01_MF_Óleos lubrificantes

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Óleos Lubrificantes 
 
 
Definição 
 
Os óleos lubrificantes, óleos de motor, ou óleos para motor, são substâncias utilizadas 
para reduzir o atrito, lubrificando e aumentando a vida útil dos componentes móveis 
dos motores. Os óleos lubrificantes podem ser de origem animal ou vegetal (óleos 
graxas), derivados de petróleo (óleos minerais) ou produzidos em laboratório (óleos 
sintéticos), podendo ainda ser constituído pela mistura de dois ou mais tipos (óleos 
compostos). 
 
Como no caso de todos os agregados com peças móveis, os compressores de 
refrigeração minimizam os prejuízos devido à fricção (desgaste) através de uma 
lubrificação adequada. Nas instalações comuns não pode ser evitado que o lubrificante 
entre em contato com o refrigerante do circuito de refrigeração. 
 
Propriedades 
As características do óleo lubrificante devem incluir: 
 Viscosidade adequada; 
 Ponto de fluidez, de névoa e de floculação compatível (incongelável); 
 Tenacidade e resistência de película; 
 Estabilidade química em presença do refrigerante; 
 Baixo teor de umidade. 
 
Na avaliação desta propriedade do óleo com relação a um compressor individual, 
podem ser tomados em consideração: 
 O tipo e projeto do compressor; 
 A natureza do refrigerante a ser usado; 
 A temperatura do evaporador; 
 A temperatura de descarga do condensador. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Subst%C3%A2ncia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motores
https://pt.wikipedia.org/wiki/Animal
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vegetal
https://pt.wikipedia.org/wiki/Petr%C3%B3leo
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Características dos óleos lubrificantes 
A qualidade de um lubrificante é comprovada após a aplicação e avaliação de seu 
desempenho em serviço. Esse desempenho está ligado à composição química do 
lubrificante, resultante do petróleo bruto, do refino dos aditivos e do balanceamento da 
formulação. Esta combinação de fatores dá ao lubrificante certas características físicas 
e químicas que permitem um controle da uniformidade e nível de qualidade. 
 
Chamamos de análise típica um conjunto de valores que representa a média das 
medidas de cada característica. Consequentemente, a amostra de uma determinada 
fabricação dificilmente apresenta resultados iguais aos da análise típica, situando-se, 
entretanto, dentro de uma faixa de tolerância aceitável. Ao conjunto de faixas de 
tolerância e limites de enquadramento de cada fabricação dá-se o nome de 
especificação. Convém mencionar que as especificações não são garantia de bom 
desempenho do lubrificante, pois somente a aplicação demonstra a performance. Os 
ensaios de laboratório simulam condições de aplicação do lubrificante, sem, entretanto, 
garantir um bom desempenho no serviço. 
 
Viscosidade 
 
A viscosidade do óleo tem importância fundamental na lubrificação hidrodinâmica. A 
viscosidade de um fluido é a propriedade que determina o valor de sua resistência ao 
cisalhamento. A viscosidade é devida, primeiramente, à interação entre as moléculas 
do fluido. Consideremos, conforme a figura abaixo, duas placas paralelas separadas 
por uma pequena distância y, sendo o espaço entre as mesmas ocupado por um fluido. 
 
Suponha-se uma força constante F atuando sobre a placa superior, que então se move 
a uma velocidade constante V, o fluido em contato com a placa superior aderirá à 
mesma e irá mover-se à velocidade V, e o fluido em contato com a placa inferior fixa, 
terá velocidade zero. Se a velocidade V não for excessivamente grande, as camadas 
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intermediárias do fluido irão mover-se com a velocidade V1, V2, Vn, diretamente 
proporcionais a y1, y2 ... yn. 
O movimento será laminar e a curva de variação da velocidade será uma linha reta. 
 
