lubrificação em equipamentos agriculas
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LubrificaçãoTRANSCRIPT
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1OS SISTEMAS DE LUBRIFICAO E OS LUBRIFICANTES NOS
EQUIPAMENTOS AGRCOLAS
1996
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2NDICE
1- Introduo ................................................................................................................1
2- Principais tipos de movimentos onde necessrio a lubrificao ...................................1
3- Os sistema de lubrificao .........................................................................................2
3.1- O carter .................................................................................................................4
3.2- A bomba de leo ....................................................................................................5
3.3- As condutas de leo ...............................................................................................5
3.4- As vlvulas de regulao .........................................................................................6
3.5- Os filtros ...............................................................................................................6
3.5.1- Filtros de papel ...................................................................................................9
3.5.2- Filtros centrfugos ................................................................................................10
3.5.3- Filtros magnticos. ..............................................................................................10
3.6- O permutador de calor ............................................................................................10
3.7- Os orgos de controlo e de segurana .....................................................................11
4- Os sistemas de lubrificao dos motores a dois tempos ..............................................12
4.1- Lubrificao com mistura prvia de leo ...................................................................12
4.2- Lubrificao com circuito de leo separado ...............................................................13
5- Os lubrificantes .........................................................................................................14
5.1 - Atrito e lubrificao ................................................................................................15
5.1.1 - Atrito indirecto perfeito (viscoso) ..........................................................................15
5.1.2 - Atrito indirecto imperfeito (untuoso) ......................................................................17
5.2 - Propriedades genricas dos lubrificantes .................................................................18
5.2.1- Grau e ndice de viscosidade ................................................................................19
5.2.2- Ponto de inflamao ............................................................................................21
5.2.3- Ponto de congelao ...........................................................................................22
5.3- Aditivos .................................................................................................................22
5.4 - Lubrificantes para motores de quatro tempos ............................................................24
5.4.1 - Classificao com base na viscosidade ................................................................24
5.4.2 - Classificao com base nas condies de servio .................................................28
5.4.2.1- Classificao A.P.I. ..........................................................................................28
5.4.2.2- Classificao C.C.M.C. .....................................................................................29
5.4.2.3- Classificao MIL-L do exrcito americano ..........................................................30
5.4.3- Equivalncia entre as classificaes .....................................................................31
5.5- leos para motores a gasolina a dois tempos ...........................................................32
5.6 - Lubrificantes para transmisses mecnicas ............................................................32
5.6.1 - Classificao segundo a viscosidade ....................................................................33
5.6.2 - Classificao com base nas condies de servio .................................................35
5.6.2.1- Classificao A.P.I. de servio ...........................................................................35
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35.6.2.2- Especificaes militares (MIL-L do exrcito americano) ........................................36
5.7- Lubrificantes pra transmisses hidrulicas ................................................................36
5.7.1- Caractersticas dos leos hidrulicos ....................................................................36
5.7.1.1- Viscosidade .....................................................................................................37
5.7.1.2- Compressibilidade ............................................................................................37
5.7.1.3- Solubilidade no ar .............................................................................................37
5.7.1.4- Caractersticas anti-espuma ..............................................................................37
5.7.1.5- resistncia oxidao .......................................................................................37
5.7.2- leos para transmisses hidrocinticas ................................................................38
5.7.3- leos para transmisses hidrostticas ..................................................................38
5.8- leos multifuncionais .............................................................................................40
6 - Massas lubrificantes ................................................................................................40
6.1- Consistncia ..........................................................................................................42
6.2- Ponto de gota ........................................................................................................43
6.3- Resistncia oxidao ...........................................................................................43
6.4- Propriedades anti-ferrugem ......................................................................................43
7- Aspectos particulares de lubrificao nos motores de combusto interna........................43
7.1 - Condi es de lubrificao .....................................................................................44
7.2 - Caractersticas dos lubrificantes .............................................................................45
8- Manuteno do sistema de lubrificao .......................................................................46
Bibliografia ...................................................................................................................48
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41- Introduo
A presena de um circuito de lubrificao prende-se com a necessidade que h de reduzir o
atrito entre duas peas que tm movimento relativo e que exercem, entre si, determinada carga. Mesmo
as superfcies que aparentam um aspecto perfeitamente polido tm rugosidades que, caso no
houvesse lubrificao, entrariam em contacto durante o movimento, aumentando o atrito. A intensidade
deste dependeria da presso de contacto entre as superfcies e da sua velocidade relativa, o que
conduziria libertao de calor das peas, sua dilatao e, consequente, aumento da presso de
contacto e sua fuso ("gripagem").
Assim, para diminuir o atrito entre os diferentes elementos em movimento, o que diminui as
perdas mecnicas e contribui para preservar o rendimento do motor, fundamental a presena de um
sistema de lubrificao, que interponha entre as superfcies uma fina camada de leo que evite o
contacto de metal sobre metal. O termo lubrificar deriva do latim lubrificare que significa escorregar.
Para alm da lubrificao o leo contribui para:
- a estanquecidade entre as vrias peas, especialmente entre o cilindro e os segmentos;
- a refrigerao do motor;
- a limpeza, pela remoo de impurezas que resultam da aspirao do ar e das limalhas que se
desprendem das peas, especialmente na fase de rodagem;
- proteco contra a corroso;
- a diminuio do rudo, pois funciona como amortecedor entre as peas.
2- Principais tipos de movimentos onde necessrio a lubrificao
A presena de lubrificao necessria entre as peas que tm movimento, nomeadamente
nas que apresentam:
- movimento circular contnuo;
- movimento circular alternativo;
- movimento rectilneo alternativo
O movimento circular contnuo verifica-se nos apoios das rvores de cames e cambota, em que
a lubrificao facilmente efectuada; esta mais difcil no caso das chumaceiras que esto sujeitas a
presses bastante elevadas, pois, nos motores de ciclo Diesel as presses so de 700 e 900 kg,
conforme so motores atmosfricos ou sobrealimentados.
O movimento circular alternativo verifica-se no contacto do eixo do mbolo com o p da biela,
sendo a presso a que estas peas esto sujeitas semelhante das chumaceiras.
O movimento rectilneo alternativo d-se na deslocao das vlvulas e dos mbolos; neste caso
a presso relativamente baixa mas a superfcie de contacto e a velocidade relativa das peas
bastante grande.
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53- Os sistemas de lubrificao dos motores a quatro tempos
A constituio do sistema de lubrificao depende da forma como esta se faz, sendo, nos
motores mais pequenos e nos mais antigos, assegurada pela projeco de leo efectuada por uma
espcie de colheres existentes no topo da cabea das bielas, ou por um rotor. As colheres, quando da
rotao da cambota, mergulham no leo do carter, projectando-o sobre os mbolos, cilindros, rvore de
cames, etc., sendo depois conduzido, por escorregamento, por umas caleiras, para as chumaceiras;
este tipo de lubrificao designado por lubrificao por chapinhagem e a efectuada pelos rotores
por lubrificao por asperso.
Figura 1- Lubrificao por chapinhagem e asperso de leo1- Colher 2- leo 3- leo 4- RotorFonte: CEMAGREF (1989)
Nos motores mais recentes a lubrificao dos diferentes orgos obtida conferindo ao leo uma
dada presso sendo conduzido por condutas para os diferentes locais; a presso necessria para
assegurar a circulao do leo atravs das condutas, para vencer as perdas de carga resultantes do seu
escoamento e para penetrar entre as peas que exercem uma dada presso entre si; este tipo de
lubrificao designado por lubrificao sob presso ou lubrificao forada.
A lubrificao e a refrigerao das paredes dos cilindros so obtidas por projeco do leo dos
moentes da cambota ou por projeco de leo atravs de injectores.
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6A BFigura 2- Lubrificao e refrigerao das paredes dos cilindros por projeco do leo dos moentes dacambota (A) e por um injector alimentado pela canalizao que atravessa a cambota (B).A: 1- mbolo 2- Camisa 3- Biela 4- CambotaB: 1- mbolo 2- Eixo do mbolo 3- Biela 4- Injector de leo 5- CambotaFonte: CNEEMA (1978)
O leo armazenado num carter colocado na parte inferior do motor, de onde uma bomba de
leo o aspira e envia, atravs de vrias condutas, para os pontos de lubrificao. Integrado no circuito de
lubrificao encontram-se tambm vlvulas de descarga, filtros, um manmetro e, eventualmente, um
permutador de calor.
Figura 3- Circuito de lubrificao de um motor com um filtro montado em srie (full-flow).1- Eixo dos balanceiros 2- Manmetro 3- Filtro 4- rvore de cames 5- Cambota 6- Vlvula de descarga 7-Bomba de leo 8- Carter de leoFonte: CNEEMA (1978)
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73.1- O carter
O carter, fabricado em ao ou alumnio, o reservatrio onde se acumula o leo, sendo a sua
capacidade funo das caractersticas do motor; a sua capacidade no deve ser inferior a 0.1 l/cv, o
que, para um dbito mnimo de 0.5 l/cv, implica que o volume total de leo seja bombeado de 12 em 12
segundos (Deterre, 1984).
O carter, que deve ser um reservatrio estanque, por forma a evitar perdas de leo e a entrada
de impurezas, tem na sua parte inferior um bujo, para remoo do leo, e vrias palhetas na sua
periferia, para aumentar a superfcie de contacto com o ar exterior, o que facilita o seu arrefecimento por
radiao. Nos equipamentos que funcionam em declives acentuados o carter deve apresentar um
compartimento interior, onde se encontra a conduta de aspirao, que esteja sempre parcialmente
cheio, para que a alimentao nunca seja interrompida; h determinados motores em que o carter
seco estando o leo armazenado num reservatrio separado.
Considerando as variaes de volume de ar no interior do carter, resultantes, fundamentalmente,
da passagem de gases do interior dos cilindros, que provocam aumentos de presso que podem originar
fugas de leo ao nvel das chumaceiras, necessrio assegurar a sua ventilao. Para alm destes
riscos, a "respirao" do carter implica a entrada de gases carregados de vapor de gua e de impurezas
resultantes da combusto, que poluem o leo.
Assim, para se assegurar a remoo dos gases fundamental que o carter seja ventilado para
o que necessrio a presena de duas ligaes, uma para a entrada de ar fresco e outra para
evacuao dos gases. A entrada de ar , normalmente, feita atravs do bujo de enchimento do carter,
ou por uma abertura, na tampa das vlvulas, que deve ter um filtro para evitar a introduo de impurezas.
A sada do ar e vapores feita por uma conduta exterior ou por reaspirao ao nvel do colector de
admisso, que assegura tambm a circulao do ar.
