Livro-Texto - Unidade I

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Autores: Prof. Celso Aurélio Tassinari
 Porfa. Daniela da Cunha Souza Patto
Colaboradores: Prof. Ariathemis Moreno Bizuti
 Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano
Química Aplicada
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Professores conteudistas: Celso Aurélio Tassinari / 
Daniela da Cunha Souza Patto
Celso Aurélio Tassinari
Graduado em Engenheira Química pela Faculdade de Engenharia Industrial (FEI), especialista em Engenharia de 
Materiais pela Universidade Paulista (UNIP), mestre em Engenharia de Produção pela Universidade Paulista (UNIP) e 
doutor em Engenharia de Produção na área de Gestão de Sistemas de Operação (linha de pesquisa: Produção mais 
Limpa e Ecologia Industrial) pela mesma universidade.
Atuou como vice‑diretor de pesquisas no Instituto de Pesquisas e Estudos Industriais da Fundação de Ciências 
Aplicadas e diretor de operações técnicas no Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia do Estado de 
São Paulo. Atualmente é professor titular da Universidade Paulista (UNIP) e ministra aulas nos cursos de Engenharia 
e Ciências da Computação. Em 2012, assumiu a coordenação geral de estágios do Instituto de Ciências Exatas e 
Tecnologia desta mesma instituição.
Daniela da Cunha Souza Patto
Graduada em Engenheira Química pela Escola de Engenharia de Lorena (EEL‑USP), mestre em Química pelo 
Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), doutora em Ciências na área de Química 
Orgânica pelo Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e pós‑doutora pela Faculdade 
de Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo (USP).
Atuou como química de pesquisa na indústria farmoquímica no desenvolvimento de produtos farmacêuticos 
e cosméticos, e como auditora interna do sistema de gestão da qualidade (ISO 9001, ISO 14000 e Oshas 18000). 
Atualmente é professora titular da Universidade Paulista (UNIP) e ministra aulas nos cursos de Farmácia, Engenharia 
Civil e Elétrica. Em 2014, assumiu a coordenação auxiliar do curso de Gestão Ambiental.
© Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou 
quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem 
permissão escrita da Universidade Paulista.
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
T213q Tassinari, Celso Aurélio.
Química aplicada. / Celso Aurélio Tassinari, Daniela da Cunha 
Souza Patto. – São Paulo: Editora Sol, 2018.
128 p., il.
Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e 
Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXIV, n. 2‑039/18, ISSN 1517‑9230.
1. Química aplicada. 2. Engenharia de produção. 3. Substâncias 
lubrificantes. I. Patto, Daniela da Cunha Souza. II. Título.
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Prof. Dr. João Carlos Di Genio
Reitor
Prof. Fábio Romeu de Carvalho
Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças
Profa. Melânia Dalla Torre
Vice-Reitora de Unidades Universitárias
Prof. Dr. Yugo Okida
Vice-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa
Profa. Dra. Marília Ancona‑Lopez
Vice-Reitora de Graduação
Unip Interativa – EaD
Profa. Elisabete Brihy 
Prof. Marcelo Souza
Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar
Prof. Ivan Daliberto Frugoli
 Material Didático – EaD
 Comissão editorial: 
 Dra. Angélica L. Carlini (UNIP)
 Dra. Divane Alves da Silva (UNIP)
 Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR)
 Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT)
 Dra. Valéria de Carvalho (UNIP)
 Apoio:
 Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD
 Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos
 Projeto gráfico:
 Prof. Alexandre Ponzetto
 Revisão:
 Fabrícia Carpinelli
 Ana Fazzio
 Ricardo Duarte
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Sumário
Química Aplicada
APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7
INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................8
Unidade I
1 LUBRIFICAÇÃO E LUBRIFICANTES ................................................................................................................9
1.1 Atrito ............................................................................................................................................................9
1.1.1 Coeficiente de atrito ...............................................................................................................................11
1.2 Tipos de atrito ........................................................................................................................................ 12
2 TIPOS DE LUBRIFICAÇÃO .............................................................................................................................. 14
2.1 Princípios de lubrificação .................................................................................................................. 15
3 SUBSTÂNCIAS LUBRIFICANTES .................................................................................................................. 16
3.1 Lubrificantes gasosos .......................................................................................................................... 17
3.2 Lubrificantes líquidos .......................................................................................................................... 17
3.3 Características físicas dos lubrificantes ....................................................................................... 19
3.4 Viscosidade .............................................................................................................................................. 22
3.5 Escalas de viscosidade e ensaios de determinação ................................................................ 24
3.6 Índice de viscosidade .......................................................................................................................... 26
3.7 Classificação SAE de óleos para cárter de motores ................................................................ 28
3.8 Classificação API de óleos para cárter de motores ................................................................. 30
3.9 Classificação ISO (International Organization for Standardization) ............................... 31
3.10 Aditivos para lubrificantes ............................................................................................................. 32
3.11 Lubrificantes semissólidos ou graxas ......................................................................................... 34
3.12 Lubrificantes sólidos ......................................................................................................................... 38
4 DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS .............................................................................. 39
4.1 Viscosímetro Saybolt universal ....................................................................................................... 39
Unidade II
5 CORROSÃO ......................................................................................................................................................... 49
5.1 Corrosão em estruturas metálicas ............................................................................................... 49
5.2 Corrosão em estruturas de concreto ............................................................................................ 58
5.2.1 Concreto armado .................................................................................................................................... 59
5.2.2 Deterioração do concreto ....................................................................................................................proporcionando um conjunto 
de propriedades mais adequadas para cada situação. Dependendo das propriedades atribuídas ao 
óleo, podemos classificar os aditivos em: detergentes/dispersantes, antioxidantes, anticorrosivos, 
antiespumantes, de extrema pressão, entre outros.
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QUÍMICA APLICADA
Detergentes/dispersantes
Nos motores à combustão interna, após a explosão da mistura ar‑combustível dentro da câmara, 
uma mínima parte de lubrificante evapora e possui a tendência a se depositar como resíduo de carbono 
sobre o pistão. Esse resíduo pode ser rígido e riscar a superfície da camisa do pistão, danificando‑a. A 
parte do resíduo depositado na parte superior do pistão fica sempre incandescente e pode detonar a 
mistura ar‑combustível antes da faísca da vela, reduzindo a potência do motor devido ao desequilíbrio 
do conjunto.
O aditivo detergente/dispersante remove o resíduo a cada explosão, mantendo‑o em suspensão e 
gerando uma dispersão do resíduo de carbono na massa de óleo. Na troca de óleo, o resíduo é eliminado 
junto com o lubrificante.
Antioxidantes
A ação do oxigênio promove a formação de substâncias como produtos ácidos (risco de corrosão), 
gomas, vernizes e borras (eliminam folgas, aumentam a viscosidade, prejudicam a dissipação de calor). 
Os aditivos antioxidantes inibem a oxidação prolongando em muito tempo o uso de um óleo lubrificante.
Anticorrosivos
O ataque corrosivo pode se dar pela ação de substâncias agressivas formadas no óleo na lubrificação, 
ou devido à umidade contida no óleo, ou ainda pela corrosão atmosférica. Assim, o agente anticorrosivo 
deve remover do óleo os agentes de corrosão e impedir o contato entre as substâncias agressivas e o 
metal. Para tanto, o aditivo forma uma película impermeável sobre os metais e neutraliza as substâncias 
ácidas responsáveis pelo ataque.
Antiespumantes
A formação de espuma no óleo lubrificante precisa ser evitada, pois compromete a ação dele, 
principalmente em sistemas hidráulicos, caixas de engrenagens etc. A função dos aditivos antiespumantes 
é impedir a geração de espuma e desintegrar as bolhas de ar no momento em que elas atingem a 
superfície livre do óleo.
Extrema pressão
A existência de microssoldas entre superfícies metálicas em contato pode ocorrer quando a pressão 
exercida ultrapassar valores críticos. Nessas situações, nem mesmo o lubrificante é eficiente para evitar a 
formação das microssoldas. O aditivo de extrema pressão tem a função de impedir a soldagem e outros 
danos (arranhões e desgaste), sob condições de cargas muito elevadas para causar efeitos nocivos. 
A extrema pressão age somente nos pontos em que a pressão é muito alta e a viscosidade do óleo é 
incapaz de impedir o contato entre as superfícies metálicas. O aditivo atua apenas quando ocorre a falha 
da película de óleo.
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Unidade I
São compostos de enxofre, cloro e fósforo, ou combinações desses elementos, que reagem com 
o metal formando películas muito finas de sulfeto, cloreto e fosfeto, aderentes ao metal, com pouca 
resistência ao cisalhamento, mas que evitam soldagens e arranhões do metal.
3.11 Lubrificantes semissólidos ou graxas
Graxas lubrificantes são formadas por dispersões estáveis de sabões (ésteres de ácidos graxos – por 
exemplo, estearato de sódio) em óleos minerais e óleos sintéticos. Formam um arranjo no qual o óleo 
que compõe a graxa fica preso numa trama tridimensional de fibras de sabão, que se assemelha aos 
pelos de uma escova.
A consistência ou corpo da graxa, em repouso, deve‑se ao fato de o óleo ficar preso nesse arranjo 
pela ação de forças de atração às fibras. Quando submetida a tensões, essas forças são vencidas e o 
arranjo é desfeito. Assim, o lubrificante perde sua consistência e flui. Quanto maior a decomposição 
estrutural, maior a facilidade com que a graxa se desfaz. Quando a força cessa, as fibras de sabão se 
agrupam novamente na trama original, restabelecendo a mesma consistência inicial à graxa.