 
Viscosidade do óleo 
 
A experiência nos mostra que a força F é diretamente proporcional à área A da placa 
móvel, à velocidade V é inversamente proporcional à distância y. Além disso, a força F 
varia também de acordo com a natureza do fluido. 
 
Então, temos: 
 
 
 
Em que μ é o coeficiente de viscosidade ou viscosidade absoluta ou viscosidade 
dinâmica do referido fluido. 
 
O conceito de viscosidade foi estabelecido, em princípio, por Isaac Newton. Louis 
Navier, na França e George Stokes, na Inglaterra, no início do século XIX, estudaram 
matematicamente o equilíbrio dinâmico dos fluidos viscosos. Hágen e Poiseuille 
estudaram o escoamento dos líquidos em condutos circulares capilares, enquanto 
Boussinesq e Reynolds se notabilizaram nos estudos do escoamento turbulento. 
 
De acordo com a ASTM (American Society of Testing Materials), temos as seguintes 
definições: 
F = μ AV / y 
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 Viscosidade Absoluta (dinâmica) de um líquido newtoniano - é a força tangencial 
sobre a área unitária de um de dois planos paralelos separados de uma distância 
unitária quando o espaço é preenchido com líquido e um dos planos move-se em 
relação ao outro com velocidade unitária no seu próprio plano. A unidade CGS de 
viscosidade dinâmica ou absoluta μ é o poise, que tem as dimensões gramas por 
centímetros por segundo; 
 Viscosidade Cinemática de um líquido newtoniano - é o quociente da viscosidade 
dinâmica ou absoluta dividida pela densidade; 
 Escoamento Newtoniano - é caracterizado pelo líquido no qual o grau de 
cisalhamento é proporcional à tensão de cisalhamento. A razão constante para o grau 
de cisalhamento é a viscosidade do líquido. 
 
Conforme vimos a viscosidade cinemática é função apenas do comprimento e tempo 
(grandezas cinemáticas), então: 
 
 
 
Entretanto, para fins práticos, a viscosidade dos óleos lubrificantes é expressa em 
tempo (segundos) de escoamento através de tubos capilares metálicos, como é o caso 
do viscosímetro Saybolt nos Estados Unidos, Redwood na Inglaterra e Engler na 
Alemanha. 
 
Popularmente a viscosidade é o “corpo” do lubrificante. Um óleo viscoso ou de grande 
viscosidade é “grosso” e flui com dificuldade; um óleo de pouca viscosidade é “fino” e 
escorre facilmente. Podemos, pois, dizer que a viscosidade de um óleo é inversamente 
proporcional à sua fluidez. 
 
Outras propriedades para viscosidade de óleo seriam: a sua resistência ao fluir, o seu 
atrito interno ou sua resistência ao escoamento. 
 
 
v = μ / d 
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Unidades e Métodos de Medir Viscosidade 
 
Vimos acima a definição consagrada pela ASTM para a viscosidade dinâmica ou 
absoluta. Podemos dizer que ela é numericamente expressa pela força aplicada a uma 
superfície, a fim de cisalhar uma película do fluido de espessura unitária, a uma 
velocidade relativa também unitária. 
 
No sistema MKS a unidade de viscosidade absoluta é kgf.s/m² e não possui nome 
especial. 
 
No sistema CGS a unidade é o “poise”, que vem a ser dina s/cm². Normalmente é 
utilizado o “centipoise”, que é centésima parte do “poise”. 
 
No sistema inglês a unidade é Ib.s/pol² que é denominada “reyn”. De uso mais corrente 
é o “microreyn”, que é a milionésima parte do “reyn”. 
 
O inverso da viscosidade absoluta é chamado fluidez. Sua unidade no sistema CGS é 
denominada “RHE” por alguns autores. 
 
Os viscosímetros Saybolt, Redwood e Engler têm uma construção muito semelhante. 
Todos os três compõem-se, basicamente, de um tubo de seção cilíndrica com um 
estreitamento na parte inferior. Uma determinada quantidade de óleo é contida no tubo, 
que fica mergulhado em um banho com temperatura controlada por termostato. Na 
temperatura escolhida deixa-se escoar o óleo através do orifício inferior e mede-se o 
tempo de escoamento. 
 