3.2- A bomba de leo
A bomba de leo aspira o leo do carter atravs de uma conduta que tem na extremidade um
filtro de rede metlica que retm as impurezas de maior dimenso. O dbito da bomba, que funo da
potncia do motor, deve permitir, logo que o motor comea a funcionar, alimentar todos os pontos de
lubrificao, quaisquer que seja a viscosidade do leo e o regime do motor. As bombas de leo
utilizadas nos sistemas de lubrificao so volumtricas, ou seja, o volume de leo em cada rotao
mantem-se constante, dependendo o seu dbito da dimenso e regime da bomba; o dbito
independente das contra-presses ao nvel do circuito.
As bombas de leo so, geralmente, de carretos e atingem regimes bastante elevados pois no
tm vlvulas de admisso ou de sada. Neste tipo de bomba o dbito depende do regime de
funcionamento e as fugas da viscosidade do leo e da sua temperatura; as fugas devem ser mnimas
para se evitar a entrada de ar para o circuito. A presso conferida ao leo varia em funo da sua
viscosidade e da resistncia ao escoamento; nas chumaceiras a resistncia ao escoamento depende do
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8binrio motor e do seu regime e nos moentes, onde se liga a cabea das bielas, estes actuam como
"bombas centrfugas" alterando a circulao do leo e, portanto, a resistncia ao escoamento.
A velocidade imprimida ao leo dada por estas bombas no deve ser muito alta para se evitarem
contra-presses no sistema, nem muito baixa para que a lubrificao se faa logo que o motor se pe
em funcionamento. Segundo Deterre (1984), a velocidade do leo de 4 m/s, sendo o binrio
necessrio para o seu accionamento, quando o motor est frio, de 10 vezes o binrio nominal do
motor. O perodo a seguir ao arranque a frio aquele em que o desgaste maior.
3.3- As condutas de leo
As condutas de leo, que podem ser exteriores ao motor ou feitas em determinadas peas
deste, devem ter um dimetro que permita o escoamento do leo com o mnimo de perdas de carga e
riscos de entupimento e uma alimentao rpida dos pontos a lubrificar. As condutas exteriores so
fabricadas em cobre ou ao, e fixas por forma a evitar trepidaes; as interiores so perfuradas no bloco
motor e na cambota.
3.4- As vlvulas de regulao
As vlvulas de regulao ou de descarga permitem regular o dbito e presso do circuito de
leo; a presso varia segundo o quadrado do regime, ou seja, quando este aumenta duas vezes a
presso aumenta quatro, o que faz com que a sua variao seja muito grande. Como necessrio uma
presso bastante alta a baixos regimes, quando estes so elevados a presso atinge valores que podem
provocar rupturas nas condutas, filtros ou perdas significativas de potncia.
Assim, para se evitarem os problemas referidos, quando a presso atinge valores de 3 - 5 bar,
as vlvulas deixam passar o leo para um circuito de retorno; o volume deste leo pode chegar a
representar cerca de 75% do dbito da bomba (Deterre, 1984). Estas vlvulas so geralmente
constitudas por uma esfera, que se mantm na sua sede pela presso de uma mola, mas que se abre
quando a presso do leo suficiente para a comprimir.
3.5- Os filtros
Os filtros de leo tm como funo reter as impurezas que podem ser:
- metais provenientes do desgaste do motor;
- slica resultante da fundio de peas (bloco motor) ou aspiradas do ar e no retidas pelos filtros
de ar;
- impurezas diversas que penetram pelo orifcio de enchimento do carter ou pela admisso do ar;
- resduos resultantes da combusto, de fugas do sistema de refrigerao por gua, ou dos
permutadores de calor, etc.
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9A capacidade dos filtros deve ser suficientemente pequena para se encherem rapidamente
quando da sua substituio, mas sem originar perdas de carga importantes; a presena dos filtros
provoca perdas de carga variveis conforme a sua constituio, dbito de leo e sua viscosidade.
Considerando a forma como os filtros so montados no circuito tem-se:
- filtros em derivao;
- filtros em srie.
Quando os filtros esto colocados em derivao (paralelo), existem duas alternativas para o
trajecto do leo, uma que conduz o leo para os pontos de lubrificao e outra que o conduz para o
carter atravs do filtro. O volume de leo que passa no filtro representa cerca de 5 - 10% do leo do
circuito, o que implica que uma partcula possa circular entre 10 - 20 vezes sem ser filtrada. Atendendo
a este tipo de limitao as bombas utilizadas apresentam um dbito relativamente elevado.
Figura 4- Circuito de lubrificao com o filtro montado em paralelo.1- Chumaceira a lubrificar 2- Manmetro 3- Filtro 4- Vlvula de descarga 5- Bomba de leoa- leo filtrado b- leo no filtradoFonte: TMA 820 (1984)
Nos circuitos de lubrificao com os filtros em srie, tambm designados por circuitos de
lubrificao de dbito total, todo o leo proveniente da bomba filtrado antes de atingir os orgos a
lubrificar, pelo que a superfcie filtrante bastante elevada. Nestes circuitos, e no caso de obstruo do
filtro, este cria uma perda de carga que provoca a abertura da vlvula de descarga, sendo o leo
conduzido para o carter sem ser filtrado. Para evitar esta situao utiliza-se uma vlvula de derivao
("by-pass"), regulada para uma presso inferior vlvula de descarga, que permite conduzir o leo para
os diferentes pontos sem passar pelo filtro; esta situao pode-se verificar, tambm, quando o leo est
frio, em que as perdas de carga ao nvel do filtro so grandes. A passagem do leo atravs da vlvula de
derivao, como resultado da obstruo do elemento filtrante, implica um desgaste do motor superior,
em cerca de 30 vezes, ao desgaste verificado em condies normais de funcionamento (Deterre, 1984).
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Figura 5- Circuito de lubrificao com o filtro montado em srie.1- Chumaceira a lubrificar 2- Vlvula de derivao 3- Filtro 4- Vlvula de descarga 5- Bomba de leo a-leo filtrado b- leo no filtradoFonte: TMA 820 (1984)
A escolha entre a montagem dos filtros em paralelo ou srie, ou seja, entre uma filtrao parcial
ou total, nem sempre fcil, pelo que a tendncia para se utilizarem as duas solues. A porosidade
dos filtros montados em srie , para se diminurem as perdas de carga, de 40 m, pelo que as
partculas de 10 m, que j provocam um desgaste importante, no so retidas; esta soluo deve ser
complementada com um filtro em paralelo, que tem uma malha suficientemente apertada para reter as
impurezas com aquela dimenso.
Ensaios efectuados por uma marca conhecida de filtros para testar as diferentes solues de
montagem, deram os resultados apresentados na figura 6.
Figura 6- Comparao entre os desgastes (%) observados em diferentes partes do motor comdiferentes tipos de montagem de filtros.1- Camisas 2- Casquilhos da cambota 3- Casquilhos da biela 4- mbolosA- Sem filtros B- Filtros montados em paralelo C- Filtros montados em srieFonte: TMA N 822 (1984)
Atendendo s caractersticas dos filtros estes so identificados em funo de vrios aspectos,
nomeadamente:
- dimenso e natureza das partculas a reter;
- caractersticas do leo, especialmente a viscosidade a quente e frio;
- nvel de filtrao a obter, que funo da tecnologia do motor, do tipo de admisso, das perdas
de carga admissveis na passagem do filtro, o tipo de circuito adoptado (srie ou paralelo), etc.;
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- condies de utilizao;
- periocidade das manutenes;
- potncia do motor;
- dbito da bomba;
- etc.
Assim, e considerando os aspectos enunciados, os filtros podem ser divididos em:
- filtros de papel;
- filtros centrfugos;
- filtros magnticos.
3.5.1- Filtros de papel
Os filtros de papel so caracterizados por o elemento filtrante (cartucho) ser constitudo por
papel impregnado de resina, em que a superfcie de filtrao proporcional ao seu dbito, e por uma
armadura metlica perfurada envolvente. O elemento filtrante pode ser substituvel (filtro com elemento
filtrante substituvel) ou formar um conjunto com o corpo do filtro (filtro de leo monobloco), que se
enrosca directamente no bloco motor. No primeiro caso apenas o elemento substituvel e no segundo
todo o conjunto.
Figura 7- Representao de um corte de um filtro com elementofiltrante substituvel (A) e de um filtro de leo monoblocoA:1- Vlvula de derivao 2- Entrada de leo 3- Sada de leo 4-Corpo do filtro 5- Juntas 6- Papel filtrante 7- Armadurasmetlicas 8- Campanuda 9- Elemento filtrante 10- Mola 11-Parafuso de fixao B: 1- Bloco motor 2- Elemento filtrante
monobloco 3- Vlvula de derivao 4- Sada do leo para as diferentes partes do motor 5- Papel filtrante6- Rosca 7- Junta do filtro 8- Chegada de leoFonte: CNEEMA (1978)
No seu trajecto o leo entra pela periferia e sai pelo centro do cartucho, ou seja, circula do
exterior para o interior do filtro. entrada deste existe uma vlvula anti-retorno que evita que o leo
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regresse bomba quando o cartucho est colocado a um nvel elevado e com o orifcio de entrada de
leo para baixo. Os cartuchos filtrantes so submetidos a vrios tipos de testes tendo em considerao
os seguintes aspectos:
- presso a que pode ser sujeito o elemento filtrante e a carcaa (campnula);
- variaes bruscas (pulsaes) de presso;
- vibraes, especialmente nas zonas de ligao do cartucho carcaa;
- da estanquecidade da vlvula anti-retorno;
- a filtragem dos aditivos do leo;
- a progressividade da abertura da vlvula de segurana do filtro;
- a resistncia do papel temperatura, fogo e humidade.
3.5.2- Filtros centrfugos
Os filtros centrfugos utilizam a velocidade de circulao do leo e a forma da trajectria do
fludo para, a partir da massa das impurezas, fazer a sua separao do leo. Estes filtros so de dois
tipos, os giratrios e os fixos.
Figura 8- Representao de um conjunto de dois filtros centrfugos, umdo tipo giratrio e outro do tipo fixo.A- Filtro centrfugo giratrio B- Filtro centrfugo fixo1- Cuba rotativa 2- Pulverizador 3- Sada de leo do filtro giratrio 4-Sada de leo do filtro fixo para o circuito 5- Entrada de leo 6-Separao das partculas em suspenso no leoFonte: TMA N 822 (1984)
Os filtros giratrios tm uma cuba, cheia de leo, que gira
como reaco ao dbito de leo que sai a grande velocidade de dois
pulverizadores diametralmente opostos; o regime da cuba depende do
dimetro dos orifcios dos pulverizadores e da sua distncia assim
como da viscosidade e temperatura do leo. Como resultado do
movimento da cuba as impurezas do leo so centrifugadas, ficando
"coladas" sua parede, saindo o leo filtrado pelos pulverizadores.
