Classificação e seleção de lubrificantes: Um Guia Abrangente | MachineMFG (2024)

I.Classificação dos lubrificantes

Os lubrificantes podem ser divididos em quatro categorias de acordo com os seus estados físicos: lubrificantes líquidos, lubrificantes semi-sólidos, lubrificantes sólidos e lubrificantes gasosos.

1. Lubrificantes líquidos

Os lubrificantes líquidos são a categoria mais amplamente utilizada e variada de materiais de lubrificação, incluindo óleo lubrificante mineral, óleo lubrificante sintético, óleo animal e vegetal e líquidos à base de água.

A caraterística dos lubrificantes líquidos é que têm uma vasta gama de viscosidade, oferecendo uma ampla seleção para componentes mecânicos que funcionam sob várias cargas, velocidades e temperaturas.

(1) Mineral Óleo lubrificante: Este é atualmente o tipo de lubrificante líquido mais utilizado, representando cerca de 90% do volume total de óleo lubrificante. É geralmente formado pela adição de aditivos ao óleo de base mineral.

(2) Óleo lubrificante sintético: Refere-se ao óleo lubrificante produzido através de síntese química.

(3) Óleo animal e vegetal: Refere-se a lubrificantes extraídos de animais e plantas.

(4) Líquidos à base de água: São lubrificantes que contêm água, incluindo tipos de solução e tipos de emulsão.

2. Lubrificantes semi-sólidos (massa lubrificante)

Também conhecidos como massa lubrificante, os lubrificantes semi-sólidos exibem um estado semi-fluido à temperatura e pressão normais e possuem uma estrutura coloidal.

3. Lubrificantes sólidos

Os lubrificantes sólidos funcionam principalmente de três formas: O primeiro tipo forma uma película lubrificante sólida na superfície de fricção, funcionando de forma semelhante à lubrificação de contorno.

O segundo tipo, lubrificantes sólidos de metal macio, utiliza a baixa resistência ao cisalhamento dos metais macios para proporcionar lubrificação. O terceiro tipo envolve substâncias como a grafite com uma estrutura em camadas que aproveita a sua caraterística estrutural para a lubrificação.

Os lubrificantes sólidos mais utilizados para a lubrificação de equipamentos são o bissulfureto de molibdénio, a grafite e o politetrafluoroetileno.

4. Lubrificantes gasosos

Os gases, como um tipo de fluido, cumprem as leis físicas da lubrificação de fluidos. Portanto, sob certas condições, os gases podem servir como lubrificantes, tal como os líquidos.

As vantagens dos lubrificantes a gás incluem um pequeno coeficiente de atrito, menor produção de calor por atrito a altas velocidades, baixo aumento de temperatura, funcionamento flexível e uma vasta gama de temperaturas de funcionamento.

As desvantagens são a sua baixa densidade e capacidade de carga, o que os torna adequados apenas para dispositivos pneumáticos na gama de 30-70 kPa e dispositivos hidrostáticos que não excedam 100 kPa.

II. Composição dos lubrificantes

1. Óleo de base

O óleo de base é o principal componente dos lubrificantes, representando 80% a 95% do volume total, e serve de veículo para os aditivos. Os óleos de base dividem-se, em termos gerais, em óleos minerais e óleos sintéticos.

(1) Óleo mineral.

No nosso país, os óleos minerais são normalmente classificados em tipos de base parafínica, base intermédia e base nafténica.

(2) Óleo sintético.

Os óleos de base sintéticos são produzidos através de reacções químicas de vários compostos. Possuem uma pureza química mais elevada e propriedades físicas e químicas superiores às dos óleos minerais, pelo que têm uma gama mais vasta de aplicações e uma vida útil mais longa. Representam a futura direção de desenvolvimento dos lubrificantes.