 
 
 
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Conversão de UnidadesExistem diferentes métodos para medição da viscosidade. A conversão é feita 
mediante a tabelas que relacionam a viscosidade em determinada temperatura. 
 
Pode-se usar os seguintes fatores de multiplicação para efetuar conversões 
aproximadas de um sistema de viscosidade a outro sistema, à mesma temperatura: 
 
Tabela: Conversões entre unidades 
Unidade Multiplicar por: Unidade 
Cinemática (cst) 0,1316 Graus Engler 
Graus Engler 7,599 Cinemática (centistokes) 
Graus Engler a 20°C 35,106 Seg. Saybolt Universal a 20°C 
Graus Engler a 50°C 35,173 Seg. Saybolt Universal a 50°C 
Graus Engler a 100°F 35,353 Seg. Saybolt Universal a 100°C 
Seg. Saybolt Universal a 100°F 0,02848 Graus Engler a 100°F 
Seg. Saybolt Universal a 210°F 0,02829 Graus Engler a 210°F 
 
 
Viscosidade na Refrigeração 
 
A viscosidade de óleo de lubrificação muda consideravelmente com a temperatura, 
aumentando quando a temperatura diminui. A diluição do refrigerante no óleo também 
altera a viscosidade, diminuindo-a quando a diluição aumenta. 
 
Uma outra área onde as relações de solubilidade entre óleo e refrigerante são 
importantes é no cárter. Essas relações são afetadas pela temperatura do óleo, pela 
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pressão do refrigerante, que por sua vez depende de sua temperatura, e pelo tipo de 
refrigerante e natureza do óleo. 
 
Durante o funcionamento normal, quando a temperatura do cárter é razoável (alta) e a 
pressão de sucção é baixa, a quantidade de refrigerante dissolvido no óleo é baixa. 
 
Quando o sistema for desligado tanto o óleo como o refrigerante estiverem à 
temperatura e pressão ambientes, o óleo no cárter poderá conter cerca de 50% de 
refrigerante. 
 
Essa passagem do refrigerante para dentro do cárter não ocorre instantaneamente e o 
equilíbrio provavelmente só será atingindo depois de várias horas. Quando o 
compressor é ligado novamente, o refrigerante extra será rapidamente retirado da 
solução, causando uma grande turbulência e carregando óleo consigo. 
 
A utilização de aquecedores no cárter para manter a temperatura do óleo a um nível 
razoável e prevenir a passagem do refrigerante para dentro do cárter está se tornando 
bastante comum. Temperaturas do óleo de cerca de 60 a 65°C para o refrigerante R-
12 são suficientes para produzir o efeito desejado. É muito melhor um aquecedor de 
baixa potência que funcionará continuamente. 
 
Tipos de óleos lubrificantes 
 Oleosos, líquidos e fluidos lubro-refrigerantes (emulsões); 
 Graxosos; 
 Pastoso; 
 Seco (pó ou verniz). 
 
 
 
 
 
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Miscibilidade 
 
Miscibilidade é uma propriedade que representa a habilidade do fluido refrigerante se 
misturar com óleo lubrificante do compressor. Podemos citar algumas vantagens 
quanto a esta propriedade, como a fácil lubrificação das partes dos sistemas e relativa 
facilidade do óleo retornar ao compressor, porém há desvantagens relacionadas a 
diluição do lubrificante e consequente diminuição de sua viscosidade, podemos citar 
ainda a baixa capacidade de transferência de calor (inerente ao óleo) e problemas de 
controle. 
Relações de Temperatura e Pressão 
 
Quando o óleo se dissolve no refrigerante ou o refrigerante se dissolve no óleo, ocorre 
relacionamento de três propriedades, sob qualquer determinada condição. São elas: 
pressão, temperatura e concentração. 
 