As graxas são muito úteis como lubrificantes em locais nos quais o uso de óleo não é possível devido 
à sua fluidez. A consistência pastosa das graxas promove maior adesão às superfícies e ao mesmo 
tempo mantém a lubrificação necessária. As principais vantagens que as graxas possuem estão ligadas 
à retenção causada pela alta afinidade com as superfícies metálicas, à possibilidade de armazenamento 
por longos períodos de tempo e ainda à sua ação de vedação em ambientes úmidos ou agressivos.
Processo de fabricação
A preparação das graxas é feita de duas formas. As graxas à base de sabão de alumínio ou de lítio são 
preparadas através da dispersão do sabão a quente dentro do óleo selecionado. Outra maneira é promover 
a reação de saponificação (preparação do sabão) dentro do óleo, a quente ou a frio. As gorduras (ácidos 
graxos) podem ser fundidas e adicionadas ao óleo. O processo continua com a adição de uma base para 
completar à saponificação. O acerto da consistência final da graxa é realizado pela adição de mais óleo 
lubrificante. As graxas à base de sabão de sódio ou de cálcio podem ser preparadas dessa maneira.
Componentes das graxas
As graxas são constituídas de um lubrificante líquido e de um agente espessante. A parte líquida 
pode ser óleo mineral ou óleos sintéticos, e os agentes espessantes podem ser ou não sabões metálicos.
Lubrificantes líquidos
A escolha do lubrificante é função da aplicação da graxa. Temperaturas de trabalho e velocidade 
e cargas que deverão ser suportadas estão relacionadas com a viscosidade do óleo mineral. Os óleos 
sintéticos, como silicones, poliglicóis e diésteres, substituem os óleos minerais para a obtenção de produtos 
especiais – por exemplo, graxas para temperaturas muito baixas (‑30 ºC a ‑60 ºC) ou temperaturas muito 
altas (20 ºC a 150 ºC).
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QUÍMICA APLICADA
Agente espessante
O agente espessante mais comum é o sabão. Constituído por um éster metálico de um ácido graxo, 
também pode ser considerado um lubrificante, e a formação da sua película ocorre devido à polaridade 
da molécula. Os sabões mais comuns que dão consistência aos óleos lubrificantes são os de sódio, cálcio, 
alumínio e lítio. Cada tipo de sabão pode gerar características diferentes na graxa obtida.
• Graxas à base de sabão de cálcio
Chamadas de graxas de copo por serem aplicadas através de copos graxeiros, são as mais antigas e 
ainda usadas. Possuem aparência amanteigada, resistência à água e podem ser usadas até 70 ºC. Não 
são indicadas para mancais antifricção (rolamentos) que trabalham com alta rotação. São utilizadas em 
mancais planos, lubrificação de chassis e bombas de água.
• Graxas à base de sabão de sódio
Apresentam textura fibrosa com elevado grau de coesão. Podem ser usadas até 180 ºC, mas seu uso 
não é aconselhável em presença de água, que dissolve o sabão de sódio. Podem ser empregadas em 
mancais de rolamento de elevada velocidade e temperatura alta, em engrenagens, em rodas de veículos, 
juntas universais e caixas de direção.
• Graxas à base de sabão de alumínio
São semelhantes às graxas de cálcio, mas são mais transparentes, de aspecto brilhante, e mais 
estáveis. Apresentam grande aderência às partes metálicas, protegendo‑as contra a corrosão em 
presença de água. Essas graxas são muito utilizadas como lubrificante em chassis de veículos, mancais 
excêntricos oscilantes e outras aplicações em temperaturas moderadas, nas quais deva apresentar 
grande adesividade e resistência ao choque.
• Graxas à base de sabão de lítio
Foram desenvolvidas para a aviação. Atualmente possuem grande aplicação industrial e em veículos 
devido às suas propriedades excepcionais. Têm aparência semelhante às graxas de alumínio, são muito 
aderentes e insolúveis em água.Sua textura facilita a aplicação por meio de pistolas e em sistemas 
centralizados de lubrificação. Em virtude de grande estabilidade e elevada resistência a altas temperaturas 
(180 ºC a 200 ºC), podem substituir com vantagens as graxas de cálcio e de sódio. As graxas de lítio têm 
todas as características dos outros sabões e são denominadas graxas de aplicações múltiplas. Mesmo com 
o custo mais elevado, a sua utilização é muito vantajosa, pois simplifica o equipamento de lubrificação, 
evita possibilidades de erros da aplicação e proporciona economia na aplicação.
Aditivos para graxas
Os aditivos são substâncias químicas que, ao ser adicionadas ao produto, aprimoram algumas 
de suas características, conferindo‑lhe novas propriedades ou ainda eliminando as propriedades 
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Unidade I
indesejáveis. Os aditivos mais usados são: inibidores de oxidação, inibidores de corrosão, agentes de 
oleosidade, lubrificantes sólidos (grafite, bissulfeto de molibdênio, mica e amianto pulverizado), agentes 
modificadores da estrutura, agentes de extrema pressão e agentes de adesividade.
Ensaios e características das graxas
Geralmente as graxas são submetidas a ensaios de caráter geral, ensaios especiais e ensaios de 
desempenho, que serão apresentados resumidamente.
• Consistência
É uma medida de qualidade de graxas lubrificantes. Para esse ensaio, utilizamos o penetrômetro. A 
fim de medir a consistência, usamos um cone, um copo com o material a ser analisado e uma escala 
em décimos de milímetro. O ensaio é feito com 25 ºC e medimos quantos milímetros o cone penetra na 
massa. Geralmente a penetração é feita em repouso, porém, para verificar se a graxa é estável ao trabalho 
(amassamento), podemos realizar outro ensaio com 60 ou 100.000 ciclos. Caso o material nesses ciclos de 
amassamento perca sua consistência, isso apontará que o espessante não resiste ao trabalho, uma vez que 
a consistência é indicada conforme tabela NLGI (National Lubricating Grease Institute).
A classificação mais simples de consistência de graxa lubrificante é dividida em nove classes e medida 
como penetração trabalhada (60 ciclos), como mostra a tabela a seguir:
Tabela 4 – Consistência de graxas
Classe de consistência Penetração trabalhada (mm/10)
00 400 a 430
0 355 a 385
1 310 a 340
2 265 a 295
3 235 a 255
A quantidade de espessante utilizado na fabricação da graxa influencia muito a consistência, mas 
não a viscosidade do óleo básico.
• Ponto de gota de uma graxa lubrificante
É a temperatura na qual o produto encontra‑se suficientemente fluido para gotejar através de um 
dispositivo especial, obedecendo rigorosamente às condições de ensaio. As graxas possuem variação 
no valor do ponto de gota, devido ao tipo de agente espessante usado, matérias‑primas e processo de 
fabricação. Especificamos a temperatura em um aparelho no qual ocorre a queda da primeira gota de 
graxa liquefeita. O ensaio relaciona o ponto de gota com a temperatura de trabalho – não é conveniente 
usar uma graxa, cujo ponto de gota esteja próximo da temperatura de trabalho.
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QUÍMICA APLICADA
Tabela 5 – Ponto de gota
Ponto de gota (ºC)
Graxas de cálcio 66 – 104
Graxas de alumínio 82 – 110
Graxas de sódio e cálcio 121 – 193
Graxas de sódio 149 – 260
Graxas de lítio 177 – 218
Graxas de bário 177 – 246
Graxas especiais de argila, sílica ou grafite 260 ou mais 
• Estabilidade ao trabalho
A graxa é continuamente esmagada entre as superfícies em movimento relativo. O ensaio simula a 
situação de trabalho promovendo o esmagamento da graxa dentro de um cilindro horizontal oco, no 
qual gira um rolo de material pesado. Durante o ensaio, o cilindro gira, produzindo o movimento do 
rolo pesado, que provoca o esmagamento contínuo da graxa. Após 4 horas, verificamos a variação de 
penetração sofrida pela graxa.
• Viscosidade aparente
O ensaio tem como objetivo verificar se uma graxa possui bom escoamento em longos condutos 
de sistemas de lubrificação centralizada. É realizado em viscosímetro de pistão, no qual, sob condições 
padronizadas, um pistão penetra na graxa colocada em um cilindro oco. Pela relação entre o esforço 
do pistão e o recalque produzido, podemos avaliar o comportamento da graxa em qualquer sistema 
sob pressão.
• Separação de óleo
É um fenômeno no qual o óleo se separa do espessante. Em sistemas de lubrificação centralizada, a 
separação pode levar a uma obstrução grave da tubulação.
• Corrosão
Por meio de ensaio de ataque em lâmina de cobre em condições normatizadas, observamos se a 
graxa pode causar corrosão às peças metálicas com as quais permanece em contato.
• Oxidação
Produz a deterioração da graxa e a diminuição da sua capacidade de lubrificação pela absorção do 
oxigênio. Alguns tipos de graxa se oxidam com muita facilidade: quanto maior a temperatura, maior 
a tendência de a graxa se oxidar e mais frequentes deverão ser as trocas e reposições. A resistência à 
oxidação realizada em um equipamento padrão consiste em verificar a quantidade de oxigênio absorvido 
por uma graxa sob determinadas condições.
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Unidade I
• Prova de carga
Um dos métodos mais empregados para determinar a pressão máxima que uma graxa pode 
suportar é o ensaio com a máquina Timken. Geralmente, uma graxa lubrificante suporta uma pressão 
da ordem de 7.000 libras/pol2. Quando recebem aditivos EP, podem suportar pressões de 12.000 e até de 
35.000 libras/pol2 sem haver desgaste das peças.