Os filtros centrfugos fixos, do tipo ciclone, tm um corpo em
forma de cone invertido ao qual chega o leo, segundo uma trajectria
tangencial, saindo filtrado pela parte superior central; o movimento de
rotao a que o leo sujeito obriga deposio das impurezas no
fundo do corpo.
Como se pode observar na figura 8, as duas solues anteriores podem ser utilizadas ao
mesmo tempo, pois o leo filtrado proveniente do filtro fixo vai para o circuito de lubrificao e o que
contem impurezas conduzido para o giratrio para ser filtrado.
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3.5.3- Filtros magnticos.
Os filtros magnticos apresentam vrios discos magnetizadas que atraem as partculas
metlicas em suspenso no leo.
3.6- O permutador de calor
Os permutadores de calor so, normalmente, utilizados nos motores de grande potncia, ou
nos motores em que a refrigerao do leo insuficiente, e tm como funo dissipar o calor absorvido
pelo leo durante o seu trajecto no circuito de lubrificao; os permutadores so fundamentais nos
motores sobrealimentados devido existncia de partes do motor com temperaturas muito elevadas.
Nos motores mais rotativos dos tractores (2200 - 2500 rpm) o leo motor atinge temperaturas de
100 oC, podendo mesmo, em condies desfavorveis, chegar aos 140 oC, o que favorece a sua
oxidao devido ao contacto com o ar e vapor de gua resultantes da combusto e acidificao com os
produtos cidos, resultantes da combusto imcompleta do gasleo e da formao de compostos
oxigenados de enxofre e azoto.
Relativamente sua colocao no motor pode ser interior ou exterior, sendo a sua constituio
baseada num conjunto de tubos colocados num carter, no interior do qual circula o lquido de
refrigerao que aquece em contacto com o leo, sendo depois o calor dissipado no radiador.
Considerando a posio relativamente ao circuito de lubrificao, os permutadores podem ser
montados em paralelo (derivao) ou em srie. No primeiro caso, o permutador alimentado atravs de
um termstato que evita que o leo o atravesse quando a sua temperatura seja baixa; o permutador s
atravessado pelo leo quando este atinge os 70 oC. Esta situao evita perdas de carga elevadas pois,
por exemplo, a perda de carga de 0.1 bar originada num permutador quando o leo est a 80 oC, sobe
para os 8 bar quando a temperatura baixa para 0 oC.
Quando o permutador est montado em srie atravessado pelo leo, mesmo quando este est
frio; neste caso, o lquido de refrigerao que aquece mais rapidamente que o leo faz com que este
atinja mais depressa a temperatura de funcionamento. Neste tipo de montagem, e na situao em que a
gua aquece o leo, o filtro de leo deve estar colocado depois do permutador, para que a temperatura
daquele seja a mais alta possvel, diminuindo-se assim as perdas de carga; na situao contrria, ou
seja, quando a gua refrigera o leo, o filtro deve estar antes do permutador.
Nos motores refrigerados a ar a presena dos permutadores mais importante que nos motores
refrigerados a gua, sendo naqueles casos a perda de calor verificada num radiador ar-leo.
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Figura 9- Circuito de lubrificao com permutador de calor de um motor refrigerado por ar.1- Corrente de ar proveniente da turbina 2- Sada de leo 3- Bomba de leo 4- Radiador do leo 5-Vlvula de descarga 6- Filtro de leo 7- Filtro de rede metlica 8- Carter do leoFonte: CNEEMA (1978)
3.7- Os orgos de controlo e de segurana
Os orgos de controlo e de segurana permitem ao operador conhecer o estado de
funcionamento do sistema de lubrificao e indicar o aparecimento de qualquer anomalia.
O primeiro elemento de controlo a vareta do leo onde se encontra gravado o "mn" e o "mx"
ou seja, o nvel mnimo e mximo que o leo deve ter no carter.
Outro elemento o indicador de presso que pode ser um manmetro ou um avisador luminoso.
O manmetro, que pode ser mecnico ou elctrico, indica o valor da presso do leo na conduta
principal do bloco; os manmetros mecnicos (clssicos) tm uma pea deformvel em funo da
presso do leo, que est ligada a uma agulha de leitura; o sistema elctrico constitudo por um
captor que transforma a presso do leo num sinal elctrico, que transmitido a um receptor, colocado
no painel de controlo, que converte esse sinal numa indicao visual.
O avisador luminoso compreende um captor calibrado com um dado valor, semelhante a um
interruptor, que accionado pela presso do leo; se a presso desce para alm de um valor mnimo, o
interruptor fecha-se deixando passar corrente elctrica que acende uma lmpada colocada no painel de
instrumentos.
4- Os sistemas de lubrificao dos motores a dois tempos a gasolina
A lubrificao dos motores a dois tempos pode ser feita misturando leo ao combustvel ou
utilizando um circuito de leo separado.
4.1- Lubrificao com mistura prvia de leo
Este tipo de lubrificao implica que haja uma mistura prvia de leo com o combustvel, 2 a 5
% de leo, e que este esteja perfeitamentee misturado com aquele e que conserve as suas
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caractersticas; considerando que o leo aumenta o teor de resduos carbonosos h tendncia para
utilizar concentraes baixas ( 2 - 3 %), devendo, nestes casos, preparar muito bem a mistura, utlizar
leos prprios para esse feito e ter em ateno a refrigerao do motor.
Figura 10- Lubrificao de um motor a dois tempos em que o leo misturado com a gasolina1- Deposio do leo 2- Entrada de gasolina + leoFonte: CEMAGREF (1989)
4.2- Lubrificao com circuito de leo separado
Os motores em que a lubrificao efectuada com um circuito de leo separado utilizam
gasolina normal ou super sendo a mistura feita no colector de admisso.
Figura 11- Lubrificao de um motor com circuito de leo separado1- Comando do combustvel e leo 2- Comando do dbito de leo 3- Difusor do leo 4- Reservatrio doleo 5- Ar 6- Gasolina 7- Bomba de leo 8- DoseadorFonte: CEMAGREF (1989)
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5- Os lubrificantes
Se por um lado o mundo em que vivemos no podia subsistir sem a existncia dos fenmenos
de atrito, de tal forma a estabilidade dos materiais, ou a possibilidade de movimentos controlados, dele
dependem, por outro lado no se pode conceber o funcionamento de nenhuma mquina, desde o mais
minsculo mecanismo ao maior tractor de centenas de cavalos de potncia, sem se admitir a existncia
de meios para reduzir o atrito, isto , de lubrificao.
Os lubrificantes so, portanto, elementos vitais e indispensveis ao funcionamento das
mquinas, sendo a lubrificao um problema universal no campo da tcnica e, mais do que isso, um
problema permanente.
Alm da funo primria de reduzir as foras de atrito ou resistncias parasitas o lubrificante
pode desempenhar simultaneamente outras funes igualmente importantes, tais como:
- combater o desgaste e a corroso dos orgos das mquinas;
- participar no equilbrio trmico do sistema;
- contribuir para a obteno da estanquecidade de gases ou lquidos;
- transporte das impurezas e detritos resultantes do trabalho da mquina por meio da sua
circulao e reteno nos sistemas de filtragem.
Do conjunto destas funes resulta como efeito da tcnica de lubrificao:
- economia da fora motriz;
- maior perfeio na qualidade dos produtos acabados (manufacturas) ou de servios prestados
(transportes);
- reduo dos perodos de imobilizao no produtiva (menor durao e frequncia de perodos
de paragem para manuteno das mquinas);
- reduo das verbas de amortizao (maior durao das mquinas).
Desde que os sistemas de lubrificao sejam convenientemente estudados e os lubrificantes
criteriosamente escolhidos, pode-se tudo resumir num nico resultado:
- menores preos e maior produtividade da mquina.
Alm da lubrificao propriamente dita, os leos minerais da famlia dos lubrificantes, so
utilizados para outros fins, tais como:
- fludos hidrulicos em sistemas de transporte de energia (transmisses ou telecomandos);
- tratamentos trmicos de metais;
- dielctricos e refrigeradores em aparelhagem elctrica (transformadores, disparadores
automticos, etc.);
-
17
- meios de suspenso de poeira e impurezas (filtros de ar) ou como absorventes.
5.1 - Atrito e lubrificao
Pode-se definir atrito como a resistncia que se ope ao movimento relativo de duas superfcies,
real ou virtualmente em contacto.
Quando duas superfcies comprimidas uma contra a outra so animadas de um movimento
relativo de translao desenvolve-se, em cada uma delas, foras tangenciais ou de atrito que se opem
ao movimento e que, de um modo geral, se procuram reduzir ao mnimo. Estas resistncias que se
opem ao movimento provocam o desgaste das superfcies e absorvem uma quantidade substancial de
energia, quase integralmente transformada em calor e irremediavelmente perdida.
Quando entre as superfcies em movimento relativo no h interposio de lubrificante diz-se
que o atrito seco ou directo, obedecendo ento o fenmeno s leis de Coulombs.
Quando, pelo contrrio, se interpe um lubrificante entre as superfcies em movimento relativo,
diz-se que o atrito indirecto. O lubrificante em parte adsorvido pelas superfcies em contacto dando
origem formao de uma pelcula de grande tenacidade.
Se a folga existente entre as duas superfcies extremamente pequena, a pelcula formada
pode-se considerar como constituda unicamente por molculas adsorvidas e diz-se que o atrito
indirecto untuoso ou imperfeito. Se a folga permite a existncia ou formao de uma camada
lubrificante com espessuras mnimas, da ordem de grandeza dos dcimos ou centsimos de milmetro,
tem lugar um atrito viscoso, perfeito ou hidrodinmico; este escorregamento, que no se distingue de
outras formas de escorregamento lquido em regime laminar, obedece s leis da hidrodinmica.
5.1.1 - Atrito indirecto perfeito (viscoso)
A teoria hidrodinmica de lubrificao, isto , quando a lubrificao envolve a separao
completa de superfcies em movimento relativo por interposio de uma camada de lubrificante, pode ser
facilmente compreendida considerando o mecanismo da formao da camada no caso de um moente e
respectiva chumaceira, ou seja, o caso de duas superfcies cilndricas.