 
Efeito da solubilidade de fluído refrigerante sobre a viscosidade 
 
 
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Efeito da solubilidade de óleo sobre a pressão e a temperatura 
 
 
Estabilidade Química 
 
A importância da estabilidade química é acentuada pois é necessário que o óleo de 
lubrificação do compressor desempenhe sua função de lubrificação contínua 
efetivamente sem sofrer mudanças por longo tempo. 
 
Por causa das elevadas temperaturas de descarga possíveis em unidades de 
compressores herméticos, a capacidade do óleo em permanecer estável e resistir a 
decomposição sob temperaturas elevadas é especialmente importante quando da 
seleção de um óleo de lubrificação para estas unidades. 
 
Na maioria dos casos, a estabilidade química de um óleo está estreitamente 
relacionada com a quantidade de hidrocarbonetos não saturados presentes no óleo. 
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Quanto maior a porcentagem de hidrocarbonetos não saturados contidos no óleo, 
maior a sua estabilidade. 
 
Para refrigeração é desejado um óleo de alta qualidade com uma porcentagem muito 
baixa de hidrocarbonetos não saturados, estes óleos são geralmente de cor clara, 
sendo justamente de um branco aguado. 
 
 
Pontos de fluidez, névoa e floco 
 
O ponto de fluidez de um óleo é a temperatura mais baixa à qual ele fluirá, ou 
congelará quando testados sob certas condições especificadas. 
 
Dois óleos tendo a mesma viscosidade, um pode ter um ponto mais elevado de fluidez 
que o outro, por causa de uma maior quantidade de cera. 
 
Para ser admitido no evaporador, o ponto de fluidez do óleo deve ser bem abaixo da 
menor temperatura do evaporador. Se o ponto de fluidez do óleo é muito elevado, 
estes tendem a congelar sobre a superfície do evaporador. Uma vez que o óleo não 
retorna ao compressor, pode resultar também a lubrificação inadequada do 
compressor. 
 
Todos os óleos de lubrificação contêm certa quantidade de parafina. A cera precipitará 
qualquer óleo se a temperatura do óleo for reduzida a um nível suficientemente baixo. 
Como o óleo se torna floculado neste ponto, a temperatura em que a cera começa a 
precipitar do óleo é chamada o ponto de névoa do óleo. 
 
Se o ponto de névoa do óleo for muito alto, a cera se precipitará do óleo no evaporador 
e no controle do refrigerante. Embora uma pequena quantidade de cera no evaporador 
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produza pequeno dano, uma pequena quantidade de cera no controle do refrigerante 
causará entupimento da peça, resultando a paralisação do sistema. 
O ponto de floco do óleo e a temperatura à qual a cera começa a se precipitar de uma 
mistura de 90% de refrigerante-12 e 10% de óleo por volume. Uma vez que o uso de 
um refrigerante solúvel ao óleo diminuirá a viscosidade do óleo, e afeta tanto o ponto 
de fluidez quanto o de floco onde são empregados refrigerantes miscíveis ao óleo, o 
ponto de floco do óleo é uma característica mais importante do que o ponto de fluidez 
e de névoa. O uso de 10% de óleo numa mistura refrigerante-óleo para determinar o 
ponto de floco parece completamente real, dado que a tendência de uma mistura 
refrigerante-óleo para separar a cera aumenta quando a quantidade de óleo circulando 
com refrigerante raras vezes excede 10% e é geralmente muito menor. 
 
Tabela de aplicação de óleos lubrificantes 
 
Abaixo, serão apresentadas tabelas para especificação de óleos lubrificantes com base 
nas características do sistema em questão. Essas tabelas foram extraídas de 
catálogos do fabricante Bitzer. 
 