• Capacidade de bombeamento
Indica a facilidade com que uma graxa é bombeada. É uma característica importante nos sistemas de 
lubrificação centralizada. Está relacionada à consistência e à viscosidade aparente da graxa.
• Resistência à água
Essa característica é extremamente importante em casos nos quais se trabalha na presença de umidade.
• Estabilidade
Quando uma graxa consegue manter por mais tempo a sua consistência, podemos dizer que ela é estável.
3.12 Lubrificantes sólidos
O emprego de lubrificante sólido tem o objetivo de substituir a película fluida por uma película 
sólida, principalmente em casos de lubrificação limite. São usados nos equipamentos que trabalham 
em temperaturas altas; em alguns casos são adicionados aos lubrificantes líquidos ou pastosos (graxas) 
para melhorar sua resistência ao calor gerado pelo atrito entre as superfícies. Os mais usados são: grafite 
coloidal, bissulfeto de molibdênio e teflon.
A grafite natural é composta de carbono na forma cristalina, sendo utilizada, principalmente, 
aquela que apresenta estrutura lamelar (sob a forma de escamas ou lâminas). Pode ser moída em 
várias granulometrias, sem perder sua estrutura original. Normalmente são macias e untuosas 
ao tato, constituídas de carbono quimicamente puro (99% de carbono). A grafite produzida para 
finalidades lubrificantes passa por tratamentos especiais de moagem e floculação, com soluções 
aquosas de tanino, obtendo‑se a chamada grafite coloidal, cujas partículas possuem dimensões 
entre 0,1 e 1 mícron.
Consideramos como a principal vantagem dos lubrificantes grafitados a sua capacidade de formar 
filmes sobre as superfícies metálicas, proporcionando baixos coeficientes de atrito. Em temperaturas 
ordinárias, a grafite não sofre ataque por ácidos, bases e halogênios, e não se combina com o oxigênio 
até que as temperaturas sejam maiores que 593 ºC.
O bissulfeto de molibdênio é usado em pó, misturado com graxas/óleos ou como dispersão 
em água. Apresenta estrutura lamelar, na qual se encontra uma camada de átomos de molibdênio 
entre duas camadas de átomos de enxofre, com fórmula química MoS2. Ele resiste a pressões 
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extremas, tem grande eficiência como lubrificante e sua eficácia aumenta com a pressão exercida 
sobre ele. Esse fato garante a lubrificação em pressões superiores a 28.000 kg/cm², o que está 
muito acima do limite elástico de qualquer metal. Possui coeficientes de atrito inferiores à grafite, 
a temperaturas abaixo de 900 ºC.
 Observação
Devido à decomposição do bissulfeto de molibdênio em temperaturas 
superiores a 900 ºC, o atrito aumenta rapidamente acima dessa temperatura.
Pode ser obtido como uma superfície lubrificante, em forma de película sólida, para naves espaciais. 
Devido à sua composição de 70% de bissulfeto de molibdênio, 7% de grafite, aglomerados por 23% de 
silicatos, sua estrutura não é afetada por temperaturas extremas, mesmo negativas, pressões reduzidas 
ou radiação nuclear.
Tanto o bissulfeto de molibdênio como a grafite podem constituir os mancais autolubrificantes (mancais 
sem óleo), nos quais o metal sinterizado tem seus poros preenchidos por esses lubrificantes sólidos.
O teflon pode ser usado como lubrificante, pois apresenta baixo coeficiente de atrito. Deslizando 
sobre aço, o teflon apresenta coeficiente de atrito de 0,04 a 0,1. Seu amolecimento pode ocorrer em torno 
de 300 ºC, resiste a quase todos os agentes químicos e mostra excelente resistência à oxidação. Pode ser 
adicionado em forma de pó ao metal sinterizado para produzir superfícies de mancais. Quimicamente o 
teflon é constituído por moléculas de politetrafloretileno.
Também possui muitas vantagens, como: aumento da vida útil das peças, diminuição do custo de 
manutenção, facilidade de limpeza e lubrificação mais eficiente, consequentemente mais prolongada e 
de melhor qualidade.
4 DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS
 Lembrete
Viscosidade é definida como a resistência oposta ao escoamento de 
óleo: quanto mais espesso o óleo, maior a sua viscosidade e a sua resistência 
para escoar.
4.1 Viscosímetro Saybolt universal
É constituído por um cilindro vertical metálico, no qual a parte central inferior adapta‑se ao orifício 
universal, que é fechado com rolha. O conjunto é imerso em um banho de óleo ou outro meio conveniente 
de aquecimento, sendo isolado termicamente e dotado de sistema de agitação e aquecimento.
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Unidade I
Todas as partes do aparelho são de materiais resistentes à corrosão e rigorosamente especificadas.
Aquecedor
Banho de óleo
Orifício
Termômetro
Regulador de temperatura 
Tubo Saybolt
Óleo sendo ensaiado
60 ml
Figura 7 – Viscosímetro Saybolt
Durante a sua operação, são utilizados dois termômetros: um para controle da temperatura do banho 
e outro para controle da temperatura da amostra em análise, um cronômetro e um frasco receptor de 
60 ml.
Para realizar uma medida de viscosidade, enchemos o tubo Saybolt com o óleo em análise e aquecemos 
o banho. Atingido o equilíbrio térmico na temperatura desejada, retiramos a rolha e cronometramos o 
tempo em segundos de escoamento de 60 ml do óleo em teste na temperatura do ensaio.
O tempo em segundos de escoamento da amostra através do orifício universal – nas condições 
padronizadas no ensaio – é a viscosidade Saybolt universal, designada como SSU (Segundos Saybolt 
Universal). Durante a preparação do ensaio, devemos observar o nivelamento do aparelho, evitando o 
transbordamento do banho ao colocar a tampa e o acessório, e não deixar que sua temperatura exceda 
em mais de 2 ºC a temperatura da amostra.
As temperaturas no banho e no cilindro devem ser homogeneizadas pelos agitadores. O próprio 
termômetro é usado como homogeneizador da temperatura do óleo em análise. Cada determinação 
deve ser precedida de limpeza do tubo com nova porção da amostra, o excesso de óleo na caneleta 
do cilindro deve ser removido cuidadosamente por meio de sucção em um ponto para não quebrar o 
menisco de óleo.
O frasco receptor deve ser posicionado de maneira que o fluxo de óleo que sai do orifício atinja 
a parte mais larga do gargalo. O cronômetro deve ser parado no instante em que a parte inferior do 
menisco do óleo atinja o traço de referência no gargalo do frasco receptor.
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QUÍMICA APLICADA
O viscosímetro Saybolt furol (contração da frase inglesa fuel and road oils) é recomendado para 
derivados de petróleo de alta viscosidade, superior a 1.000 SSU. Difere do viscosímetro Saybolt universal 
somente por possuir orifício de diâmetro maior, a saber:
• diâmetro do orifício universal = 1,7 mm;
• diâmetro do orifício furol = 3,5 mm.
Exemplo de aplicação
1) Determinar a viscosidade em Segundos Saybolt Universal (SSU) em diversas temperaturas entre a 
temperatura ambiente e 100 ºC (4 ou 5 determinações).
2) Exprimir a viscosidade SSU medida no ensaio em unidade centistoke pelas expressões dadas adiante.
3) Construir um gráfico da viscosidade em centistokes em função da temperatura em graus Celsius 
em papel monolog (na escala logarítmica, colocar os valores de viscosidade; na escala decimal, os 
valores das temperaturas em graus Celsius) e traçar a reta média.
4) Usando um óleo lubrificante para motor de combustão interna, verificar se a classificação SAE 
corresponde ao intervalo de viscosidade especificado.
Pode ser lido no gráfico o valor da viscosidade a 100 ºC. Na tabela 1, verifica‑se em que faixa está 
incluído o SAE desse óleo em teste.
Muitas vezes, um óleo lubrificante deve trabalhar numa larga faixa de temperatura e atender 
às características de viscosidade‑temperatura. O método mais comum para determinar ou avaliar o 
desempenho de viscosidade‑temperatura de um óleo é o índice de viscosidade (IV), que é um número 
empírico arbitrário e significa que, quanto maior o valor do IV de um óleo, menor será a variação da 
viscosidade desse óleo com a variação da temperatura. O índice de viscosidade pode ser calculado 
através da expressão:
IV =
 
 L – U 
 L – H
 x 100 
Em que:
L (low: baixo) é o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo de IV = 0 (zero).
U é o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo cujo IV se deseja determinar (U: under test).
H (high: alto) é o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo de IV = 100.
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Unidade I
Nota: a Viscosidade Cinemática em Centistokes (normalmente abreviada por VCC) é relacionada com 
a viscosidade Segundos Saybolt Universal (SSU) pelas seguintes expressões:
VCC = 0,244 T – T para valores de viscosidade SSU de 34 a 115 SSU
 185
VCC = 0,223 T – 1,55 para valores de viscosidade SSU de 115 até 215 SSU
VCC = 0,2158 T para valores de viscosidade SSU acima de 215 SSU
Cálculo do índice de viscosidade de um óleo
De acordo com o gráfico desenhado com os dados obtidos pelo experimento plotado em 
papel monolog, na ordenada de escala logarítmica, colocamos os valores correspondentes de 
viscosidade em SSU, e na abscissa, que é de escala decimal, colocamos os valores da temperatura 
em graus Celsius.
