1 - O petróleo
O petróleo no sentido de óleo bruto, é uma substância oleosa, inflamável, geralmente menos densa que a água, com cheiro característico e coloração que pode variar desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho).
Há inúmeras teorias sobre o surgimento do petróleo, porém, a mais aceita é que ele surgiu através de restos orgânicos de animais e vegetais depositados no fundo de lagos e mares sofrendo transformações químicas ao longo de milhares de anos. Substância inflamável possui estado físico oleoso e com densidade menor do que a água. Sua composição química é a combinação de moléculas de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos).
O petróleo é uma combinação complexa de hidrocarbonetos. Composta na sua maioria de hidrocarbonetos alifáticos, alicíclicos e aromáticos. Também pode conter quantidades pequenas de nitrogênio, oxigênio, compostos de enxofre e íons metálicos, principalmente de níquel e vanádio. Esta categoria inclui petróleos leves, médios e pesados, assim como os óleos extraídos de areias impregnadas de alcatrão. Materiais hidrocarbonatados que requerem grandes alterações químicas para a sua recuperação ou conversão em matérias-primas para a refinação do petróleo tais como óleos de xisto crus, óleos de xisto enriquecidos e combustíveis líquidos de hulha não se incluem nesta definição.
O petróleo é um recurso natural abundante, porém sua pesquisa envolve elevados custos e complexidade de estudos. É também atualmente a principal fonte de energia. Serve como base para fabricação dos mais variados produtos, dentre os quais destacam-se: benzinas, óleo diesel, gasolina, alcatrão, polímeros plásticos e até mesmo medicamentos. Já provocou muitas guerras, e é a principal fonte de renda de muitos países, sobretudo no Oriente Médio.
Além de gerar a gasolina que serve de combustível para grande parte dos automóveis que circulam no mundo, vários produtos são derivados do petróleo como, por exemplo, a parafina, GLP, produtos asfálticos, nafta petroquímica, querosene, solventes, óleos combustíveis, óleos lubrificantes, óleo diesel e combustível de aviação.
O primeiro poço de petróleo foi descoberto nos Estados Unidos – Pensilvânia – no ano de 1859. Ele foi encontrado em uma região de pequena profundidade (21m). Ao contrário das escavações de hoje, que ultrapassam os 6.000 metros. O maior produtor e consumidor mundial são os Estados Unidos; por esta razão, necessitam importar cada vez mais.
Os países que possuem maior número de poços de petróleo estão localizados no Oriente Médio, e, por sua vez, são os maiores exportadores mundiais. Os Estados Unidos da América, Rússia, Irã, Arábia Saudita, Venezuela, Kuwait, Líbia, Iraque, Nigéria e Canadá, são considerados um dos maiores produtores mundiais.
Tipos de petróleo:
americano (EUA e BRASIL)
parafínicos
rico em hidrocarbonetos da série dos alcanos*.
cáucaso (RUSSO)
cicloparafínicos
rico em hidrocarbonetos da série dos ciclo-alcanos.
indonésia (BORNÉU)
benzênicos
rico em hidrocarbonetos da série dos aromáticos.
- Petróleo Brent: petróleo produzido na região do Mar do Norte, provenientes dos sistemas de exploração petrolífera de Brent e Ninian. É o petróleo na sua forma bruta (crú) sem passar pelo sistema de refino.
- Petróleo Light: petróleo leve, sem impurezas, que já passou pelo sistema de refino.
- Petróleo Naftênico: petróleo com grande quantidade de hidrocarbonetos naftênicos.
- Petróleo Parafínico: petróleo com grande concentração de hidrocarnonetos parafínicos.
- Petróleo Aromático: com grande concentração de hidrocarbonetos aromáticos.
2 - Tribologia – Atrito
De forma mais resumida possível, atrito é a fricção entre duas superfícies. Isso ocasiona uma certa resistência ao movimento.
De uma forma mais completa, o atrito é um estado de aspereza ou rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite a troca de forças em uma direção tangencial à região de contato entre os sólidos.• O fato de existir atrito entre dois sólidos não implica, necessariamente, a existência de uma força de atrito entre eles.• O sentido da força de atrito é sempre contrário ao deslizamento ou à tendência de deslizamento entre sólidos em contato.• De acordo com a 3ª lei de Newton ( Ação e Reação ), os sólidos A e B trocam entre si forças de artito, existe uma força de atrito que A aplica em B e B em A. Tais forças de atrito são opostas ( têm mesma intensidades ), mesma direção e sentidos opostos.• as forças de atrito trocadas entre A e B (F e f) nunca se equilibram porque estão aplicadas em corpos distintos.