A figura 12 mostra esquematicamente um moente (M) em repouso sobre uma chumaceira (C),
sendo (F) a folga entre estes dois orgos. A folga necessria para permitir a formao da cunha de
leo que vai servir de apoio ao moente; a sua representao est muito exagerada na figura 12 para
maior clareza. Na representao feita supe-se a carga vertical tal como indicado pela seta pois, em
repouso, todo o lubrificante foi expulso da zona de assentamento.
Quando se inicia a rotao, com o espao de folga repleto de leo, o moente tem, numa
primeira fase, tendncia a rolar sobre a superfcie da chumaceira e assumir a posio indicada na figura
13, devido a tratar-se de atrito seco e ser menor no caso de rolamento do que no de escorregamento.
-
18
Figura 12 Figura 13Fonte: Shell (1956)
A excentricidade que ento se verifica tende a obrigar o moente a voltar posio primitiva,
embora a folga na zona de assentamento esteja agora preenchida com leo.
Com o movimento de rotao o leo comea a ser arrastado pelo moente e a ser comprimido na
zona de carga da figura 13 at que se cria uma presso hidrulica suficiente para provocar a separao
dos orgos que assumem a posio indicada na figura 14. Como, no entanto, do lado esquerdo existe
uma zona de compresso e do lado direito uma zona de depresso a posio de equilbrio final ser a
indicada na figura 15.
Figura 14 Figura 15C- Chumaceira F- Folga M-MoenteFonte: Shell (1956)
Em regime de funcionamento o diagrama de presses apresentar a forma indicada na figura
16, sendo de notar a existncia de uma pequena zona de depresso que vai condicionar a alimentao
do leo.
-
19
Nestas condies poder-se- afirmar que a resistncia ao movimento, ou o atrito, depende
apenas de trs factores:
- viscosidade do leo;
- velocidade de rotao;
- carga aplicada.
A viscosidade do lubrificante, apresenta-se, assim, como a caracterstica fsica mais importante
do lubrificante quando se torna necessrio fazer a sua escolha.
Figura 16- Diagrama de presses num moenteFonte: Shell (1956)
5.1.2- Atrito indirecto imperfeito (untuoso)
No so ainda bem conhecidos os
fenmenos que ocorrem neste regime de
lubrificao. A untuosidade no uma
propriedade mensurvel podendo-se descrever
como sendo a propriedade que condiciona a
lubrificao quando a camada de lubrificante se
reduz a valores mnimos; pode ser apreciada
pela sensao de escorregamento que se
experimenta quando se comprime uma gota de
leo entre os dedos.
Admite-se uma adsorpo de
molculas polares por parte das superfcies dando origem formao de uma pelcula de espessura uni-
molecular fortemente aderente. Numa imagem grosseira poderamos dizer que, em virtude da orientao
assumida pelas molculas devido s suas propriedades polares, a pelcula assume o aspecto de uma
escova cujos plos seriam as molculas de cadeia longa ligadas superfcie metlica por uma das
extremidades.
Nestas condies o escorregamento deixa de se dar entre as superfcies metlicas passando a
estar em contacto as pelculas de molculas orientadas ou as camadas moleculares intermdias,
tambm orientadas em maior ou menor grau.
de notar que dadas a grande irregularidade de uma superfcie, medida escala molecular, por
mais cuidado que seja o seu acabamento, quando se fala em lubrificao sem camada fluda de
lubrificante tal se entende para a concordncia das salincias das superfcies. Precisamente nos pontos
em que existe essa concordncia que se passam em toda a sua pureza os fenmenos de
untuosidade, porquanto a espessura da camada de lubrificante, que a pode apresentar o mnimo da
-
20
dimenso de duas molculas, varia at valores muito maiores, impedindo, no entanto, a formao de
uma veia contnua que possa assegurar uma lubrificao hidrodinmica.
A untuosidade depende da natureza do par lubrificante - metal como consequncia da afinidade
dos centros polares dos primeiros em relao aos segundos. No que diz respeito ao lubrificante, a sua
untuosidade ser tanto mais acentuada quanto maior for o nmero de molculas polares, pelo que
possvel melhorar as condies de um dado leo mineral misturando-o com outras substncias como,
por exemplo, certos leos vegetais ou animais que podem ser quase integralmente constitudos por
molculas com propriedades polares.
5.2 - Propriedades genricas dos lubrificantes
Os leos lubrificantes tm sido preparados com ramas petrolferas das mais variadas
provenincias do globo terrestre. Como seria de esperar, as caractersticas fsicas, e o grau de
rendimento operacional e quantitativo dos lubrificantes fabricados a partir de tais ramas, apresentam
diferenas considerveis.
Estes leos so obtidos com base na parte mais viscosa das ramas, depois de separada, por
destilao, o gasleo e outros produtos mais leves. Podem tambm ser produzidos por sntese, partindo
dos hidrocarbonetos mais leves provenientes das ramas e incluindo ainda elementos orgnicos no
derivados dos produtos petrolferos. Os leos sintticos tm boas qualidades de atrito, boa resistncia
ao calor e presso, tendo, no entanto, um preo elevado. Quando considerados pelo volume, uma
esmagadora maioria dos leos lubrificantes produzidos em todo o mundo provm directamente de
ramas, sob a forma de seus destilados, ou produtos residuais.
Muito embora as ramas petrolferas das vrias partes do mundo difiram imenso, tanto nas suas
propriedades como na aparncia, so relativamente poucas as diferenas detectadas por anlise
elementar. De facto, as amostras de petrleo bruto provenientes das mais variadas origens provam
conter carbono, em propores que variam de 83 a 87% e hidrognio de 14 a 11%. As anlises
elementares de ramas petrolferas revelam muito pouco da enorme variedade de propriedades fsicas e
qumicas que possuem, ou da natureza dos leos lubrificantes que se podem preparar com elas. Os
leos minerais pertencentes srie parafnica tm boa resistncia ao atrito mas fracas prestaes a
baixas temperaturas, os da srie naftnica tm menor resistncia ao atrito e os aromticos so mais
fludos pois so obtidos de produtos mais refinados.
As propriedades dos lubrificantes podem ser classificadas em quatro grupos:
- fsicas;
- fsico-qumicas;
- qumicas;
- mecnicas.
-
21
Tem-se sempre procurado traduzir em valores as caractersticas de qualidade de um
lubrificante, ou, pelo menos, arranjar mtodos de ensaio normalizados que permitam determinar se um
dado lubrificante satisfaz, ou no, dados requisitos, verificao essa que feita pela anlise de
resultados directos ou indirectos.
Em muitos casos um conjunto de propriedades so suficientes para identificar um leo, embora,
cada vez mais, nos afastemos da possibilidade de assegurar, pela simples anlise fsica e qumica de
um leo, que ele garanta idnticos resultados quando da sua utilizao.
Por outro lado, em grande nmero de casos conhecem-se os conjuntos de caractersticas
necessrias e suficientes que um lubrificante deve possuir para satisfazer os requisitos do regime de
trabalho.
Com a recente evoluo verificada no trabalho e produo de leos lubrificantes para fins
especiais, sobretudo no que respeita lubrificao de mquinas, cuja concepo obriga a rduos
regimes de funcionamento, torna-se necessria a verificao experimental do comportamento dos leos
em condies de trabalho padro, ou mesmo da verificao dos resultados obtidos em casos
especficos. Subsiste, no entanto, o interesse de determinar e conhecer algumas das propriedades
fundamentais para identificao dos leos. A par disso o conhecimento de outras propriedades permite
e facilita a compreenso da funo desempenhada pelo leo.
Entre as propriedades mais importantes dos leos tem-se:
- grau de viscosidade;
- ndice de viscosidade;
- ponto de inflamao;
- ponto de congelao;
- resduos carbonosos;
- estabilidade oxidao.
5.2.1- Grau e ndice de viscosidade
Pode-se definir grau de viscosidade de um leo a uma dada temperatura, como a resistncia
oposta pelo leo a qualquer escorregamento interno das suas molculas. A viscosidade varia com a
temperatura, presso e natureza do lquido, sendo uma caracterstica que depende das condies de
trabalho, e que definida por duas grandezas fsicas, ou seja, pela sua viscosidade dinmica e
viscosidade cinemtica.
-
22
Figura 17- Representao esquemtica de um viscosmetro1- Trao superior 2- Bolbo 3- Trao inferior 4- Tubo capilarFonte: CNEEMA (1978)
A viscosidade dinmica medida com um viscosmetro rotativo que
determina o binrio resistente criado pelo leo introduzido entre um estator e um
rotor que tem uma velocidade de rotao constante; a unidade de medio
mPa.s. A viscosidade cinemtica mede-se a partir do tempo de escoamento de um
dado volume de leo, mantido a uma determinada temperatura, atravs de um
orifcio de dimetro conhecido; a unidade de medio o mm2/s.
A viscosidade poder ainda ser expressa em centipoise (cP) - viscosidade
dinmica - que se relaciona com a viscosidade cinemtica pela massa volmica do
leo temperatura de medio; a viscosidade cinemtica pode ser expressa em
centistokes (cSt).
Outras unidades tais como, Segundos Saybolt, Segundos Redwood,
Graus Engler, etc. foram em tempo utilizadas e representavam o tempo de
escorrimento dos leos medidos em aparelhos (viscosmetros) do mesmo nome.
A escolha dum leo para determinada operao, tem sempre como ponto de partida a sua
viscosidade, que tem que ser suficientemente elevada para assegurar uma pelcula lubrificante e
bastante baixa para que as perdas por atrito prprio no sejam excessivas. Dado que a viscosidade do
lubrificante se altera com variaes trmicas, torna-se necessrio tomar em conta a temperatura que o
leo atingir quando a mquina se encontra em funcionamento.
Figura 18- Variao da viscosidade com a temperaturaFonte: CNEEMA (1978)
-
23
O ndice de viscosidade (V.I.) de um leo um valor emprico que estabelece uma relao entre
a variao que a sua viscosidade sofre com a temperatura, e as variaes idnticas de dois leos de
referncia, um relativamente sensvel (V.I.=0) e outro relativamente insensvel (V.I.=100), tomando-se
como base as viscosidades medidas s temperaturas de 100 e 210 oF (37,8 e 98,9 oC). O leo com
baixo ndice de viscosidade proveniente do Golfo do Mxico e o de alto ndice da Pensilvnia (centro
dos EUA). possvel, no entanto, produzir leos mais sensveis temperatura do que os que se
encontram abrangidos pela referncia V.I.=0, e outros menos sensveis do que os que figuram com a
referncia V.I.=100, devido, sobretudo, introduo de novos aditivos, obtendo-se assim valores de
ndice de viscosidade abaixo de zero ou acima de 100, respectivamente.