Os valores de L e L–H são tabelados em função da viscosidade cinemática a 100 ºC (valor que deve 
ser lido no gráfico construído). Quando necessário, devemos interpolar para a obtenção de valores 
mais precisos.
Construímos o gráfico da viscosidade determinada a várias temperaturas do óleo ensaiado, como 
foi feito para estabelecer o grau de viscosidade SAE, e com a reta média traçada devemos ler o valor da 
viscosidade a 100 ºC. Com esse valor, obtemos na tabela 2 da ASTM os valores de L e L–H. O valor de U 
é obtido diretamente do gráfico, por leitura do valor da viscosidade a 40 ºC.
 Observação
Os óleos lubrificantes estão sujeitos a largas faixas de temperatura 
quando em serviço. Em altas temperaturas, a viscosidade de um óleo pode 
diminuir a ponto de a película lubrificante ser rompida, resultando no 
contato de metal com metal, causandodesgaste. Em baixas temperaturas, 
o óleo pode ficar muito espesso ou viscoso, dificultando a circulação, o 
escoamento, ou mesmo impedindo que o mecanismo funcione.
 Lembrete
Atingindo a temperatura adequada durante o funcionamento do 
motor, o óleo não deve afinar (diminuir a viscosidade) a ponto de resultar 
em grande consumo ou enfraquecer a película, que não terá condições de 
lubrificar perfeitamente.
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QUÍMICA APLICADA
Exemplo de aplicação
Para a definição do índice de viscosidade, foram realizadas diversas determinações da viscosidade 
Saybolt do óleo em diferentes temperaturas, conforme mostra a tabela a seguir. Estabelecer para o óleo 
em teste:
a) O índice de viscosidade.
b) A classificação SAE.
c) A classificação ISO VG.
Tabela 6 
Temperatura (ºC) 40 60 80 100
Viscosidade SSU 495 350 130 65
A partir da tabela dada, deve‑se construir o gráfico de variação da viscosidade com a temperatura. 
Inicialmente, os valores da viscosidade SSU podem ser convertidos para a viscosidade centistokes e o 
gráfico construído já com a viscosidade, nesta unidade.
Outra forma é construir o gráfico com a viscosidade em SSU e converter somente os valores de 
interesse para centistokes.
40 60 80 100
100
130
350
495
SSU
ºC
Figura 8 
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Unidade I
a) Determinação do índice de viscosidade
Como já visto, IV =
 
 L – U 
 L – H
 x 100 
O valor da viscosidade a 100 ºC obtido do gráfico (65 SSU) convertido para cS, de acordo com as 
fórmulas de conversão a seguir, resulta em:
VCC = 0,224 T ‑ 185/T
VCC = 0,224 x 65 ‑ 185/65 = 11,7 cS
Com esse valor, na tabela 2 ASTM são obtidos os valores de L e H.
Verifica‑se que o valor não existe na tabela dada. Deve‑se então proceder a interpolação entre os 
valores 11,5 e 12,0, que são os mais próximos do valor obtido (11,7 cS).
Tabela 7 
11,5 187,6 101,5 
11,7 L L – H
12,0 201,9 108,0
A expressão da interpolação por acréscimos será:
O valor de L será dado por:
(L – 187,6) / (201,9 – 187,6) = (11,7 – 11,5) / (12,0 – 11,5)
L = 187,6 + (201,9 – 187,6) x 0,2 / 0,5 = 193,3 cS
O valor de L‑H será dado por:
[(L –H) – 101,5] / (108,0 – 101,5) = (11,7 – 11,5) / (12,0 – 11,5)
(L – H) = 101,5 + (108,0 – 101,5) x 0,2 / 0,5 = 104,1 cS
Do gráfico, a 40 ºC obtém‑se o valor de U = 495 SSU, que convertido para cS resulta em:
VCC = 0,2158 x 495 = 106,8 cS
Assim, tem‑se:
IV x=
−
=
193 3 106 8
104 1
100 83 1
, ,
,
,
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QUÍMICA APLICADA
b) Determinação da classificação SAE
Com o valor da viscosidade a 100 ºC obtido (11,7 cS), verifica‑se na tabela de classificação SAE que o 
valor está compreendido na faixa que vai de 9,3 a 12,5. Essa faixa corresponde ao óleo SAE 30.
c) Determinação da classificação ISO VG
Com o valor da viscosidade a 40 ºC obtido (106,8 cS), verifica‑se na tabela de classificação ISO que 
a classificação será ISO VG 100.
 Resumo
O ato de lubrificar implica aplicação da película do fluido que constitui 
o lubrificante. Na lubrificação moderna, a preparação do lubrificante a ser 
empregado tornou‑se um assunto complexo devido à grande tecnologia 
utilizada na área.
Quando duas superfícies em movimento relativo são separadas por 
uma película fluida lubrificante, esta também se movimenta. Se o módulo 
da velocidade relativa for pequeno, o movimento será considerado laminar, 
ou seja, não haverá turbulência. O estudo é realizado como se a película 
do lubrificante fosse formada por várias camadas paralelas, na qual uma 
camada desliza sobre a outra com velocidades diferentes, sendo que todas 
as camadas seguem na mesma direção.
A eficiência do lubrificante está ligada à sua adesividade com a 
superfície, o que permite que ele seja arrastado durante o movimento. 
Outra propriedade muito importante é a coesividade, para garantir que a 
película do lubrificante não sofra rompimento. Conhecemos por oleosidade 
a propriedade que reúne adesividade e coesividade.
Os lubrificantes constituídos por derivados de petróleo se mostram 
eficientes para a maioria das situações. Possuem propriedades físicas 
adequadas, além de elevada oleosidade, que engloba a capacidade de 
adesão, mantendo a película lubrificante.
Os lubrificantes são substâncias adicionadas entre duas superfícies 
móveis ou uma fixa e outra móvel, formando uma película protetora. Sua 
função principal é minimizar o atrito, o desgaste e auxiliar no controle da 
temperatura e na vedação dos componentes de máquinas e motores. Podem 
ainda propiciar a limpeza das peças, protegendo contra a corrosão devido a 
processos de oxidação, impedindo a entrada de impurezas, podendo ainda 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Atrito
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corros%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ferrugem
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Unidade I
ter como função transmitir a força de movimento. Um lubrificante precisa 
satisfazer aos requisitos da lubrificação industrial, independentemente de 
sua origem – natural ou sintética. Ainda podem ser classificados em sólidos, 
semissólidos ou pastosos, líquidos e gasosos.
Consideramos a viscosidade como a principal característica de um 
lubrificante. As outras propriedades físico‑químicas são determinadas 
em laboratório, para estabelecer parâmetros que ajudem na escolha 
de um lubrificante, diante de uma dada situação. Cada ensaio traz 
uma informação que compõe o perfil de aplicação e adequação de uso 
do óleo testado, além da sua qualidade. Os ensaios físicos fornecem 
uma forma de controle de qualidade na produção e para a aplicação 
do produto.
A viscosidade absoluta pode ser definida como a força tangencial 
atuando sobre a unidade de superfície de qualquer um dos dois planos 
paralelos separados pela distância unitária, quando o espaço entre eles 
está preenchido com um lubrificante, no qual um dos planos se move com 
velocidade unitária, enquanto o outro é fixo. No sistema CGS, a unidade 
utilizada é dina.segundo/cm2 e denominada poise (P). A unidade geralmente 
utilizada é o centipoise (cP).
A viscosidade cinemática é uma grandeza física e as demais são 
empíricas. A viscosidade cinemática é obtida pela divisão da viscosidade 
absoluta (ou dinâmica) pela massa específica do óleo considerado.
No sistema CGS, a unidade da viscosidade cinemática é cm2/segundo, 
denominada stoke (S), e a unidade mais empregada é o centistoke (cS), que 
é a centésima parte do Stoke. A viscosidade cinemática e as viscosidades 
empíricas (Saybolt, Engler, Redwood) são determinadas em laboratório em 
equipamentos conhecidos como viscosímetros.
O viscosímetro cinemático mede o escoamento do óleo através de 
um tubo capilar, sob o peso de uma coluna do mesmo óleo. Nos demais 
viscosímetros a viscosidade é medida pelo tempo de escoamento, em 
segundos, através de orifícios padronizados.
O índice de viscosidade é um número puro, empírico, arbitrário, que 
significa: quanto maior o valor do IV de um óleo, menor será a variação de 
sua viscosidade com a variação da temperatura.
Os números de viscosidade SAE constituem uma classificação de 
óleos lubrificantes de cárter somente com base na viscosidade. As demais 
características de um óleo não são consideradas.
http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a
http://pt.wikipedia.org/wiki/Movimento
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QUÍMICA APLICADA
Por fim, a classificação API (American Petroleum Institute) define o nível 
de aditivação do óleo lubrificante, e a classificação ISO não é uma análise 
da qualidade, mas somente do valor da viscosidade na temperatura padrão 
de 40 ºC, expressa em centistokes.
 Exercícios
Questão 1. (UFPR 2008) Graxas e óleos lubrificantestêm a finalidade de minimizar a fricção e o 
desgaste entre superfícies deslizantes. Em relação às graxas lubrificantes, considere as afirmativas 
a seguir:
I – Graxas lubrificantes provêm da dispersão de um agente espessante em um líquido lubrificante, ao 
qual podem ser adicionados outros produtos, de modo a lhe conferir propriedades especiais.
II – Sabões metálicos são utilizados como espessantes na fabricação de graxas e são resultantes da 
reação de um ácido graxo com um hidróxido metálico.
III – As graxas de sabão de sódio não podem ser utilizadas em temperaturas superiores a 70 ºC e são 
altamente resistentes à água.
