entre as superfcies que estiverem em contato direto.

O lubrificante viscoso resiste ao deslocamento, produzindo um filme fluido que absorve em parte o efeito do choque causado pelo trabalho.

Caractersticas de extrema presso so requeridas, principalmente em acoplamentos de alta velocidade, em funo de suas condies de lubrificao limtrofe.

F. CABOS DE AO

So utilizados para finalidades diversas.

1. Utilizao

apoio de estrutura, para puxar cargas, etc.

2. Alteraes:

Corroso, causado por ataques cidos ou oxignio do ar, ou ambiente mido.

Fadiga, causado por esforos de flexo e/ou trao a que o cabo submetido.

Desgaste, causado por atrito entre os fios dos cabos.

a lubrificao vital ao funcionamento correto e ao prolongamento da vida til do cabo.

na fabricao, so lubrificados com um composto de petrolato e asfalto que se embebe a alma de cnhamo, o que protege at pouco tempo aps sua entrada em servio.

3. Fatores Considerados na Escolha do Lubrificante

a) Temperatura;

b) Umidade;

c) Corroso;

d) Limpeza;

e) Mtodo de aplicao;

f) Freqncia de aplicao;

g) Contaminao.

4. Mtodos de Aplicao

a. Por pincel ou despejamento de uma caneca

mtodo pouco eficaz, apresenta desperdcio do lubrificante.

deve ser aplicado no ponto em que o cabo de ao entra em contato com a roldana, durante o movimento do cabo.

b. Por imerso.

usado cabos horizontais ou com leve inclinao.

c. Lubrificador conta-gotas

usado um depsito isolado termicamente em ambiente provido de resistncia eltrica.

o produto deve ser mantido a temperatura uniforme, para facilitar seu fluxo.

o produto deve gotejar no ponto terico de interseo do dimetro vertical da roldana em que o cabo corre.

d. Lubrificador mecnico

o mais econmico, s funciona com o deslocamento do cabo.

nos cabos areos, usar anteparos para evitar que o vento desvie o gotejamento.

se necessrio, usar sistema de aquecimento, em funo do tipo de leo.

5. Limpeza do Cabo de Ao

o perodo para limpeza determinado pelo tipo de servio e local de instalao, para se remover as partculas abrasivas presentes ou crostas de sua superfcie.

os processos usados, dependem do grau de sujidade do cabo.

leo fino ou querosene, so usados para fazer a limpeza eficiente.

G. MOTORES ELTRICOS

a forma mais simples de transformar energia eltrica em mecnica.

A lubrificao correta dos mancais contribui para a boa performance de funcionamento e reduo ao mnimo das paradas de manuteno.

Carncia de lubrificao, o motor possui pequena folga entre o rotor e o estator, o desgaste dos mancais tira o rotor da posio concntrica na carcaa, podendo chegar a danificar ranhuras e enrolamentos.

Excesso de lubrificante prejudicial, podendo vazar dos mancais e depositar sobre os enrolamentos, comutador, porta-escovas e escovas. Pode ser evitado, pela aplicao da quantidade correta de lubrificante e pela manuteno adequada das juntas de vedao dos mancais.

1. Mancais dos Motores Eltricos

Mancais Planos, usar leo ao invs de graxa, sendo que a maioria lubrificada por anel. Em motores de grande porte usado sistema de circulao e, em alguns casos, existe um anel de lubrificao como segurana, para o caso de falha na bomba.

Rolamentos, so usados os de esfera e de rolos. As caixas podem ser projetadas tanto para leo como para graxa, estas ltima a mais usada, devido:

a) a graxa fica retida com mais facilidade;

b) possui boa propriedade seladora, que contribui para o bom rendimento das gaxetas, no deixando entrar sujeira nem umidade.

c) requer menos ateno, quando corretamente lubrificada.

Para a lubrificao a leo, se usa dois sistemas:

a) Banho de leo, o reservatrio formado na caixa do mancal e o nvel mantido at a metade do dimetro dos rolos.

b) Circulao, o leo continuamente bombeado para os rolos e outras partes, retornando ao reservatrio de recirculao.

2. Lubrificao dos Mancais dos Motores

a. Funes

1) Evitar ou reduzir o contato metal com metal, minimizando o atrito;

2) Proteger as superfcies dos mancais e outras superfcies internas contra corroso;

3) Ajudar na selagem dos mancais contra vazamento ou penetrao de contaminante.

b. Fatores que influem na escolha do lubrificante adequado

1) Temperatura de operao

em mancais de carcaa aberta, operando continuamente a plena carga, o aumento de temperatura normalmente 40C.

em mancais de carcaa blindada, servio contnuo, o aumento normal de 55C.

o desenvolvimento de isolamento eltrico, com maior resistncia ao calor, permite aos motores maiores temperaturas de operao.

em ambientes sem ventilao, o aumento da temperatura pode ser acima de 90C. Usar leo mais viscoso ou graxa que mantenha sua consistncia para assegura a formao do filme lubrificante.

em lugares desprotegidos e em baixas temperaturas, o atrito na partida pode ser elevado, se o leo no permanecer suficientemente fluido ou a graxa ficar muito consistente.

2) Rotao

geralmente esto na faixa de 60 a 3.600 rpm. Muitos so projetados para operar em velocidades variveis.

para altas rotaes, usar leo mais fino, para baixas rotaes, leo mais viscoso.

Rolamentos de altas rotaes graxa, necessitam de um lubrificante que faa o mnimo de atrito interno, a fim de evitar altas temperaturas operacionais.

3) Carga do Mancal

sob condies normais, os rolamentos suportam cargas moderadas.

cargas severas, causam desgaste excessivo, neste caso, os lubrificantes devem ter um aditivo melhorador de estabilidade de pelcula que minimiza o contato metlico, reduzindo o desgaste.

c. Lubrificao a Graxa

O uso de uma graxa de consistncia adequada oferece o mnimo de resistncia ao movimento.

Em altas rotaes necessrio limitar a quantidade de lubrificante que fica na trilha do rolamento, porque o atrito interno resultante causar temperaturas elevadas.

Na presena de gua, preciso que a graxa possua capacidade de proteger as superfcies do rolamento contra a ferrugem.

d. Lubrificao a leo

Os rolamentos ficam expostos s mesmas condies de oxidao, que a dos mancais planos. O leo deve resistir oxidao e a formao de depsitos, pois podem interferir na sua circulao.

A estabilidade oxidao essencial para o desempenho de longa vida dos mancais.

A viscosidade deve permitir que o leo tenha fcil distribuio nas superfcies do mancal e as lubrifique nas condies operacionais.

H. MOTO-REDUTORES

Os mancais e as engrenagens da caixa so normalmente l