Figura 19- Clculo do ndice de viscosidadeFonte: Shell (1956)
Em resumo, a viscosidade de todos os leos diminui com o aumento de temperatura, mas nos
leos com alto ndice de viscosidade aquela no varia tanto como nos que tm um baixo V.I., para
idnticas amplitudes de variao.
5.2.2- Ponto de inflamao
O ponto de imflamao d indicao de qual a temperatura mnima em que h risco de
inflamao do lubrificante. Pode dar indicao da natureza do leo base ou, conhecida esta, mostrar a
existncia de contaminao pois depende unicamente de existncia de compostos mais volteis que
possam ser libertados quando atingida determinada temperatura. Esta caracterstica poder limitar as
temperaturas mximas de utilizao do leo embora, em muitos casos, como por exemplo nos
motores, a temperatura a que est sujeito o lubrificante seja, em alguns pontos, muito superior.
-
24
5.2.3- Ponto de congelao
Com o abaixamento da temperatura a viscosidade de um leo aumenta at atingir por fim um
estado de rigidez prximo do estado slido.
Figura 20- Determinao do ponto de congelaoFonte: CNEEMA (1978)
Este ponto no tem um valor absoluto porquanto o ensaio feito com o leo em repouso
podendo os resultados serem diferentes em estado de agitao. Tem interesse, sobretudo, para
sistemas que trabalhem a baixas temperaturas, como, por exemplo, o caso dos comandos hidrulicos
dos avies, as instalaes frigorficas ou, de um modo geral, em regies de baixa temperatura.
Note-se que, por exemplo, no caso dos motores, limitao imposta pelo ponto de
congelamento, sobrepe-se as propriedades de viscosidade, pois, para garantir a lubrificao, a
viscosidade no pode ser inferior a valores mnimos, que correspondem a temperaturas muito acima do
ponto de congelao.
5.3 - Aditivos
O progresso conseguido na concepo das mquinas tem obrigado, e resultado, da evoluo
da tcnica de lubrificao. A produo de lubrificantes capazes de suportar condies cada vez mais
rduas de trabalho permitiu aos construtores considerveis melhorias dos rendimentos das mquinas, e
tambm na economia da produo.
A vastido deste campo no permite seno assinalar os tipos de aditivos e as funes a que se
destinam; os aditivos tm a propriedade de, a altas temperaturas, distenderem as molculas que, ao
interligarem-se, abrandam o escorrimento do lubrificante, mantendo relativamente elevada a viscosidade.
-
25
So correntes as designaes de "heavy-duty", "detergentes", etc., no sendo sempre das
mais correctas, as denominaes aplicadas. Outras nomenclaturas h tambm em que o sentido ou a
classificao foi deturpada.
Numa classificao sumria pode-se dizer que os aditivos se destinam a uma das seguintes
funes:
- de proteco;
- de limpeza;
- de alterao da sensibilidade do leo.
Aditivos de proteco:
- aditivos de untuosidade, melhoram a aderncia do filme de leo;
- aditivos de extrema - presso (EP), combinam-se com a superfcie do metal para formar uma
pelcula escorregadia que evita a gripagem das peas sujeitas a grandes presses e
temperaturas. As substncias mais utilizadas nestes aditivos so compostos de enxofre, cloro
ou fsforo-zinco, que atacam as irregularidades das superfcies formando compostos facilmente
destacveis, dando origem a um filme slido inorgnico muito tenaz;
- aditivos antidesgaste, reduzem o desgaste rpido das peas provocado fundamentalmente pelo
enxofre. Estes aditivos eleminam o degaste que resulta do rompimento do filme de lubrificante,
ficando as superfcies metlicas em contacto directo. Na sua constituio entram
principalmente compostos orgnicos base de fsforo, que ao reagirem com as superfcies
metlicas formam um estrato superficial de lubrificante slido;
- aditivos antiferrugem, evitam a oxidao das peas fabricadas com metais ferrosos;
- aditivos anticorroso, neutralizam os cidos corrosivos derivados do cido sulfrico resultante
do enxofre existente nos combustveis, formando uma pelcula protectora.
Aditivos de limpeza:
- aditivos detergentes e dispersantes, mantm o motor mais limpo pois retm em suspenso os
resduos resultantes da combusto, carbono e impurezas. Os aditivos detergentes soltam ou
impedem a formao de produtos de oxidao (gua, resinas, etc.) que tendem a depositar-se
nas superfcies metlicas, dada a sua insolubilidade nos lubrificantes, mantendo-as em
suspenso e os dispersantes mantm as partculas em suspenso afim de as conduzir para os
filtros antes que elas se depositem;
Aditivos de alterao de sensibilidade:
- aditivos de adesividade para melhorar a coeso das partculas do leo;
- aditivos para diminuir o ponto de congelao por forma a facilitar o arranque a frio do motor;
-
26
- aditivos para melhorar a viscosidade tornando o leo menos sensvel variao da temperatura;
- aditivos anti-emulsionantes, que favorecem a ruptura do filme de leo que envolve as bolhas de
ar;
- aditivos antioxidantes, que impedem a oxidao do leo a altas temperaturas sobre as partes
quentes do motor. A oxidao do leo provoca depsitos (resinas, vernizes, etc.) sobre os
mbolos originando produtos agressivos s chumaceiras e moentes;
- aditivos para melhorar o cheiro e a cor, por forma a identificar os leos ou evitar falsificaes.
O conhecimento das condies a que os lubrificantes esto sujeitos nos motores permite a
compreenso da aco destes aditivos, o que se procurar conseguir atravs das breves referncias que
adiante se fazem sobre lubrificao nos motores de exploso.
5.4 - Lubrificantes para motores de quatro tempos
Os leos motor so classificados em funo da sua viscosidade e das condies de servio,
capazes de retardar o desgaste do motor.
5.4.1- Classificao com base na viscosidade
Nos motores alternativos, a viscosidade do leo o factor mais importante no respeitante a
desgaste, estanquecidade, economia de lubrificante, formao de depsitos e um factor a considerar
quanto facilidade com que pode ser feito o arranque do motor.
O ndice de viscosidade de um leo lubrificante no tem grande significado quando se destina a
motores que no estejam sujeitos a frequentes arranques a baixas temperaturas. Em vez desse, o
maior problema dispor de uma viscosidade adequada s temperaturas normais de regime para
assegurar a formao de pelculas que evite contactos metlicos e, portanto, desgaste e assegurar um
consumo reduzido de leo; as normas de viscosidade determinam o grau de viscosidade e o ndice de
viscosidade. Uma viscosidade excessiva, a baixas temperaturas, contribui para um arranque difcil
provocando dispndio intil de combustvel e desgaste.
Assim, e em resumo, uma viscosidade elevada tem uma influncia favorvel sobre:
- a estanquecidade entre os mbolos e os cilindros e mantem um filme de leo com uma
espessura suficiente e contnua, resistente s altas presses que se fazem sentir no topo dos
mbolos;
- a reduo do consumo de leo, conservando uma certa liberdade de movimento aos
segmentos nas suas sedes;
-
27
e desfavorvel sobre:
- a rapidez de circulao e portanto da lubrificao imediata das peas e sobre a refrigerao
dos orgos mais afastados e mais quentes (eixo dos mbolos, guias das vlvulas, etc.);
- a energia absorvida para o pr em movimento, especialmente a baixas tempeeraturas.
O sistema oficial, geralmente aceite, para classificar leos para motores, apenas no que se
refere viscosidade, o recomendado pela Sociedade de Engenheiros de Automveis (Society of
Automotive Engineers - SAE); embora criado h anos para motores, hoje o seu emprego no se
restringe queles.
Segundo esta classificao os leos dividem-se em duas sries (classes), conforme a
temperatura a que determinada a viscosidade, em leos de Inverno, referenciados pela letra W, que
a inicial da palavra inglesa "Winter" e leos de Vero, tendo cada uma delas vrios graus, definidos por
gamas de viscosidade determinadas a uma dada temperatura.
Nos leos de Inverno determina-se a viscosidade dinmica a temperaturas compreendidas entre
-5 e - 30 oC, e nos de Vero determina-se a viscosidade cinemtica a 100 oC.
O objectivo essencial dos leos de Inverno garantir uma fluidez suficiente que facilite o
arranque dos motores a temperaturas muito baixas e a classificao dos leos de Vero o de definir
leos que apresentem uma viscosidade suficiente nas condies normais de utilizao.
Quadro 1- Especificaes SAE para os leos motor da srie de Inverno
Grau SAE
Viscosidade dinmica mxima
mPa.s a oC
Temperatura de
bombagemoC
Viscosidade
mnima a 100 oC
(mm2/s)
0 W
5 W
10 W
15 W
20 W
25 W
3250
3500
3500
3500
4500
6000
- 30
- 25
- 20
- 15
- 10
- 5
- 35
- 30
- 25
- 20
- 15
- 10
3.8
3.8
4.1
5.6
5.6
9.3Fonte: CEMAGREF (1991)
-
28
Quadro 2- Especificaes SAE para os leos motor da srie de Vero
Grau SAE Viscosidade cinemtica a 100 oC
mm2/s
20
30
40
50
60
5.6 - 9.3
9.3 - 12.5
12.5 - 16.3
16.3 - 21.9
21.9 - 26.1Fonte: CEMAGREF (1991)
Cada nmero S.A.E. corresponde a uma certa amplitude de viscosidade com limites expressos
em milipascal - segundo (mPa.s) ou milmetro quadrado por segundo (mm2/s) - viscosidade dinmica e
viscosidade cinemtica, respectivamente. A viscosidade medida nos leos de Inverno (viscosidade
dinmica) e de Vero (viscosidade cinemtica) implica que, por exemplo, um leo SAE 20 W no tenha
a mesma viscosidade que um leo SAE 20; 1 mPa.s = 1 cP e 1 mm2/s = 1 cSt
A viscosidade de um leo tanto mais alta quanto maior o nmero S.A.E., assim, um leo
S.A.E. 30 mais viscoso que um leo S.A.E. 20 e um leo S.A.E. 20W mais viscoso que um leo
S.A.E. 10W.
Deste sistema de classificao resulta que, por exemplo, no possvel um leo ter a
designao S.A.E. 20 e S.A.E. 40 simultaneamente, uma vez que os seus limites de viscosidade
referidos a 98,9 oC no se sobrepem. Um leo pode, no entanto, ser ao mesmo tempo S.A.E. 20W e
S.A.E. 40 (classificado na srie de Inverno e na srie de Vero) tomando ento a designao de leo
multigraduado; tem um grau de viscosidade a baixa temperatura e outro grau a quente.