Atualmente, os óleos sintéticos são amplamente utilizados em maquinaria aeroespacial, e a sua aplicação em maquinaria industrial está a expandir-se rapidamente. Os óleos sintéticos são geralmente divididos em óleo de hidrocarboneto sintético, óleo de éster, óleo de poli-isobutileno, poliéteres, óleo de silicone, etc.

2. Aditivos

Os aditivos são componentes menores adicionados aos lubrificantes que melhoram significativamente certas características ou introduzem novas propriedades. As suas funções são as seguintes:

(1) Detergentes.

Utilizados principalmente no óleo de motores de combustão interna para remover a laca e a acumulação de carbono nas paredes do cilindro e nos anéis do pistão. Também dispersam uniformemente as partículas de goma e fuligem no óleo, impedindo a formação de partículas maiores.

(2) Antioxidantes.

Abrandam a reação de oxidação do óleo lubrificante, prolongando assim a sua vida útil.

(3) Agentes anti-desgaste.

Estes melhoram a resistência do óleo ao desgaste e à abrasão, reduzem o desgaste do equipamento e evitam a gripagem ou a sinterização.

(4) Agentes de oleosidade.

Reduzem o coeficiente de atrito e melhoram o desempenho da lubrificação.

(5) Desactivadores de metais.

Formam uma película passiva na superfície do metal para minimizar o impacto corrosivo do óleo no metal e a oxidação catalítica do óleo pelo metal.

(6) Melhoradores do índice de viscosidade.

Aumentam o índice de viscosidade do óleo, melhorando o seu desempenho visco-térmico.

(7) Inibidores de ferrugem.

Estes actuam sobre a superfície do metal para evitar a ferrugem ou a corrosão quando em contacto com a água.

(8) Depressores do ponto de fluidez.

Reduzem o ponto de fluidez do óleo ao retardar a formação de cristais de parafina a baixas temperaturas, melhorando assim a fluidez do óleo a baixas temperaturas.

(9) Antiespumantes.

Alteram a tendência do óleo para espumar e fazem com que as bolhas superficiais rebentem rapidamente.

(10) Emulsionantes e anti-emulsionantes.

Os emulsionantes são utilizados na emulsificação do óleo para formar uma emulsão uniforme e estável com a água. Os anti-emulsionantes são utilizados em lubrificantes gerais para separar rapidamente a água do óleo.

3. Espessantes

Os espessantes são um componente essencial da massa lubrificante e distinguem-na do óleo lubrificante. A massa lubrificante é composta por espessantes, óleo de base e aditivos, formando uma substância sólida ou semi-sólida quando o espessante é disperso no óleo de base.

Os espessantes afectam geralmente a consistência, o ponto de gota e a resistência à água da massa lubrificante e, por vezes, também a sua capacidade de carga.

III. Seleção do óleo lubrificante

1. Factores na escolha do óleo lubrificante

A seleção do óleo lubrificante baseia-se principalmente em três factores: as condições reais de trabalho do equipamento, as especificações ou recomendações do fabricante do equipamento e os regulamentos ou sugestões do fabricante do óleo.

Na prática, a escolha do óleo lubrificante baseia-se principalmente nas recomendações do fabricante do equipamento. No entanto, as condições reais de carga, velocidade e temperatura do equipamento também devem ser consideradas.

Ao selecionar um óleo lubrificante, os seguintes indicadores de desempenho são cruciais:

1. Viscosidade:

A viscosidade é um critério para classificar e graduar diferentes tipos de óleos lubrificantes e desempenha um papel decisivo na identificação e determinação da qualidade. A viscosidade do óleo lubrificante para equipamentos é determinada de acordo com os dados de projeto ou calculados, referindo-se a gráficos relevantes.

2. Ponto de escoamento:

O ponto de fluidez reflecte indiretamente a fluidez a baixa temperatura do óleo lubrificante durante o armazenamento, transporte e utilização. Está provado que a temperatura de utilização deve ser 5-10°C mais elevada do que o ponto de fluidez.