IV – A bombeabilidade de uma graxa depende da viscosidade do óleo utilizado na sua fabricação, da 
consistência da graxa e do tipo do sabão.
Assinale a alternativa correta:
A) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
B) As afirmativas I, II, III e IV são verdadeiras.
C) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.
D) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
E) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
Resposta correta: alternativa C.
Análise das afirmativas
I – Afirmativa correta.
Justificativa: as graxas lubrificantes consistem em misturas pastosas, semissólidas ou sólidas à 
temperatura ambiente, obtidas da dispersão de um agente espessante, normalmente sabões, em um 
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Unidade I
óleo lubrificante, que tanto pode ser um óleo mineral derivado de petróleo como um óleo sintético. A 
essas graxas podem ser adicionados aditivos para a obtenção de propriedades específicas. Como exemplo 
de aditivos, é possível citar os agentes antiferrugem, que melhoram a proteção oferecida pela própria 
graxa, e os aditivos antioxidantes, que adiam a ruptura do óleo‑base em temperaturas elevadas.
II – Afirmativa correta.
Justificativa: o sabão metálico é o agente espessante aplicado em quase todas as graxas, sendo 
formado quando um hidróxido metálico reage com um ácido graxo. Um exemplo é o estearato de lítio 
ou sabão de lítio.
III – Afirmativa incorreta.
Justificativa: as graxas de sabão de sódio resistem a altas temperaturas, sendo, porém, solúveis em 
água. Suas principais aplicações são nos mancais de rolamentos e nas juntas universais, desde que 
não haja presença de água, pois elas se desfazem. Graxas sintéticas à base de sabão de sódio podem 
trabalhar em temperaturas de até 120 ºC (259 ºF).
IV – Afirmativa correta.
Justificativa: a bombeabilidade é a capacidade de a graxa fluir pela ação do bombeamento. A 
bombeabilidade de uma graxa depende de três fatores: viscosidade do óleo; consistência da graxa; tipo 
de sabão.
Questão 2. (Senai‑PR 2016) Qual dos itens a seguir não é uma função da lubrificação mecânica?
A) Aumentar a temperatura do sistema.
B) Proteger os componentes.
C) Diminuir o atrito entre componentes.
D) Trocar calor entre componentes e óleo de lubrificação.
E) Diminuir o desgaste.
Resolução desta questão na plataforma.61
5.2.3 Lixiviação .................................................................................................................................................... 62
5.2.4 Outros tipos de degradação ............................................................................................................... 62
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6 MEDIDA DA CORROSÃO ............................................................................................................................... 63
6.1 Taxa de corrosão ................................................................................................................................... 63
7 POTENCIAL DE ELETRODO ............................................................................................................................ 69
7.1 Variação do potencial de eletrodo com a concentração da solução .............................. 71
7.2 Potencial normal do eletrodo .......................................................................................................... 72
7.3 Eletrodo de hidrogênio ...................................................................................................................... 72
7.4 Pilhas galvânicas ................................................................................................................................... 73
8 PARTE EXPERIMENTAL ................................................................................................................................... 80
8.1 Reações anódicas e catódicas ......................................................................................................... 84
8.1.1 Reações anódicas (oxidação) ............................................................................................................. 84
8.1.2 Reações catódicas .................................................................................................................................. 85
8.2 Potenciais práticos – potenciais relativos .................................................................................. 85
8.2.1 Montagem de uma tabela de potenciais práticos..................................................................... 86
8.2.2 Influência do meio na inversão de polaridade ........................................................................... 86
8.2.3 Mecanismo da corrosão ....................................................................................................................... 88
8.3 Heterogeneidades ................................................................................................................................ 92
8.3.1 Temperaturas diferentes ...................................................................................................................... 92
8.3.2 Aeração diferencial ................................................................................................................................ 93
8.3.3 Concentrações diferentes .................................................................................................................... 93
8.3.4 Meios corrosivos diferentes ................................................................................................................ 94
8.3.5 Elementos de corrosão do tipo ativo‑passivo ............................................................................. 95
8.3.6 Metais diferentes .................................................................................................................................... 95
8.3.7 Metais e meios diferentes ................................................................................................................... 96
8.3.8 Micro‑heterogeneidades – pilha de ação local .......................................................................... 96
8.3.9 Solicitação mecânica diferencial ...................................................................................................... 96
8.4 Proteção contra a corrosão .............................................................................................................. 99
8.4.1 Proteção catódica .................................................................................................................................100
8.4.2 Proteção anódica ..................................................................................................................................104
8.5 Revestimentos .....................................................................................................................................105
8.5.1 Revestimentos metálicos ...................................................................................................................105
8.5.2 Revestimentos não metálicos inorgânicos .................................................................................106
8.5.3 Revestimentos não metálicos orgânicos .....................................................................................108
8.6 Prevenção da corrosão .....................................................................................................................111
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APRESENTAÇÃO
Caro aluno,
Você deve estar se perguntando: por que estudar Química Aplicada? A Química é uma das ciências 
que explicam muitas transformações que ocorrem no nosso dia a dia e, provavelmente, você já ouviu 
a citação de um químico francês, Antoine Lavoisier (1743‑1794): “na natureza nada se perde tudo se 
transforma”, que ficou conhecida como Lei da Conservação de Massas.
O fato de não visualizarmos alguns processos não quer dizer que não existam. A matéria é 
constantemente transformada em nosso mundo, e vamos procurar entender essas transformações e as 
possíveis consequências à natureza e à nossa saúde.
O plano de ensino da disciplina Química Aplicada estabelece os seguintes tópicos:
• processos de lubrificação;
• processo de corrosão e proteção da corrosão em materiais.
Estudaremos os lubrificantes industriais e automotivos, sua classificação, origem, 
composição, principais características dos lubrificantes mais comuns, critérios de seleção e 
propriedades. Vamos aprender como medir a viscosidade em viscosímetro Saybolt, interpretar 
gráficos para o cálculo do índice de viscosidade, utilizar tabelas de dados, entre outros testes 
de qualidade.
Realizaremos dois experimentos: determinação da viscosidade de óleos lubrificantes; determinação 
do índice de viscosidade, grau SAE de viscosidade e viscosidade ISO VG de óleos automotivos.
Com esse conteúdo, objetivamos capacitar os estudantes de Engenharia para a seleção, as formas de 
uso e a aplicação dos lubrificantes.
Em seguida, estudaremos o processo de corrosão, dando ênfase ao processo de corrosão galvânica, 
através da formação de pilhas do tipo ativo‑passivo. Aprenderemos esses eventos por meio de 
experimentos como: constatação da diferença de potencial em uma pilha galvânica, inversão da 
polaridade de uma pilha galvânica por mudança do meio e heterogeneidades que determinam 
o surgimento da diferença de potencial (temperaturas, concentrações, meios diferentes, aeração 
diferencial, ativo‑passivo).
Não podemos deixar de estudar maneiras de prevenção e inibição, que serão consideradas através dos 
experimentos: constatação da ação de inibidores da corrosão, revestimentos anódicos e revestimentos 
catódicos, proteção por anodo de sacrifício e proteção por corrente imposta.
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Esses conceitos são de extrema importância para o engenheiro civil, que vai desenvolver projetos 
utilizando diferentes materiais e deve estar alerta quanto à prevenção contra corrosão, prolongando a 
vida útil das estruturas.
Sem mais, vamos ao que interessa.
Bons estudos!
INTRODUÇÃO
A este ponto vocêestá se perguntando: por que estudar a lubrificação? A lubrificação é um processo 
extremamente importante para minimizar o atrito entre duas superfícies – em movimento contrário e 
em contato. Também minimiza o desgaste dessas superfícies com o tempo.
Consideramos lubrificantes qualquer substância capaz de separar superfícies que possam se mover 
umas sobre as outras, além de reduzir o atrito, o desgaste, minimizando o calor gerado pelo atrito, 
promovendo uma operação suave.
A principal propriedade dos lubrificantes é a viscosidade, que é a medida da resistência ao 
cisalhamento interno de um fluido. Começaremos essa unidade falando da origem dos lubrificantes e 
em seguida do processo de lubrificação e seus tipos. 
Uma das mais antigas manifestações de lubrificação da qual temos notícia foi encontrada no Egito, 
no túmulo de Ra‑Em‑Ka, datado entre 2600 e 1700 a.C.; são mostrados um tipo de trenó transportando 
um monumento de pedra e um homem despejando um líquido para lubrificar os deslizadores do trenó. 
Matéria graxa também foi encontrada no eixo de uma carruagem enterrada no túmulo de Yuaa e Thuiu, 
de aproximadamente 1400 a.C. (CARRETEIRO; BELMIRO, 2006).
Os lubrificantes geralmente são originários do petróleo e suas bases são combinadas com aditivos 
especiais, que lhes conferem propriedades físicas ou químicas adicionais. As bases lubrificantes são 
essencialmente obtidas do refino do petróleo cru, dos óleos básicos minerais e da síntese de compostos 
relativamente puros com propriedades adequadas para o uso como lubrificantes, conhecidas como 
bases sintéticas (CARRETEIRO; BELMIRO, 2006).
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QUÍMICA APLICADA
Unidade I
1 LUBRIFICAÇÃO E LUBRIFICANTES
Um dos mais importantes processos de conservação de energia utilizados no mundo atual é a 
lubrificação. A aplicação de uma substância (lubrificante) entre duas superfícies em movimento relativo 
promove a formação de uma película que impede o contato direto entre essas superfícies, causando a 
redução do atrito, do desgaste e da geração de calor (formas de dispersão da energia gerada).