Os leos multigrades constituem uma categoria particular dos leos motores uma vez que so
sempre designados por dois nmeros S.A.E. apresentando-se contrados num s: S.A.E. 10W/30, que
designa um leo de alto ndice de viscosidade ao ponto de se manter suficientemente fludo a - 20 oC -
S.A.E. 10W - e no muito viscoso a 100 oC - S.A.E. 30. Um leo SAE 50 a altas temperaturas mais
fludo que um SAE 5 W a baixas temperaturas, pelo que um leo multigraduado SAE 5 W / 50 ao
passar de -18 oC para 99, torna-se mais fludo apesar do seu grau passar de 5 (com W) para 50.
Os leos multigraduado tm por base um leo de Inverno ao qual se juntaram aditivos
espessantes (viscosidade) que actuam quando a temperatura sobe, o que permite obter ndices de
viscosidade que variam de 90 a 180. Um leo multigraduado satisfaz simultaneamente as exigncias de
utilizao a baixas e altas temperaturas, pelo menos sob o ponto de vista da viscosidade, o que permite
um fcil arranque a baixas temperaturas e manter um filme de leo entre as peas a altas temperaturas.
-
29
Figura 21- Comparao da variao da viscosidade a baixa e alta temperatura de trs leosmultigraduados. O leo SAE 10 W / 50 tem um ndice de viscosidade mais elevado. Nos eixos dos YYest representado o tempo de escoamento, em segundos.Fonte: CNEEMA (1978)
Quadro 3- ndice de viscosidade dos leos multigraduados
Classificao S.A.E. ndice de viscosidade mnimo (*)
5W 20
5W 30
5W 40
5W 50
10W 30
10W 40
10W 50
15W 30
15W 40
15W 50
20W 30
20W 40
20W 50
122
178
207
230
134
170
180
115
138
157
113
130Fonte: CEMAGREF (1991)
* O sistema criado em 1929 por Dean e Davis para determinao do ndice de viscosidade e referidoatrs (V.I. - Viscosity index) tornou-se inadequado para valores acima de 100. Um novo mtodo, paradeterminaes acima de V.I. 100, actualmente empregue e designado por Viscosity Index Extension(V.I.E.). H continuidade entre os dois sistemas de tal modo que V.I = 100 equivalente a V.I.E. = 100.
-
30
5.4.2 - Classificao com base nas condies de servio
A viscosidade de um leo e sua variao no suficiente para a sua definio completa, pelo
que fundamental considerar as condies de utilizao (servio), cujos critrios so variveis e de
difcil determinao.
Estas condies conduzem alterao progressiva dos leos, nomeadamente a sua poluio,
como resultado da acumulao de elementos slidos, como as partculas metlicas, de elementos
lquidos , como a gua de condensao, e das alteraes qumicas, por oxidao com a gua, oxignio
do ar, etc., e alteraes qumicas que resultam do contacto com as partes quentes dos motores.
As condies de servio so definidas em funo das performances dos motores, sua
tecnologia e condies de utilizao, pelo que devem possuir propriedades anti-desgaste, extrema
presso, dispersividade, anti-acidez, anticorroso, etc.
Foi durante a segunda guerra que se sentiu a necessidade de se complementar a classificao
SAE tendo, para o efeito, o exrcito americano estabelecido as normas Mil.L, que mais tarde o
American Petroleum Instistute (A.P.I) adaptou equipamentos civis.
5.4.2.1- Classificao A.P.I.
Para se estabelecerem referncias destinadas aos motores a gasolina, o A.P.I. adoptou, em
1949, um primeiro sistema de classificao com base na composio do leo (nvel de aditivao).
Mais tarde, em 1970, uma nova classificao foi proposta por forma a satisfazer todos os
factores de que depende o funcionamento correcto do motor, nomeadamente o seu desenho e
construo, o carburante ou combustvel utilizados e as condies de funcionamento e manuteno;
cada categoria definida para um dado tipo de servio e para as prestaes a obter durante os ensaios
com os motores.
-
31
Quadro 4- Classificao API dos leos para motores a gasolina e gasleo
leos para motores a gasolina leos para motores a gasleo
Designao Servio Designao * Servio
SA Servio suave CA Servio ligeiro
(motores atmosfricos)
SB Servio leve CB Servio moderado
(motores atmosfricos)
SC Carros de 1964 a
1967
CC Servio mdio
( motores atmosfricos )
SD Carros de 1968 a
1971
CD Servio severo
(motores sobrealimentados)
SE Carros a partir de
1971
CD II Servio severo
(motores a dois tempos)
SF Servio muito severo CE Servio muito severo
(motores sobrealimentados)
SG Servio muito severo,
leos + aditivados
CF.4 Substitui a categoria CE depois
de 1991Fonte: CEMAGREF (1991)* A letra C dos leos para motores a gasleo corresponde inicial da palavra Comercial.
Os leos das categorias mais elevadas podem trabalhar em condies menos severas.
Os leos para motores a gasleo tm um TBN ( Total Base Number), que representa a reserva
de alcalinidade, elevado, por forma a anular o teor de enxofre ( 0.5 %).
5.4.2.2- Classificao C.C.M.C.
A classificao C.C.M.C.( Comit dos Construtores do Mercado Comum), que foi elaborada
pelos principais construtores europeus, devido diferena entre as caractersticas tcnicas dos motores
americanos em relao aos europeus, considera os seguintes tipos de leos:
Quadro 5- Classificao CCMC dos leo para motores a gasolina
Designao Servio
G.1
G.2
G.3
Semelhante ao definido para A.P.I. SE
Semelhante ao definido para A.P.I. SF
Semelhante ao G.2 mas menos viscoso
Fonte: Bouhaged (1989)
-
32
Quadro 6- Classificao CCMC dos leo para motores a gasleo
Designao Servio
D.1
D.2
D.3
PD.1
Servio normal, motores atmosfricos; corresponde A.P.I. CC
Servio normal, motores sobrealimentados. Servio severo, motores
atmosfricos; corresponde A.P.I. CD
Servio muito severo, motores atmosfricos e sobrealimentados;
corresponde A.P.I. CE
Veculos ligeiros
Fonte: Bouhaged (1989)
Depois de 1989, foram definidos dois novos tipos de leos, D.4 e D.5 para motores Diesel
utilitrios, que substituram os D.2 e D.3, desaparecendo o tipo D.1, e PD.2 para veculos de turismo,
que substituiu o tipo PD.1; a grandeza do nmero do tipo de leo corresponde exigncia do servio.
Os leos com a letra P antes do D, destinam-se ao sector automobilstico, para motores aspirados ou
turbos.
A classificao europeia de leos bastante semelhante classificao A.P.I. distinguindo-se
basicamente pela maior exigncia relativamente ao desgaste dos cilindros, resistncia ao corte e perdas
por evaporao.
5.4.2.3- Classificao MIL-L do exrcito americano
As especificaes MIL-L so de longe aqueles mais utilizados para escolha e indicao dos
leos destinados aos motores Diesel. A designao comporta as quatro letras MIL-L (Military
Lubrificant) seguidas de um nmero de quatro ou cinco algarismos e de uma letra.
As caractersticas (qualidades) exigidas em cada uma das normas podem ser assim
resumidas:
- Mil.L.. 2104 A : propriedades detergentes. Esta especificao substitui, em 1954, a antiga
especificao Mil.L. 2104;
- Mil.L.. 2104 B : propriedades detergentes e propriedades dispersivas. Estes leos podem ser
utilizados em veculos que fazem grandes percursos, em tempo quente, ou pequenos trajectos,
em tempo frio;
- Mil.L.. 46152 B: reforo das propriedades de detergncia e sobretudo de disperso. Esta
especificao substitui a especificao Mil.L.. 46152, sendo os leos recomendados para
motores a gasolina ou gasleo ligeiramente sobrealimentados, utilizados em trajectos curtos;
- Mil.L. 45199 B: propriedades detergentes elevadas. Esta especificao substituiu a
Mil.L.. 45199, sendo os leos utilizados em motores diesel sobrealimentados de grande
potncia e em servio severo;
-
33
- Mil.L.. 2104 D: propriedades de detergncia e dispersivas elevadas. Esta especificao
substituiu a Mil.L.. 2104 C;
- Mil. L. 46152 C: tem caractersticas semelhantes categoria Mil.L.. 46152 B, mas os leos
so menos txicos. equivalente categoria A.P.I. SF/CC;
- Mil.L. 46152 D: esta categoria apareceu em 1988 e equivalente A.P.I. SG;
- Mil.L. 2104 E: tem propriedades elevadas de detergncia e dispersividade. Apareceu em 1988,
substituindo a categoria Mil.L.. 2104 D.
5.4.3- Equivalncia entre as classificaes Mil- L e API
Perante a diversidade de classificaes que so utilizadas em paralelo, convm conhecer as
suas equivalncias. O quadro seguinte apresenta essas correspondncias que no so contudo
absolutamente rigorosas, devero ser consideradas unicamente uma base de comparao.
Quadro 7- Equivalncia entre as classificaes dos leos para motores a gasolina
Classificao Mil.L. Classificao A.P.I.
Mil.L.2104 A
Mil.L.2104 A suplemento 1
Mil.L.2104 B (1964)
Mil.L.46152 A
Mil.L.46152 B
Mil.L.46199 B
Mil.L.2104 C (1970)
Mil.L.2104 D (1983)
Mil.L.46152 C (1987)
Mil.L.46152 D (1988)
Mil.L.2104 E (1988)
CA
CB
CC
SE/CC
SF/CC
CD
SC/CD
CD
SF/CC
SG
CE
Fonte: Bouhaged (1989)
-
34
A elaborao de leos para serem utilizados em motores a gasleo e gasolina tem vindo a
aumentar, pelo que se podem encontrar referncias numa embalagem de leo para motores a gasleo
do tipo:
- S.A.E. 15 W 40
- A.P.I. CD SE e SF
- Mil.L 2104 C e 46152 B
em que as espcificaes SE, SF e 46152 B se referem a leos para motores a gasolina.
5.5- leos para motores a gasolina a dois tempos
A opo na escolha dos leos para motores a dois tempos efectuada entre os leos motor a
quatro tempos SAE 30 ou 40, API, SE ou SF, leos especiais para diluio e leos especiais semi-
sintticos ou sintticos de base mineral.