3. Ponto de inflamação:

Este é um indicador de segurança fundamental para o armazenamento, transporte e utilização de óleo lubrificante. O princípio para definir o ponto de inflamação do óleo lubrificante é deixar uma margem de segurança de metade, ou seja, deve ser metade superior à temperatura real de utilização.

Por exemplo, se a temperatura máxima do óleo no invólucro inferior de um motor de combustão interna não exceder 120°C, o ponto de inflamação mínimo para o óleo do motor deve ser fixado em 180°C.

Uma vez que existem muitos indicadores de desempenho para o óleo lubrificante e as diferenças entre os diferentes tipos são significativas, a decisão final deve ser tomada de forma racional, tendo em conta as condições de trabalho do equipamento, os requisitos do fabricante e as especificações e introduções do produto petrolífero.

2. Substituição do óleo lubrificante

Cada lubrificante tem as suas próprias características de desempenho, pelo que é crucial fazer a seleção correcta e razoável, evitando a substituição sempre que possível. Se a substituição for efetivamente necessária, devem ser respeitados os seguintes princípios:

(1) Substituir pelo mesmo tipo de óleo ou por um com características de desempenho semelhantes.

(2) A viscosidade deve ser comparável, a viscosidade do óleo de substituição não deve exceder ±15% da viscosidade do óleo original. Deve ser dada preferência aos óleos com uma viscosidade ligeiramente superior.

(3) Substituir por um óleo de melhor qualidade sempre que possível.

(4) Deve também ter-se em conta o ambiente e a temperatura de funcionamento do equipamento.

3. Mistura de óleo lubrificante

A mistura de diferentes tipos, marcas, fabricantes e condições (novos ou velhos) de óleo deve ser evitada tanto quanto possível. Os seguintes tipos de óleo são estritamente proibidos de serem misturados:

(1) Os óleos especiais e específicos não podem ser misturados com outros tipos de óleo.

(2) Os óleos que requerem resistência à emulsão não devem ser misturados com óleos que não tenham este requisito.

(3) O óleo de turbina resistente ao amoníaco não deve ser misturado com outros tipos de óleo de turbina.

(4) O óleo hidráulico anti-desgaste contendo zinco não pode ser misturado com óleo hidráulico anti-prata.

(5) O óleo da engrenagem não deve ser misturado com o óleo do sem-fim.

No entanto, os seguintes óleos podem ser misturados:

(1) Produtos do mesmo fabricante com qualidade semelhante.

(2) Produtos de marcas diferentes do mesmo fabricante.

(3) Diferentes tipos de óleo, se misturados numa composição que não contenha aditivos.

(4) Diferentes tipos de óleo que não apresentam efeitos anómalos nos ensaios de mistura.

(5) Os óleos para motores de combustão interna com uma variedade de aditivos e grandes quantidades têm características de desempenho diferentes. Quando as propriedades do óleo não são conhecidas, é necessário ter cuidado para evitar efeitos adversos ou mesmo acidentes de lubrificação.

IV. Seleção da massa lubrificante

Ao selecionar uma massa lubrificante, a principal consideração deve ser a sua função, nomeadamente, o seu papel na lubrificação, redução da fricção, proteção e vedação.

Para as massas lubrificantes redutoras de fricção, os principais factores incluem a resistência a temperaturas altas e baixas, a carga e a velocidade de rotação.

No caso das massas lubrificantes de proteção, a atenção centra-se nos meios e materiais em contacto, em especial nas propriedades de proteção e estabilidade para metais e não metais. Para as massas lubrificantes de vedação, as considerações devem incluir os materiais e meios em contacto e a compatibilidade da massa lubrificante com o material (especialmente a borracha) para selecionar a massa lubrificante adequada.

A escolha da massa lubrificante deve ter em conta a temperatura de funcionamento, a velocidade de rotação, o tamanho da carga, o ambiente de trabalho e o método de fornecimento de massa lubrificante da máquina. As considerações gerais incluem os seguintes factores:

(1) Temperatura.