A fim de melhor entendermos a lubrificação e a função dos lubrificantes, precisamos ter uma noção 
de atrito.
1.1 Atrito
Para um corpo deslizar sobre outro, devemos vencer a força contrária imposta pela aspereza ou 
rugosidade presente nas superfícies de contato dos corpos, que se manifesta através de uma força de 
resistência ao movimento.
As superfícies que enxergamos como lisas se apresentam microscopicamente como mostra a figura 
a seguir:
Figura 1 – Microrrugosidades
A força de atrito tende a se opor ao movimento e pode ser chamada de resistência de atrito ou 
simplesmente atrito. Chamamos de atrito sólido o que aparece entre corpos rígidos quando não há 
qualquer elemento entre eles, e de atrito fluido quando há um fluido entre as superfícies.
A principal desvantagem do atrito é a perda de energia na forma de calor, o que transforma a 
lubrificação numa forma de economizar a energia, deixando‑a disponível para realizar algum tipo de 
trabalho útil.
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Unidade I
O automóvel é uma máquina que transforma em movimento apenas pouco mais de 30% da energia 
do combustível, mesmo com tantas inovações e avanços tecnológicos. O atrito entre as várias peças 
móveis é culpado pela perda de cerca de 20% da energia gerada na queima do combustível, além da 
contribuição para o desgaste das partes em contato. Quando aplicamos uma força pequena sobre um 
bloco em repouso, apoiado em um plano horizontal (como mostra a figura a seguir), verificamos que 
ele não se move.
Força motriz
Força normal
Imagem ampliada 
do ponto indicado
Força de atrito
Força peso
Figura 2 – Forças atuantes em um bloco
A força motriz aplicada é neutralizada pela força de atrito oposta, exercida pelo plano sobre o bloco, 
agindo na superfície de contato e mantendo o bloco parado.
Essa força de atrito que se manifesta sobre superfícies em repouso é conhecida como atrito estático. 
A força máxima de atrito estático será a menor força para iniciar o movimento, rompendo a inércia.
Aumentando lentamente a intensidade da força aplicada, quando atingimos um valor maior que a força 
de atrito, o bloco começa a se mover, iniciando o movimento acelerado do bloco sob a ação dessa força.
 Saiba mais
Para lembrar a teoria de atrito, leia:
TEIXEIRA, M. M. Força de atrito. Brasil Escola. Disponível em: . Acesso em: 13 nov. 2017.
Se a força for diminuindo até que o movimento fique uniforme, verificamos que é necessária a 
aplicação de uma pequena força. Com o início do movimento, a força de atrito entre as superfícies 
normalmente sofre redução, de forma que será preciso uma força menor para manter o movimento 
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QUÍMICA APLICADA
uniforme, pois a força de inércia já foi vencida. A força atuante entre superfícies em movimento relativo 
é chamada de força de atrito dinâmico.
1.1.1 Coeficiente de atrito
Se considerássemos um corpo apoiado sobre o plano horizontal da figura anterior – se não existisse força 
de atrito –, o corpo se movimentaria sobre o plano, por menor que fosse a inclinação aplicada. Porém, para 
que o movimento comece, precisamos de um ângulo de determinado valor mínimo chamado de α (alfa).
As forças que atuam sobre o bloco são mostradas na figura a seguir:
y
x
α
α

fat

P

N
Figura 3 – Bloco no plano inclinado
Considerando P o peso do bloco, N a força normal exercida sobre ele pela superfície inclinada, e fat a 
força tangencial de atrito exercida pelo plano sobre o bloco.
Quando o bloco estiver em repouso, teremos:
N + fat ÷ P = O (vetorialmente)
Quando a inclinação do plano aumentar a ponto de o bloco iniciar o movimento, teremos:
fat = P. sen α N = P. cos α
O coeficiente de atrito estático para duas superfícies sólidas em contato é a relação entre a força de 
atrito estático máxima e a força normal, que possui a tendência de unir as duas superfícies (ou reação 
normal da superfície sobre o corpo). Assim, o coeficiente de atrito estático é:
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Unidade I
µ α
α
αα
α
e
at senf
N
P
P
sen
tg= = = =
cos cos
Dessa forma, a medida do ângulo de inclinação aumenta, sob o qual o deslizamento tem início, e 
gera um método experimental simples para a determinação do coeficiente de atrito estático entre duas 
superfícies. Verificamos que o coeficiente de atrito reduz após o início do movimento, pois a força de 
inércia já foi vencida. Ao considerarmos a força de atrito dinâmico na relação anterior, obtemos o valor 
do coeficiente de atrito dinâmico representado por µd. Tanto µe como µd são constantes, sem dimensão, 
sendo cada um deles a relação de duas forças.
Geralmente, para um dado par de superfícies µe > µd, os valores efetivos de µe e µd dependem do 
estado das superfícies em contato. A tendência é de que os valores se reduzam à medida que a superfície 
apresente maior grau de polimento ou menor grau de rugosidade.
A definição de atrito afirma que, quando um corpo sólido desliza sobre outro, a força de atrito (fat) é:
• proporcional à força normal (ou carga);
• independente da área de contato entre as superfícies.
Considerando a relação fat / N, conhecida como coeficiente de atrito, podemos afirmar que:
• o valor de µ é independente da carga ou da força aplicada pelo corpo sobre a superfície. Dessa 
forma, a força de atrito é diretamente proporcional à carga:
fat = µ.N
• o coeficiente de atrito não depende da área de contato entre as superfícies em movimento;
• o coeficiente de atrito dinâmico (µd) é menor que o coeficiente de atrito estático (µe).
Os lubrificantes são substânciasutilizadas para reduzir o atrito entre dois corpos em movimento, 
aumentando a vida útil das superfícies móveis que permanecem em contato.
1.2 Tipos de atrito
As forças de atrito são classificadas em: atrito de deslizamento (ou de escorregamento), atrito de 
rolamento e atrito fluido ou viscoso.
O atrito de deslizamento (ou de escorregamento) ocorre quando uma superfície desliza ou 
escorrega em contato com outra superfície fixa. Esse tipo de atrito pode acontecer independentemente 
da forma das superfícies, ou seja, para haver o escorregamento não é necessário que as superfícies em 
contato sejam planas. Exemplos: mancal de deslizamento e conjunto de anéis do cilindro do pistão.
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QUÍMICA APLICADA
No atrito de rolamento, um cilindro pode rolar sem deslizar sobre uma superfície horizontal e 
possui a tendência de parar devido à atuação da força de atrito de rolamento sobre ele. Essa força é 
dependente das propriedades do material de fabricação do cilindro e da superfície horizontal. O atrito 
de rolamento é sempre menor que o atrito de deslizamento para superfícies de mesmo material e sob 
mesmas condições. Portanto, é mais fácil vencer. Ele acontece pelas deformações das áreas de contato 
entre os dois corpos.
Com o atrito fluido ou viscoso, a força de resistência que se produz durante o movimento 
de um corpo em um fluido é dependente da forma do corpo, da sua velocidade em relação ao 
fluido e da viscosidade do fluido. Esse atrito é a resistência ao movimento entre suas superfícies 
em movimento relativo, separadas por uma película fina e contínua de um fluido. O uso de um 
fluido separando as duas superfícies em contato permite considerar o atrito fluido existente 
entre as superfícies.
Ocorre um deslizamento entre as moléculas do fluido, umas sobre as outras, e a resistência a esse 
deslizamento consiste no atrito fluido ou viscoso. O valor do atrito fluido é uma porcentagem mínima 
do valor do atrito sólido, encontrado na ausência da película de fluido. O atrito fluido praticamente não 
causa desgaste. Esse é o princípio da lubrificação.
O ato de lubrificar implica aplicação da película do fluido que constitui o lubrificante. Na lubrificação 
moderna, a preparação do lubrificante a ser aplicado tornou‑se um assunto complexo devido à grande 
tecnologia utilizada na área.
Quando duas superfícies em movimento relativo são separadas por uma película fluida 
lubrificante, esta também se movimenta. Se o módulo da velocidade relativa for pequeno, o 
movimento será considerado laminar, ou seja, não haverá turbulência. O estudo é realizado como 
se a película do lubrificante fosse formada por várias camadas paralelas, na qual uma camada 
desliza sobre a outra com velocidades diferentes, e todas as camadas seguem na mesma direção 
(figura adiante).
A lâmina adjacente à placa móvel se move com a mesma velocidade da placa, a próxima lâmina se 
move com uma velocidade de módulo um pouco menor e assim por diante, até a lâmina adjacente à 
placa fixa, que, como ela, tem velocidade nula.
A velocidade de cada camada intermediária é proporcional à sua distância até a camada fixa. A 
camada do centro da película move‑se com a metade da velocidade da placa em movimento.
A velocidade média da película é a mesma velocidade da camada central, situada à meia altura entre 
as duas superfícies. O movimento relativo entre camadas vizinhas promove o aparecimento de uma força 
de cisalhamento entre elas. Essa força apresenta a tendência de frear a camada mais rápida e acelerar a 
camada mais lenta, sendo chamada de resistência de cisalhamento. A soma de tais resistências constitui 
o atrito fluido.
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Unidade I
Placa móvel
V
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Placa imóvel
Fluido
Figura 4 – Experimento das duas placas
2 TIPOS DE LUBRIFICAÇÃO
A eficiência do lubrificante está ligada à adesividade dele à superfície, permitindo que seja arrastado 
durante o movimento. Outra propriedade muito importante é a coesividade, para garantir que a película 
do lubrificante não sofra rompimento. Conhecemos por oleosidade a propriedade que reúne adesividade 
e coesividade.