Relativamente ao primeiro grupo, estes podem ser utilizados em motores sujeitos a fracas
cargas, sendo os aditivos que geralmente possuem inteis ou mesmo prejudiciais, originando depsitos
de carvo. Os leos para diluio so constitudos por leos de baixa viscosidade aos quais se mistura
um solvente.
Os leos especiais, classificados pela TSC em quatro classes TSC 1 a TCS 4, devem ter as
seguintes caractersticas:
- assegurar a lubrificao dos cilindros;
- queimarem-se totalmente, por forma a reduzir ao mnimo a formao de depsitos;
- evitarem o desgaste e corroso das peas em movimento.
Os leos para este tipo de motores podem ser classificados como leos para servio normal
e servio severo, sendo os primeiros indicados para motores de pequena cilindrada e os segundos para
grandes cilindradas e regimes rpidos, como, por exemplo, as motobombas estticas, motoserras, etc..
5.6 - Lubrificantes para transmisses mecnicas
Os lubrificantes para engrenagens devem ser quimicamente estveis de molde a evitar a
formao de produtos, resultantes da sua deteriorao, que os torna mais espessos e dm lugar a
possveis corroses nas superfcies finamente acabadas dos dentes dos carretos, dos rolamentos, etc..
Devem ter uma viscosidade conveniente e propriedades especiais de servio, capazes de retardar o
desgaste das engrenagens, chumaceiras, rolamentos, vlvulas, bombas, motores e mbolos hidrulicos.
O atrito entre dois dentes e a diferena de presso que eles exercem, que pode ser superior a 20 kg /
mm de largura do dente, pode provocar a ruptura do filme de leo, originando pontos de soldadura; as
reduzidas superfcies de contacto entre carretos provoca elevaes importantes de temperatura.
-
35
Estas qualidades servem de base dupla classificao geral adoptada para os lubrificantes de
transmisses.
5.6.1 - Classificao segundo a viscosidade
Para alm da sua funo geral na lubrificao, uma viscosidade elevada tem nas transmisses
uma influncia.
- Favorvel sobre:
- boa aderncia do leo ao metal independentemente das grandes velocidades de rotao e das
fortes presses, com a condio da sua untuosidade ser suficiente;
- estanquecidade dos dispositivos hidrulicos (distribuidores, mbolos, vlvulas, etc..)
- Desfavorvel sobre:
- a rapidez de contacto do leo com os diferentes orgos a lubrificar, seja este por chapinharem
ou projeco distncia.
- a rapidez de colocao em movimento dos sistemas hidrulicos.
- a energia absorvida pelo atrito e o aquecimento que da resulta.
semelhana dos leos para motores, a variao de viscosidade com a temperatura deve ser
limitada de molde a ser suficientemente fludo a frio para recobrir, desde os primeiros movimentos, todas
as superfcies em atrito e suficientemente viscoso, temperatura de funcionamento, para aderir ainda
convenientemente s superficies metlicas.
A maior parte dos leos para transmisses utilizados em agricultura so:
- leo para motores geralmente "multigraduados" com elevado ndice de viscosidade (prximo
de 140), sobretudo nos casos em que se usa o mesmo leo para as transmisses mecnicas e
hidrulicas. A classificao S.A.E. a mesma referida anteriormente. As suas qualidades detergentes e
de disperso so favorveis proteco contra a corroso uma vez que mantm em suspenso a gua e
as impurezas que so mais facilmente evacuadas.
- leos especiais para transmisses mecnicas obtidos a partir de leos base muito
elaborados e com um ndice de viscosidade compreendido entre 90 e 115.
A medio da viscosidade efectuada de forma semelhante utilizada para leos motor. A
determinao feita a -17,8 oC delimita 4 gamas de viscosidade e a 98,9 oC so delimitadas 3 grandes
gamas designadas respectivamente pelos seguintes nmeros: 70, 75, 80, 85 e 90, 140, 250 precedidos
pelas letras S.A.E..
Quanto maior o nmero maior a viscosidade o qual no tem qualquer relao directa, para
evitar confuses com os nmeros S.A.E. utilizados para leos motor.
-
36
Assim a viscosidade de um leo de transmisso S.A.E. 90 compreende as viscosidades motor
S.A.E. 50 e S.A.E. 40 em parte, de igual forma um leo S.A.E. 80 de transmisso corresponde a um
leo S.A.E. 30 motor.
Depois de 1972, a S.A.E. ampliou as exigncias da sua classificao impondo uma viscosidade
mxima (150000 cP) a temperaturas determinadas criando uma nova gama: -40 oC para a nova
designao S.A.E. 75W, -26 oC para a S.A.E. 80W e -12 oC para a S.A.E. 85W.
Quadro 8- Classificao dos leos para as transmisses segundo a sua viscosidade (1977)
Grau SAE Temperatura mxima
para uma viscosidade
dinmica de
150.000 mPa.s
Viscosidade a 100 oC
(mm2/s)
mnima mxima
70 W
75 W
80 W
85 W
90
140
250
- 55
- 40
- 26
-12
-
-
-
4.1
4.1
7.0
11.0
13.4
24.4
41.0
-
-
-
-
24
41
-
Fonte: Bouhaged (1989)
- leos especiais para transmisses hidrulicas ou mecnicas e hidrulicas
combinadas, os diferentes sistemas hidrulicos so concebidos com tolerncias de construo
extremamente pequenas. O fludo hidrulico utilizado deve satisfazer as seguintes particularidades:
- anti-desgaste, para garantir uma boa eficcia anti-desgaste e detergente, por forma a
proporcionar uma longa durao aos diferentes orgos da instalao hidrulica;
- anti-corroso, para evitar alteraes, mesmo em presena de gua, dos materiais metlicos;
- anti-espuma, para libertar as bolhas de ar que causam a oxidao do leo e o seu
sobreaquecimento;
- compatibilidade com as juntas para no as deteriorar;
- alto ndice de viscosidade para assegurar um funcionamento eficaz em quaalquer situao,
mesmo quando sujeito a altas presses, e evitar quebras de aspirao da bomba e reduzir o
atrito interno do leo;
- baixo ponto de escorrimento, para garantir uma fluidez suficiente, mesmo a baixas
temperaturas, por forma a facilitar o arranque do sistema e a utilizao das direces
hidrostticas.
-
37
Os leos a utilizar so de baixa viscosidade e ndice de viscosidade elevado devendo conter
aditivos antioxidantes, antiferrugens, antiespuma, antiemulso, etc., mantendo neutralidade total com
todas as ligas utilizadas.
5.6.2 - Classificao com base nas condies de servio
Nas transmisses os leos esto sujeitos a inmeras solicitaes fsicas (presso, atrito, etc.),
situaes de poluio por acumulao de impurezas, alteraes qumicas e trmicas pelo que devem
apresentar caractersticas que permitam, nessas condies, manter um filme de leo entre as vrias
superfcies em movimento, evitando-se assim a formao de microsoldaduras.
5.6.2.1- Classificao A.P.I. de servio
Para alm da classificao S.A.E. de viscosidade, a classificao mais utilizada a A.P.I. que
se baseia em noes do domnio da aplicao e condies de servio. Compreende as seguintes
categorias:
Quadro 9- Classificao API dos lubrificantes para transmisses mecnicas
Tipo Aplicao Tipo de servio
GL 1 Engrenagens helicoidais para trans-
misses manuais
Condies de servio pouco severas
GL 2 Engrenagens sem-fim, engrenagens
industriais
Condies de servio mais severas
GL 3 Engrenagens helicoidais Condies de carga e velocidade mo-
deramente severas
GL 4 Engrenagens hipoides Condies severas de servio, velo-
cidades elevadas ou binrios altos
GL 5 Engrenagens hipoides Condies severas de servio, velo-
cidade elevada e baixo binrio com
choques
GL 6 Engrenagens hipoides Redutores hipoides cujo deslocamento
ultrapassa os 50 mm ou 25% do
dimetro da coroa
Fonte: Bouhaged (1989)
S os leos GL 1 so do tipo mineral puro, todos os outros leos so do tipo "extrema presso"
(E.P.). Em determinados tipos de transmisso, exemplo, as rodas de coroa e parafuso sem-fim, as
-
38
presses de contacto so to elevadas que necessrio utilizar leos especiais que se designam por
leos compostos, que incluem leos vegetais.
5.6.2.2- Especificaes militares (MIL-L do exrcito americano)
Como para os leos motor, a qualidade dos leos para transmisses mecnicas, hidrulicas ou
mistas depende da eficcia em servio dos seus aditivos. Esta eficcia avaliada por meio de ensaios
efectuados em mquinas de laboratrio sob condies muito precisas de carga, durao e temperatura
e submetidas a verificaes minuciosas sobre o desgaste, corroso, gripagem e deformao.
Para as transmisses mecnicas, estas especificaes dizem respeito somente a leos E.P.,
(extrema presso) e distinguem dois tipos de servio com exigncias crescentes de eficcia dos
aditivos anticorroso e extrema-presso:
- Mil.L.-2105 (equivalente classe GL 4 A.P.I.). Convm maior parte das engrenagens
helicoidais, sensveis a cargas elevadas;
- Mil.L.-2105B (equivalente classe GL 5 A.P.I.). Esta especificao est reservada para
engrenagens muito sensveis a cargas elevadas tais como alguns pares cnicos e redutores
finais de tractores que trabalham com bruscas variaes de esforo;
- Mil.L.2105 C (equivalente aos leos SAE 75 W, 80 W, 90, 85 W e 140). So leos
semelhantes aos anteriores mas mais resistentes formao de emulses e depsitos, e mais
detergentes;
- Mil.L. 2105 D, so leos semelhantes aos anteriores mas menos txicos.
5.7 - Lubrificantes para transmisses hidrulicas
semelhana das transmisses mecnicas os leos utilizados nas transmisses hidrulicas
so de origem mineral aos quais se adicionam vrios aditivos nomeadamente os inibidores de oxidao,
anti-ferrugem, anti-congelantes, anti-desgaste e aditivos melhoradores do ndice de viscosidade.
5.7.1- Caractersticas dos leos hidrulicos
Entre as principais caractersticas destacam-se as seguintes:
- viscosidade;
- compressibilidade;
- solubilidade do ar;
- anti-espuma;
- resistncia oxidao
-
39
5.7.1.1- Viscosidade
A viscosidade , sem dvida, a caracterstica mais importante dos leos hidrulicos sendo a
sua escolha um compromisso entre a lubrificao dos componentes e o seu rendimento. A lubrificao
implica que a viscosidade seja suficientemente alta para que se forme uma pelcula lubrificante que evite
o desgaste das superfcies deslizantes, mas suficientemente baixa para evitar fenmenos de cavitao,
uma insuficiente capacidade de aspirao pela bomba e perdas de potncia devido sua maior
resistncia ao movimento. Este abaixamento de rendimento mecnico resultante da maior viscosidade
pode ser atenuado pelo maior rendimento volumtrico resultante da melhor vedao das fugas no
sistema.