De um modo geral os benefícios e os malefícios do atrito são:
Benefícios:
Se não fosse o atrito um carro não sairia do lugar porque os pneumáticos deslizariam sogre a superfície. Em uma superfície lamacenta é preciso que haja correntes no pneu do carro para que o carro saia do lugar, são as correntes que fazem com que o atrito aumente. Sem o atrito as correntes não poderiam mover as máquinas e os pregos não ficariam fixos na parede. Em uma lomba, um carro parado só não desliza porque existe atrito.
Malefícios:
O atrito é prejudicial no momento em que ele desgasta as superfícies que rolam uma sobre a outra, aumenta a força necessária para mover um corpo e produz calor. Para estes malefícios do atrito fazem-se superfícies super planas e lisas, usa-se metais duros, o uso de lubrificantes entre as superfícies para que não haja tanto atrito e fiquem mais escorregadias e para que também não haja tanto desgaste das superfícies.
3 - Graxas
As graxas são compostos lubrificantes semi-sólidos constituídos por uma mistura de óleo, aditivos e agentes engrossadores chamados sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio, lítio e bário. Elas são utilizadas onde o uso de óleos não é recomendado.
As graxas também passam por ensaios físicos padronizados e os principais encontram-se no quadro a seguir.
3.1 -Tipos de graxa
Os tipos de graxa são classificados com base no sabão utilizado em sua fabricação.
Graxa à base de alumínio: macia; quase sempre filamentosa; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; pode trabalhar em temperaturas de até 71°C. É utilizada em mancais de rolamento de baixa velocidade e em chassis.
Graxa à base de cálcio: vaselinada; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; deixa-se aplicar facilmente com pistola; pode trabalhar em temperaturas de até 77°C. É aplicada em chassis e em bombas d’água.
Graxa à base de sódio: geralmente fibrosa; em geral não resiste à água; boa estabilidade estrutural quando em uso. Pode trabalhar em ambientes com temperatura de até 150°C. É aplicada em mancais de rolamento, mancais de rodas, juntas universais etc.
Graxa à base de lítio: vaselinada; boa estabilidade estrutural quando em uso; resistente à água; pode trabalhar em temperaturas de até 150°C. É utilizada em veículos automotivos e na aviação.
Graxa à base de bário: características gerais semelhantes às graxas à base de lítio.
Graxa mista: é constituída por uma mistura de sabões. Assim, temos graxas mistas à base de sódio-cálcio, sódio-alumínio etc.
Além dessas graxas, há graxas de múltiplas aplicações, graxas especiais e graxas sintéticas.
3.2 - Lubrificantes sólidos
Algumas substâncias sólidas apresentam características peculiares que permitem a sua utilização como lubrificantes, em condições especiais de serviço.
Entre as características importantes dessas substâncias, merecem ser mencionadas as seguintes:
- baixa resistência ao cisalhamento;
- estabilidade a temperaturas elevadas;
- elevado limite de elasticidade;
- alto índice de transmissão de calor;
- alto índice de adesividade;
- ausência de impurezas abrasivas.
Embora tais características não sejam sempre atendidas por todas as substâncias sólidas utilizadas como lubrificantes, elas aparecem de maneira satisfatória nos carbonos cristalinos, como a grafita, e no bissulfeto de molibdênio, que são, por isso mesmo, aquelas mais comumente usadas para tal finalidade.
A grafita, após tratamentos especiais, dá origem à grafita coloidal, que pode ser utilizada na forma de pó finamente dividido ou em dispersões com água, óleos minerais e animais e alguns tipos de solventes.
É crescente a utilização do bissulfeto de molibdênio (MoS2) como lubrificante. A ação do enxofre (símbolo químico = S) existente em sua estrutura propicia uma excelente aderência da substância com a superfície metálica, e seu uso é recomendado sobretudo para partes metálicas submetidas a condições severas de pressão e temperaturas elevadas. Pode ser usado em forma de pó dividido ou em dispersão com óleos minerais e alguns tipos de solventes.