Todos os fluidos são lubrificantes, alguns melhores, outros piores. A água não é um bom lubrificante, 
uma vez que possui baixa adesividade e coesividade. Dessa forma, a escolha do lubrificante adequado é 
a parte mais importante do processo de lubrificação.
Os lubrificantes, que são constituídos por derivados de petróleo, se mostram eficientes para a maioria 
das situações. Possuem propriedades físicas adequadas, além de elevada oleosidade, que engloba a 
capacidade de adesão mantendo a película lubrificante.
Existem dois tipos básicos de lubrificação: lubrificação limite ou restrita e lubrificação hidrodinâmica, 
total ou plena.
Na lubrificação limite ou restrita, a película de lubrificante possui uma espessura mínima do 
ponto de vista prático, limitando sua espessura à soma das espessuras da rugosidade de cada superfície, 
podendo chegar à espessura monomolecular.
Quando aplicadas cargas elevadas e/ou baixas velocidades no sistema, não há formação da película, 
sendo necessária a aplicação de aditivos específicos como agentes de oleosidade e antidesgaste. Se as 
condições são muito severas, devemos utilizar agentes de extrema pressão. A ordem de grandeza da 
película lubrificante nesse caso é de 10 mícrons.
Na lubrificação hidrodinâmica, total ou plena, a película fluida separa totalmente as duas 
superfícies, não havendo nenhum contato entre elas. A espessura da película é maior que a soma das 
espessuras das camadas de rugosidade de cada superfície. Os valores de atrito são muito pequenos 
e o desgaste é considerado insignificante. É uma situação muito comum e pode ser encontrada em 
várias aplicações, em quase todas as situações nas quais há deslizamento sem ocorrência de pressões 
extremas. A película contínua de lubrificante possui espessura variável entre 0,025 mm e 0,25 mm, e os 
valores do coeficiente de atrito são muito baixos, na ordem de 0,001 a 0,03.
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QUÍMICA APLICADA
Com a lubrificação mista, podem ocorrer as duas situações já estudadas. Por exemplo: quando 
uma máquina está parada, suas partes móveis ficam apoiadas sobre as partes fixas, não havendo uma 
película eficiente. Quando o movimento começa, ocorre o surgimento da pressão hidrodinâmica, que 
promove o aparecimento da película, a qual impede o contato entre as partes móveis e as fixas.
2.1 Princípios de lubrificação
A aplicação da lubrificação hidrodinâmica mais importante é a lubrificação de mancais, que são 
suportes que mantêm os eixos em posição ou entre limites, possibilitando seu movimento relativo. Os 
mancais são sempre construídos com diâmetro ligeiramente maior que o prolongamento do eixo. Esse 
espaço vazio entre o eixo e o mancal é denominado folga ou luz.
As dimensões da folga são proporcionais ao diâmetro e ela possui como funções suportar a dilatação 
e a distorção das peças, além de neutralizar possíveis erros mínimos de alinhamento, permitindo a 
rotação livre do eixo. Essa folga serve também para a introdução do óleo, possibilitando a formação de 
uma película aderente às superfícies do eixo e do mancal.
As microrrugosidades das superfícies metálicas promovem a resistência à rotação do eixo no mancal, 
gerando o aquecimento e o desgaste se não for lubrificado. Os lubrificantes fazem com que as superfícies 
sejam mantidas separadas, minimizando o desgaste e a perda de potência.
Com o eixo em repouso, existe um contato metálico com interpenetração das rugosidades. O óleo 
adicionado na folga adere às superfícies do prolongamento do eixo e da calha do mancal, formando 
uma película que cobre o eixo. A aderência do lubrificante permite a distribuição homogênea do óleo,o 
qual ocupa o espaço em forma de cunha, constituindo um depósito de óleo.
A lubrificação limite é usada em condições nas quais a lubrificação hidrodinâmica não é de aplicação 
possível – por exemplo, por causa da velocidade de uma superfície em relação à outra, porque a pressão 
entre as superfícies é muito elevada ou porque o óleo apresenta viscosidade insuficiente para evitar o 
atrito sólido. Isso ocorre em engrenagens que trabalham em pressões elevadas (por causa da pequena 
área de contato dos dentes) e quando temos a combinação de movimentos deslizantes e rotacionais.
A lubrificação limite é usada nesses casos por não ser possível manter uma película contínua 
de espessura adequada entre as superfícies. São necessários lubrificantes especiais, que possuam 
propriedades adequadas, produzidas por aditivação do óleo lubrificante.
Os aditivos podem ter como função elevar a capacidade de suportar cargas elevadas. Para suportar 
cargas, o aditivo deve ser do tipo agente de oleosidade, também conhecido como reforçador de película. 
Esses aditivos são eficazes quando as cargas são pouco elevadas e sua ação está relacionada à elevação 
da resistência da película à ruptura.
Os lubrificantes de origem animal ou vegetal que possuem características polares são utilizados 
como aditivos para resistência à ruptura da película. Os ácidos graxos, como o ácido oleico e o ácido 
palmítico, são muito usados.
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Unidade I
A aditivação aumenta a molhabilidade do lubrificante, ajudando no seu espalhamento sobre o metal. 
Assim, a mistura molhará facilmente o metal. Isso acontece em razão de a molécula do aditivo possuir uma 
extremidade polar e outra apolar, conferindo a ele afinidade tanto pelo óleo mineral como pela superfície 
metálica com a qual entra em contato, impedindo que o lubrificante se desprenda da superfície com facilidade.
A polaridade leva um direcionamento à disposição dessas moléculas, as quais se alinham verticalmente 
em relação à superfície metálica, visto que a extremidade apolar permanece em contato com o óleo e 
a polar ligada ao metal. Assim, uma fina camada de óleo gruda ao metal, impedindo que as superfícies 
móveis se toquem, evitando danos. Quando as superfícies lubrificadas forem submetidas a pressões 
elevadas, será necessária a adição de aditivos mais fortes, chamados de agentes de extrema pressão.
A característica de funcionamento dos agentes de extrema pressão utilizados na lubrificação limite é 
diferente. Para os agentes de oleosidade, sua função é unicamente física, enquanto a função do agente 
de extrema pressão é, na maioria das vezes, de natureza química.
O aditivo de extrema pressão é constituído de produtos químicos ativos, como derivados de enxofre, 
fósforo, cloro ou chumbo. Esses aditivos evitam a soldagem dos pontos elevados das superfícies em 
movimento relativo. O ativo químico pode reagir com a superfície metálica, formando um novo composto 
metálico, resistente à soldagem, evitando a destruição da superfície metálica.
Esse processo ocorre apenas sob condições de temperatura elevada localizada, tornando o aditivo 
de extrema pressão essencial também como um aditivo de extrema temperatura. Os lubrificantes limites 
mais comuns são: fosfato tricresilo (ou tricresilfosfato), óleo de baleia sulfurado, naftenato de chumbo, 
ceras cloradas, tetracloreto de carbono e mesmo certos produtos sólidos, como grafite, sulfeto de 
tungstênio e bissulfeto de molibdênio.
O uso de graxa é outro importante princípio de lubrificação, uma vez que ela é um lubrificante 
fluido engrossado a uma consistência de gel pela adição de vários agentes espessantes. A consistência 
semissólida é a característica que minimiza a tendência do lubrificante a fluir ou a vazar da área que 
está sendo lubrificada.
Geralmente as graxas são preparadas pelo espessamento de um óleo derivado do petróleo com sabão 
básico (ésteres). Algumas propriedades, como grande adesividade das graxas, resistência ao calor e cargas 
elevadas, dependem apenas do tipo e do total de sabão adicionado ao óleo, porém as características de 
lubrificação e redução do atrito estão 100% relacionadas ao tipo de óleo mineral. A viscosidade do óleo 
é muito importante na capacidade de a graxa formar uma película lubrificante adequada.
3 SUBSTÂNCIAS LUBRIFICANTES
Os lubrificantes são substâncias que formam uma película protetora, se adicionadas entre duas 
superfícies móveis ou uma fixa e outra móvel. Possuem a função principal de minimizar o atrito e o 
desgaste, além de auxiliar no controle da temperatura e na vedação dos componentes de máquinas e 
motores. Propiciam a limpeza das peças, protegendo‑as contra a corrosão devido a processos de oxidação, 
impedindo a entrada de impurezas, podendo ainda ser agentes de transmissão de força e movimento.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Atrito
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QUÍMICA APLICADA
Os lubrificantes precisam satisfazer aos requisitos da lubrificação industrial, independentemente 
de sua origem – natural ou sintética. São classificados em: sólidos, semissólidos ou pastosos, 
líquidos e gasosos.
3.1 Lubrificantes gasosos
São de uso limitado, geralmente em locais de difícil penetração ou onde não seja possível a aplicação 
dos lubrificantes líquidos convencionais. Ar seco, nitrogênio e gases halogenados podem ser usados 
como lubrificantes gasosos.
Esse tipo de lubrificação possui desvantagens devido às elevadas pressões necessárias para manter 
o lubrificante entre as superfícies, além dos problemas de vedação.
3.2 Lubrificantes líquidos
São normalmente preferidos em razão da sua capacidade de penetração entre as partes móveis 
pela ação hidráulica e por conseguir manter as superfícies separadas, atuando também como 
agentes refrigerantes.
Os lubrificantes líquidos podem ser divididos em: óleos minerais, óleos graxos (vegetais ou animais) 
e óleos sintéticos.