5.7.1.2- Compressibilidade
Os leos apresentam, quando isentos de ar e gases disolvidos, baixa compressibilidade, pelo
que esta caracterstica no tem grande importncia na sua escolha.
5.7.1.3- Solubilidade do ar
A presena de ar no seio do leo aumenta a sua compressibilidade, causando geralmente um
trabalho ruidoso e vibraes. Estas bolhas sofrem uma aco dispersante no interior da bomba o que
origina a sua fragmentao aumentando o intervalo de tempo at atingirem o reservatrio.
5.7.1.4- Caractersticas anti-espuma
Esta propriedade dos leos hidrulicos evita a formao de espuma superfcie, o que poderia
acontecer caso o ar fosse libertado da soluo e no se dispersasse rapidamente. Os leos base
utilizados no fabrico dos leos hidrulicos apresentam esta caractersticas podendo, no entanto, ser
melhorada atravs de aditivos.
5.7.1.5- Resistncia oxidao
A resistncia oxidao uma das principais caractersticas dos leos pois, devido s
condies em que normalmente foncionam, tm tendncia para se alterarem quimicamente, o que
conduz ao aumento da viscosidade, formao de lamas e maior dificuldade de separao da gua.
Relativamente aos leos utilizados nas transmisses hidrulicas eles so diferentes conforme
as transmisses so hidrocinticas ou hidrostticas. As classificaes mais utilizadas para cada um
destes tipos so as apresentadas nos pontos seguintes.
-
40
5.7.2- leos para transmisses hidrocinticas
Para as transmisses hidrocinticas (transmisses automticas e power-shift), caixas de
velocidades automticas e semi-automticas e em direces assistidas o leo deve apresentar um alto
ndice de viscosidade, uma boa fluidez a baixa temperatura e boa estabilidade trmica.
A classificao destes leos ("leos hidrocinticos") deve-se a dois grandes constructores, a
General Motor e a Ford, que definiram as caractersticas fisico-qumicas necessrias assim como os
nveis exigidos; estas especificaes tm como principais objectivos a melhoria das qualidades dos
leos no que respeita viscosidade, resistncia oxidao e poder anti-corroso.
Para o primeiro destes constructores tem-se os seguintes tipos de leos:
- ATF tipo A sufixo A: so leos utilizados nos ligadores hidrulicos, conversores de
binrio, direces assistidas e transmisses automticas;
- HTF tipo C 2: correspondente aos leos anteriores mas apresentando maiores ndices de
resistncia oxidao e aquecimento e no alterarem a borracha;
- HFT tipo C 3: especificao em vigor depois de 1977 e corresponde s caractersticas dos
leos anteriores juntando-se ainda a neutralidade relativamente s juntas, propriedades anti-
ferrugem e proteo contra o desgaste;
- ATF Dexron II D: leo semelhante ao ATF tipo A sufixo A, mas mais severo;
- ATF Allison C4.
ATF- automatic transmission fluid.
Relativamente Ford as especificaes so Ford M2C 185 A para veculos a partir de 1988.
5.7.3- leos para transmisses hidrostticas
Considerando os leos para as transmisses hidrostticas ("leos hidrostticos") estes devem,
para alm de assegurarem a lubrificao de todas as peas mveis, permitir:
- transmitir a potncia hidrulica em diferentes situaes de presso e escoamento;
- melhorar a estanquecidade entre os vrios elementos mveis do circuito;
- ajudar o arrefecimento do motor;
- remover todas as impurezas ou partculas existentes no circuito;
- proteger os orgos da corroso.
Relativamente s caractersticas destes leos destacam-se as seguintes:
- apresentarem um elevado ndice de viscosidade;
- apresentarem uma elevada resistncia ao esmagamento;
- serem capazes de se separarem rapidamente do ar para que este no seja introduzido no
circuito, o que provocaria danos nas juntas e mesmo nos metais;
-
41
- terem propriedades anti-corrosivas, anti-emulso e anti-espuma;
- terem um ponto de anilina conveniente, por forma a no danificar os materiais que integram o
circuito, nomeadamente as juntas.
No que se refere sua classificao existe uma classificao baseada na viscosidade, definida
na norma ISO 3448, que prev oito graus de viscosidade, expressos em mm2/s, com uma variao de
10%, temperatura de 40 C, designados por 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100 e 150.
Cada uma destas categorias apresenta sete classes de viscosidade, referenciadas pelos
nmeros 15, 22, 32, 46, 68, 100, 120 e 150, que se referem a uma dada gama de viscosidade
cinemtica, definida em mm2.s-1 e determinada a 40o C. Estes nmeros no tm uma ligao directa
com as viscosidades SAE.
Quadro 10- Classificao dos leos hidrostticos conforme a viscosidade.
Classe Viscosidade cinemtica a 40o C. (mm2.s-1)
Mnima Mxima
15 13.5 16.5
22 19.8 24.2
32 28.8 35.2
46 41.4 50.6
68 61.2 74.8
100 90.0 110.0
150 135.0 165.0
Fonte: Bouhaged (1989)
Relativamente classificao de servio, indicada na norma franesa, NFE 48-603, consta das
seguintes categorias:
- leos HH que so leos minerais simples que se podem oxidar, acidificar e produzir depsitos
que perturbam os circuitos;
- les HL que so les HH com caractersticas anti-oxidantes e anti-corrosivas melhoradas, o
que permite triplicar o tempo de utilizao;
- leos HR, que so do tipo HL, mas com um elevado ndice de viscosidade;
- leos HM que so leos HR mas com aditivos anti-desgaste para resistir s presses
elevadas;
- leos HV que so leos HM a que se juntaram aditivos de viscosidade que permitem uma
resistncia do filme de leo s altas temperaturas.
-
42
5.8- leos multifuncionais
Os leos multifuncionais (universais) permitem a sua utilizao nos motores, transmisses e
sistemas hidrulicos.
As principais caractersticas destes leos relacionam-se por um lado, com o grau de
viscosidade, ndice de viscosidade, propriedades anti-oxidao, anticorroso, etc., que so fceis de
obter, e por outro, com as propriedades de extrema presso (EP) e viscosidade, que so mais difceis
de conciliar.Estes leos so geralmente leos motor com um nvel de qualidade Mil.L. 2104 C ou D, aos
quais se juntam aditivos para satisfazer as exigncias EP das transmisses mais correntes.
Quando, para alm das trs aplicaes anteriores, os leos podem tambm ser utilizados nos
traves e embraiagens, designam-se por super-universais. Estes so leos multigraduados com um
elevado ndice de viscosidade, correspondente ao leo motor Mil. L. 2104 C e ao leo para transmisses
Mil. L. 2105 B, com propriedades detergentes, EP e fluidez hidrulica suficiente para garantir uma boa
lubrificao.
Nos leos utilizados nos traves e embraiagens o atrito dos elementos de frico controlado
pela untuosidade do leo, ou seja, pelo seu poder de aderncia, que permite manter um filme muito
delgado sobre uma superfcie rugosa. Esta caracterstica obtida pela juno de aditivos anti-
derrapagem que melhoram a tenso superficial, aumentando o atrito das superfcies em movimento
medida que o seu escorregamento diminui.
6 - Massas lubrificantes
Existem certas necessidades de lubrificao para as quais o emprego de leos no se torna
adequado e tem de se recorrer a outros tipos de lubrificantes no fludos, em que a consistncia pode
variar, conforme o fim em vista. As massa apresentam relativamente aos leos as seguintes
caractersticas:
- assegurarem a proteco dos mecanismos contra impurezas exteriores;
- aderem bem s superfcies metlicas sujeitas a atrito;
- resistem bem humidade e chuva;
- asseguram uma boa resistncia s temperaturas elevadas e altas presses.
Massa lubrificante (ou massa consistente) o produto resultante da disperso de um agente
espessante (gel) num lubrificante lquido, ficando com uma consistncia de slida a semifluida, podendo
ainda conter outros ingredientes destinados a conferir-lhe propriedades especiais, nomeadamente
aditivos anti-oxidantes, extrema-presso e anti-corrosivos; o lubrificante, que tem um baixo grau de
viscosidade, representa cerca de 3/4 da massa lubrificante.
O espessante normalmente um sabo de clcio, sdio, ltio, brio ou alumnio; os sabes
metlicos tm uma estrutura fibrosa, dada pela combinao de um cido gordo de origem animal ou
-
43
vegetal, e de um sal metlico de clcio, alumnio, sdio ou ltio. A natureza do metal d massa a sua
estrutura e confere-lhe resistncia ao calor, presso, gua e s vibraes; existem ainda massas cuja
base no um sabo, mas um composto qumico que lhes confere caractersticas especiais.
Em funo das suas propriedades, que condicionam as suas aplicaes, as massas mais
vulgarmente utilizadas so:
- Massas clcicas - Massas resistentes gua e a temperaturas mdias - as massas deste
tipo trabalham satisfatoriamente at temperaturas de 75/80 oC, sendo especialmente recomendadas
para lubrificao de chumaceiras lisas, bombas de gua, chassis, etc..
- Massas sdicas - Massas solveis em gua e resistentes a temperaturas elevadas - as
massas deste tipo resistem pouco aco da lavagem pela gua e suportam temperaturas de servio
at 110 oC. So indicadas para lubrificao de rolamentos em geral podendo tambm ser utilizadas em
chumaceiras de casquilhos.
- Massas base de ltio - Massas resistentes gua e a elevada temperatura - as massas
deste tipo resistem aco da lavagem pela gua e suportam temperaturas de servio at 130 oC. De
entre as massas citadas so aquelas que menos variam com a temperatura, podendo igualmente
trabalhar a temperaturas baixas (-20 oC). Tm inmeras aplicaes: rolamentos e chumaceiras de
casquilhos, chassis, bombas de gua, juntas universais, etc.
Relativamente sua aplicao as massas podem ser consideradas como:
- massas para rolamentos, que apresentam bom poder lubrificante, so resistentes s cargas e
tm ponto de gota elevado. O gel destas massas um sabo base de ltio para aumentar o
ponto de gota e clcio para aumentar o poder lubrificante; para rolamentos sujeitos a altas
temperaturas utiliza-se um sabo de sdio que contudo sensvel gua;
- massas para cardans, que resistem