O impacto da temperatura na massa lubrificante é significativo.

Acredita-se geralmente que quando a temperatura de funcionamento do ponto de lubrificação excede o limite superior da temperatura da massa lubrificante, a perda por evaporação, a degradação oxidativa e a contração coloidal do óleo base da massa lubrificante aceleram.

Para cada aumento de temperatura de 10 ℃ a 15 ℃, a velocidade de oxidação da graxa aumenta de 1,5 a 2 vezes e a vida útil da graxa diminui pela metade. A temperatura de operação do ponto de lubrificação também muda com a temperatura ambiente.

Além disso, factores como a carga, a velocidade, o funcionamento contínuo e o enchimento excessivo de massa lubrificante também podem afetar a temperatura de funcionamento do ponto de lubrificação.

Para ambientes com temperaturas ambiente elevadas e máquinas que operam a altas temperaturas, deve ser utilizada massa lubrificante resistente a altas temperaturas. A temperatura da graxa geral deve ser de 20 ℃ a 30 ℃ abaixo do seu ponto de gota (temperatura).

(2) Velocidade de rotação.

Quanto maior for a velocidade de funcionamento dos componentes lubrificados, maior será a tensão de cisalhamento sofrida pela massa lubrificante e mais significativos serão os danos causados à estrutura fibrosa formada pelo espessante, reduzindo assim o tempo de vida da massa lubrificante.

Se a velocidade de funcionamento do equipamento duplicar, o tempo de vida da massa lubrificante reduz-se a um décimo da sua duração original.

Os componentes que funcionam a altas velocidades geram mais calor e a um ritmo mais rápido, podendo diluir a massa lubrificante e provocar fugas. Por conseguinte, deve ser utilizada uma massa lubrificante mais espessa em tais situações.

(3) Carga.

A escolha da massa lubrificante correcta de acordo com a carga é um aspeto fundamental para garantir uma lubrificação eficaz.

Para pontos de lubrificação de carga elevada, deve ser selecionada uma massa lubrificante com um óleo base de elevada viscosidade, um elevado teor de espessante e propriedades superiores de extrema pressão e anti-desgaste. A penetração no cone da massa lubrificante está diretamente relacionada com a carga que pode suportar durante a utilização.

Para condições de carga elevada, deve ser selecionada uma massa lubrificante com uma menor penetração no cone (maior viscosidade).

Se a aplicação envolver cargas pesadas e de impacto, deve ser utilizada massa lubrificante com aditivos de extrema pressão, como os que contêm bissulfureto de molibdénio.

(4) Condições ambientais.

As condições ambientais referem-se ao ambiente de trabalho e aos meios circundantes do ponto de lubrificação, tais como a humidade do ar, o pó e a presença de substâncias corrosivas.

Em ambientes húmidos ou situações que envolvam o contacto com a água, deve ser selecionada uma massa lubrificante resistente à água, como as massas lubrificantes à base de cálcio, à base de lítio, de cálcio complexo ou de cálcio sulfonado complexo. Em condições severas, deve ser utilizada massa lubrificante anti-ferrugem em vez de massa lubrificante à base de sódio com fraca resistência à água.

Em ambientes com fortes meios químicos, devem ser utilizadas massas lubrificantes sintéticas resistentes a meios químicos, como as massas lubrificantes de fluorocarbono.

(5) Outros factores.

Para além dos pontos acima mencionados, a relação custo-eficácia da massa lubrificante também deve ser considerada aquando da sua seleção.

Isto envolve uma análise abrangente sobre se a utilização da massa lubrificante prolonga o ciclo de lubrificação, o número de adições de massa lubrificante, o consumo de massa lubrificante, a taxa de falhas dos rolamentos e os custos de manutenção, entre outros factores.

(6) A relação entre a viscosidade da massa lubrificante e a aplicação.

Tabela: Gama de aplicabilidade em função da viscosidade da massa lubrificante.

Indicadores de referência para a falha da massa lubrificante