A utilização de sólidos como lubrificantes é recomendada para serviços em condições especiais, sobretudo aquelas em que as partes a lubrificar estão submetidas a pressões ou temperaturas elevadas ou se encontram sob a ação de cargas intermitentes ou em meios agressivos. Os meios agressivos são comuns nas refinarias de petróleo, nas indústrias químicas e petroquímicas.
4 - Removedores de lubrificantes
Em alguns casos a remoção do óleo lubrificante pode não ser necessária, mas, se for conveniente, poderá efetuar-se empregando com ou sem algum solvente fácil de obter (querosene, água-raz, etc.) ou agitando a peça num banho francamente alcalino.
5 - Métodos de aplicação de lubrificantes
Os métodos de lubrificação podem ser agrupados em:
- Com perda total do lubrificante;
- Com reaproveitamento de lubrificante.
Perda total, como o próprio nome indica, é o método no qual o lubrificante é utilizado uma única vez, enquanto que no método com reaproveitamento o lubrificante é utilizado um certo número de vezes.
Na lubrificação com perda total do lubrificante vamos considerar:
- – Lubrificação manual;
- - Copo conta-gotas;
- - Copo com vareta;
- – Copo com mecha;
- - Lubrificador mecânico;
- - Lubrificador de névoa de óleo;
- - Lubrificador hidrostático;
- – Lubrificação centralizada;
- – Mancais de cavidade.
Na lubrificação com reaproveitamento do lubrificante podemos considerar dois casos principais:
- – Lubrificação por banho;
- – Sistemas circulatórios.
6 - Lubrificantes de mancais
6.1 - Lubrificação de mancais de deslizamento
O traçado correto dos chanfros e ranhuras de distribuição do lubrificante nos mancais de deslizamento é o fator primordial para se assegurar a lubrificação adequada.
Os mancais de deslizamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. No caso de óleo, a viscosidade é o principal fator a ser levado em consideração; no caso de graxa, a sua consistência é o fator relevante.
A escolha de um óleo ou de uma graxa também depende dos seguintes fatores:
- geometria do mancal: dimensões, diâmetro, folga mancal/eixo;
- rotação do eixo;
- carga no mancal;
- temperatura de operação do mancal;
- condições ambientais: temperatura, umidade, poeira e contaminantes;
- método de aplicação.
6.2 - Lubrificação de mancais de rolamento
Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos são lubrificados, normalmente, com óleo. Todos os demais tipos de rolamentos podem ser lubrificados com óleo ou com graxa.
Lubrificação com graxa
Em mancais de fácil acesso, a caixa pode ser aberta para se renovar ou completar a graxa. Quando a caixa é bipartida, retira-se a parte superior; caixas inteiriças dispõem de tampas laterais facilmente removíveis. Como regra geral, a caixa deve ser cheia apenas até um terço ou metade de seu espaço livre com uma graxa de boa qualidade, possivelmente à base de lítio.
Lubrificação com óleo
O nível de óleo dentro da caixa de rolamentos deve ser mantido baixo, não excedendo o centro do corpo rolante inferior. É muito conveniente o emprego de um sistema circulatório para o óleo e, em alguns casos, recomenda se o uso de lubrificação por neblina.
Intervalos de lubrificação
No caso de rolamentos lubrificados por banho de óleo, o período de troca de óleo depende, fundamentalmente, da temperatura de funcionamento do rolamento e da possibilidade de contaminação proveniente do ambiente.
Não havendo grande possibilidade de poluição, e sendo a temperatura inferior a 50°C, o óleo pode ser trocado apenas uma vez por ano. Para temperaturas em torno de 100°C, este intervalo cai para 60 ou 90 dias.
6.3 - Lubrificação dos mancais dos motores
Temperatura, rotação e carga do mancal são os fatores que vão direcionar a escolha do lubrificante.
Regra geral:
- temperaturas altas: óleo mais viscoso ou uma graxa que se mantenha consistente;
- altas rotações: usar óleo mais fino;
- baixas rotações: usar óleo mais viscoso.
7 - Lubrificantes de engrenagens
7.1 - Lubrificação de engrenagens fechadas
A completa separação das superfícies dos dentes das engrenagens durante o engrenamento implica presença de uma película de óleo de espessura suficiente para que as saliências microscópicas destas superfícies não se toquem.
O óleo é aplicado às engrenagens fechadas por meio de salpico ou de circulação.