O primeiro passo para a seleção do lubrificante que melhor se enquadre em 
determinado processo, é determinar a faixa de aplicação apresentado a seguir: 
 
 
Seleção da faixa de aplicação para óleos lubrificantes 
 
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Uma vez sabida a aplicação, devemos verificar o tipo de compressor utilizado para 
então especificarmos o óleo lubrificante correto. Abaixo, estão algumas tabelas que 
permitem a melhor escolha do lubrificante para determinado tipo de compressor. 
 
 
 
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Demais particularidades, como recomendações de troca periódica e carga de óleo 
(volume) no compressor são definidas pelos fabricantes e essas informações devem 
ser consultadas emseus respectivos catálogos. 
 
Segurança 
 
Os fabricantes de óleos para refrigeração recomendam a leitura da Ficha de 
Informações de Segurança de Produtos Químicos (FISPQ) antes de manusear seus 
produtos. Nesta ficha constam as principais informações relativas a composição, 
identificação de perigos, medidas de controle para derramamento e vazamento, 
toxicologia, etc. Exemplos de informações encontradas nas FISPQ´s: 
 Um fabricante de óleos minerais destaca o efeito de irritação em caso de contato 
dos olhos com o produto, recomenda lavar os olhos com água durante 15 minutos e se 
o problema persistir ou aumentar procurar por cuidados médicos; 
 Um fabricante de óleos sintéticos destaca que seu produto é altamente 
higroscópico e recomenda mantê-lo em recipiente fechado. 
 
Alguns dos efeitos de exposição que podem ser encontrados nas FISPQ´s: 
 a inalação; 
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 irritações por contato com os olhos; 
 irritações por contato com a pele; 
 ingestão acidental, etc. 
 
Para prevenir os problemas devido a exposição devemos seguir as recomendações 
abaixo: 
 ler cuidadosamente as informações contidas na FISPQ; 
 ler cuidadosamente as informações de manuseio do produto; 
 utilizar sempre equipamentos de proteção para os membros, mãos e olhos; 
 utilizar máscaras respiratórias adequadas a toxidade do produto; 
 nunca inalar ou ingerir os produtos; 
 não manusear produtos em ambientes sem ventilação adequada; 
 um óleo é um combustível, portanto pode iniciar um incêndio se entrar em contato 
com faíscas ou chamas. 
 
 
Toxicologia 
 
A Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental (CETESB, 2007) define que a 
toxicologia é a ciência que estuda os efeitos nocivos produzidos pelas substâncias 
químicas sobre os organismos vivos. Como vimos no início do capitulo, o óleo é um 
derivado do petróleo e é composto por hidrocarbonetos. 
 
 
Toxicidade 
 
Macintyre (1990, p.15) define que a toxicidade “É a propriedade de uma substância de 
que se manifesta em ambiente fisiológico vivo produzindo uma alteração indesejada do 
mesmo”. 
 
 
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Substâncias tóxicas 
 
São substâncias capazes de provocar a morte ou danos à saúde humana se ingeridas, 
inaladas ou por contato com a pele, mesmo em pequenas quantidades. 
 
As vias pelas quais os produtos químicos podem entrar em contato com o nosso 
organismo são três: inalação, absorção cutânea e ingestão. A inalação é a via mais 
rápida de entrada de substâncias para o interior do nosso corpo e a mais comum. Para 
a absorção cutânea podemos dizer que existem duas formas das substâncias tóxicas 
agirem: 
 Como tóxico localizado, onde o produto entra em contato com a pele e age na sua 
superfície provocando uma irritação primária e localizada; 
 Como tóxico generalizado, quando a substância tóxica reage com as proteínas da 
pele ou mesmo penetra através dela, atinge o sangue e são distribuídos para o nosso 
organismo, podendo atingir vários órgãos. 
 
Apesar da pele e a gordura atuarem como barreiras protetoras do corpo, algumas 
substâncias como ácido cianídrico, mercúrio e alguns defensivos agrícolas, têm a 
capacidade de penetrar através da pele. 
 
A ingestão é considerada uma via de ingresso secundário, uma vez que tal fato 
somente ocorrerá de forma acidental. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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