A seleção do óleo para engrenagens depende dos seguintes fatores: tipo de engrenagem, rotação do pinhão, grau de redução, temperatura de serviço, potência, natureza da carga, tipo de acionamento, método de aplicação e contaminação.
7.2 - Lubrificação de engrenagens abertas
Não é prático nem econômico encerrar alguns tipos de engrenagem numa caixa. Estas são as chamadas engrenagens abertas.
As engrenagens abertas só podem ser lubrificadas intermitentemente e, muitas vezes, só a intervalos regulares, proporcionando películas lubrificantes de espessuras mínimas entre os dentes, prevalecendo as condições de lubrificação limítrofe.
Ao selecionar o lubrificante de engrenagens abertas, é necessário levar em, consideração as seguintes condições: temperatura, método de aplicação, condições ambientais e material da engrenagem.
8 - Armazenagem e manuseio de lubrificantes
Os óleos lubrificantes são embalados usualmente em tambores de 200 litros, conforme norma do INMETRO (Instituto de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial).
As graxas são comercializadas em quilograma e os tambores são de 170 kg ou 180 kg, conforme o fabricante.
Em relação ao manuseio e armazenagem de lubrificantes, deve-se evitar a presença de água. Os óleos contaminam-se facilmente com água. A água pode ser proveniente de chuvas ou da umidade do ar. Areia, poeira e outras partículas estranhas também são fatores de contaminação de óleos e graxas.
Outro fator que afeta os lubrificantes, especialmente as graxas, é a temperatura muito elevada, que pode decompô-las.
Quando não houver possibilidade de armazenagem dos lubrificantes em recinto fechado e arejado, devem ser observados os seguintes cuidados:
- manter os tambores sempre deitados sobre ripas de madeira para evitar a corrosão;
- nunca empilhar os tambores sobre aterros de escórias, pois estas atacam seriamente as chapas de aços de que eles são feitos;
- em cada extremidade de fila, os tambores devem ser firmemente escorados por calços de madeira. Os bujões devem ficar em fila horizontal;
- fazer inspeções periódicas para verificar se as marcas dos tambores continuam legíveis e descobrir qualquer vazamento;
- se os tambores precisarem ficar na posição vertical, devem ser cobertos por um encerado.
Na falta do encerado, o recurso é colocá-los ligeiramente inclinados,com o emprego de calços de madeira, de forma que se evite o acúmulo de água sobre qualquer um dos bujões.
A armazenagem em recinto fechado e arejado pode ser feita em estantes de ferro apropriadas chamadas racks ou em estrados de madeira chamados pallets.
O emprego de racks exige o uso de um mecanismo tipo monorail com talha móvel para a colocação e retirada dos tambores das estantes superiores. Para a manipulação dos pallets, é necessária uma empilhadeira com garfo.
Uma outra possibilidade é dispor os tambores horizontalmente e superpostos em até três filas, com ripas de madeira de permeio e calços convenientes, conforme já foi mostrado. A retirada dos tambores é feita usando-se uma rampa formada por duas tábuas grossas colocadas em paralelo, por onde rolam cuidadosamente os tambores. Panos e estopas sujos de óleo não devem ser deixados nesses locais, porque constituem focos de combustão, além do fator estético.
O almoxarifado de lubrificantes deve ficar distante de poeiras de cimento, carvão etc., bem como de fontes de calor como fornos e caldeiras.
O piso do almoxarifado de lubrificantes não deve soltar poeira e nem absorver óleo depois de um derrame acidental.
Pode-se retirar óleo de um tambor em posição vertical utilizando uma pequena bomba manual apropriada.
Os tambores que estiverem sendo usados devem ficar deitados horizontalmente sobre cavaletes adequados. A retirada de óleo é feita, nesse caso, por meio de torneiras apropriadas.
Geralmente adapta-se a torneira ao bujão menor. Para o caso de óleos muito viscosos, recomenda-se usar o bujão menor. O bujão com a torneira adaptada deve ficar voltado para baixo, e uma pequena lata deve ser colocada para captar um eventual gotejamento.
Os recipientes e os funis devem ser mantidos limpos, lavados periodicamente com querosene e enxugados antes de voltarem ao uso.
Para graxas, que em geral são em número reduzido e cujo consumo é muito menor que o de óleos, recomenda-se o emprego de bombas apropriadas, mantendo- se o tambor sempre bem fechado.