Óleos minerais
São fabricados, a partir do petróleo cru, por destilação a vácuo, pois têm alto ponto de ebulição. A 
composição do petróleo é variável, dependendo da região onde é formado, mas possui grande número 
de hidrocarbonetos (compostos de hidrogênio e carbono), pertencentes a três classes principais: 
parafínicos, naftênicos e aromáticos.
Após destilação fracionada, passam por tratamentos para remoção de asfalto, refinação de ácido 
e refinação por solvente. Os tratamentos empregados dependem da natureza do petróleo e dos 
produtos desejados. Conforme a origem do petróleo, a composição do óleo e os tipos de hidrocarboneto 
predominantes podem variar, assim como o processo adotado para o seu tratamento. Assim, o lubrificante 
pode apresentar grande variação de características quanto a viscosidade, volatilidade, resistência à 
oxidação etc.
O petróleo pode ser classificado de acordo com a predominância do tipo de hidrocarboneto existente 
no resíduo da destilação:
• Petróleo de base parafínica: formado basicamente por hidrocarbonetos parafínicos, possui alto 
teor de parafinas e pouco ou nenhum asfalto.
• Petróleo de base asfáltica: formado principalmente de hidrocarbonetos naftênicos e aromáticos, 
possui pouca parafina, mas os produtos asfálticos estão presentes em alto teor.
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Unidade I
• Petróleo de base mista: formado por hidrocarbonetos parafínicos e hidrocarbonetos naftênicos, 
isto é, possui parafina e asfalto, além de determinado teor de aromáticos.
Dessa forma, segundo a origem, os óleos lubrificantes são classificados em óleos naftênicos e óleos 
parafínicos e apresentam propriedades características, resumidas no quadro a seguir:
Quadro 1 – Características de óleos parafínicos e naftênicos
Óleos parafínicos Óleos naftênicos
Alto ponto de fluidez Baixo ponto de fluidez
Alto índice de viscosidade Baixo índicede viscosidade
Boa resistência à oxidação Menor resistência à oxidação
Menor oleosidade Maior oleosidade
Menor resíduo de carbono Maior resíduo de carbono
Os óleos lubrificantes são produzidos através da mistura de hidrocarbonetos e aditivos, usados como 
matéria‑prima para a fabricação de grande variedade de óleos lubrificantes existentes no mercado.
Óleos minerais aditivados são encontrados facilmente nos postos de serviço. Com a especificação 
correta, para cada tipo de veículo, eles atendem às necessidades da grande maioria dos motores dos 
automóveis nacionais.
Óleos graxos
Foram os primeiros lubrificantes usados pelo ser humano. Como apresentam resistência baixa a 
oxidação, se decompõem facilmente, formando gomas, processo chamado de rancificação (decomposição 
de gorduras, óleos e outros lipídios por hidrólise, oxidação ou ambos). Com o desenvolvimento tecnológico 
e industrial a substituição de óleos graxos pelos óleos minerais foi inevitável. Os óleos graxos podem ser 
de origem vegetal e animal.
Os óleos vegetais mais usados são: óleo de rícino, de coco, de oliva, de semente de algodão, de 
mamona, de semente de uva e de amêndoa. Dos óleos de origem animal, podemos citar óleo de 
baleia, de foca, de espermacete, de peixe, de mocotó e banha de porco. São poucos, pois sofrem 
oxidação com facilidade.
Óleos sintéticos
São fluidos lubrificantes sintetizados a partir de misturas complexas de substâncias químicas, 
gerando óleos que são capazes de suportar condições extremas de carga e temperatura, mantendo suas 
características estáveis. Os mais comuns são à base de glicóis polialcálicos (ou polialquileno glicóis). São 
líquidos sintéticos, solúveis ou não em água, que possuem ampla variedade de viscosidade, podendo até 
atingir a forma sólida. Resistem a temperaturas menores ou iguais a 400 ºC e temperaturas inferiores a 
0 ºC, não apresentam formação de resinas e não reagem com derivados de borracha natural ou sintética.
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QUÍMICA APLICADA
Apresentam uma tendência de manutenção da viscosidade, independentemente da temperatura 
de funcionamento do motor, o que evita a sua carbonização. Esses produtos têm custos relativamente 
elevados para uso geral.
Os óleos minerais também estão disponíveis com aditivação sintética, atendendo às necessidades de 
motores mais sofisticados, como os dos carros importados.
Os silicones são substâncias derivadas do silício, com estrutura química semelhante à dos 
hidrocarbonetos, e estáveis ao calor. Possuem viscosidades variadas conforme o tipo de cadeia carbônica, 
alta resistência à oxidação e alguns tipos podem ser usados em altas temperaturas. Apresentam a 
vantagem de altíssima resistência contra temperaturas baixas, altas e envelhecimento, como também 
pelo seu comportamento favorável quanto ao índice de viscosidade.
 Saiba mais
Atualmente, existem estudos para o uso de bases vegetais em 
substituição das bases minerais dos óleos lubrificantes, visando a benefícios 
socioeconômicos e ambientais para o País. Para saber mais, leia:
MATOS, P. R. R. Utilização de bases vegetais como óleos lubrificantes. 
2011. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade de Brasília, 
Instituto de Química, Programa de Pós‑Graduação em Química, Brasília, 
2011. Disponível em: . 
Acesso em: 13 nov. 2017.
3.3 Características físicas dos lubrificantes
Consideramos a viscosidade como a principal característica de um lubrificante. As outras propriedades 
físico‑químicas podem ser determinadas em laboratório para a fixação de parâmetros que ajudem na 
escolha de um lubrificante, diante de uma dada situação. Cada ensaio traz uma informação que compõe 
o perfil de aplicação e adequação de uso do óleo testado, além da sua qualidade. Os ensaios físicos 
fornecem uma forma de controle de qualidade na produção e para a aplicação do produto.
Densidade
O quociente entre a massa de uma substância e o volume ocupado por ela é chamado densidade 
absoluta ou massa específica da substância. Como o volume depende da temperatura, a informação do 
valor da densidade precisa vir acompanhada da temperatura de medida.
A densidade relativa é calculada pela relação entre a densidade da substância a uma temperatura t 
e a densidade da água na mesma temperatura. Para óleos lubrificantes, utiliza‑se normalmente a 
densidade relativa, denominando‑se apenas densidade.
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Unidade I
Já a densidade do lubrificante não acarreta maior ou menor qualidade do lubrificante e possui 
somente a utilidade prática para cálculos de conversão de volume (litros) para massa (kg) ou vice‑versa, 
ou para fins de controle. No sistema métrico, a temperatura t de referência do óleo lubrificante 
normalmente é de 15 ºC ou 20 ºC, e a massa específica da água é medida a 4 ºC, pois a essa temperatura 
1 cm3 de água destilada apresenta massa exatamente igual a 1,000 g.
Assim, a densidade relativa será numericamente igual à massa específica na temperatura t de 
referência. No Brasil, o Instituto Brasileiro de Petróleo padronizou a temperatura t em 20 ºC. Portanto, 
define‑se densidade pela relação:
densidade 20/4 ºC = massa de um volume do produto a 20 ºC _ 
 massa de igual volume de água destilada a 4 ºC
Na indústria do petróleo, a escala API (American Petroleum Institute) é a mais usada, embora seja 
uma escala arbitrária, calibrada em graus e relacionada com a densidade por meio da expressão:
Graus API = 141,5 
 densidade a 60/60 ºF
 – 131,5
A equação anterior mostra que, quanto maior for a densidade de um produto, menor será o grau API, 
e a água, que possui densidade 1,000, tem 10,0º API. Em laboratório, podemos determinar a densidade 
por meio de densímetros, realizando as correções necessárias em relação à temperatura da amostra na 
ocasião da análise.
Ponto de fulgor (ou flash point)
É a menor temperatura na qual um líquido inflamável libera vapor suficiente para criar, acima de sua 
superfície, uma mistura explosiva, que provocará um lampejo se colocado em contato com uma chama, 
produzindo uma combustão fugaz com o ar.
Ponto de inflamação ou de combustão (ou fire point)
É a temperatura mínima na qual o líquido, sob determinadas condições de aquecimento, libera vapores 
em concentração suficiente para formar uma mistura com o ar, que em contato com uma chama se inflama, 
gerando calor suficiente para a vaporização contínua do líquido, obtendo, assim, a combustão permanente.
Os óleos lubrificantes são testados no aparelho Cleveland open cup (Cleveland de vaso aberto), 
indicado para todos os produtos derivados de petróleo com ponto de fulgor superior de 70 ºC. Sob o prisma 
da segurança, o ponto de fulgor é uma medida que indica o risco de incêndio para o armazenamento 
de um combustível, sendo muito usado na previsão da temperatura máxima de exposição do produto 
durante o transporte, manuseio ou armazenamento.
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QUÍMICA APLICADA
Produtos com ponto de fulgor menor que 70 ºC são considerados por lei como perigosos. O ponto 
de fulgor também é usado no controle de qualidade de lubrificantes, principalmente para verificar a 
presença de contaminantes voláteis (gasolina, óleo diesel etc.).
Ponto de névoa e ponto de fluidez
Ponto de névoa é a temperatura em que a parafina ou outros compostos semelhantes, geralmente 
dissolvidos no óleo, formam minúsculos cristais, deixando o óleo turvo. Já o ponto de fluidez é a menor 
temperatura na qual o óleo ainda pode escoar nas condições do teste.
O ponto de fluidez de um óleo está relacionado à facilidade de lubrificar uma superfície quando 
uma máquina fria é colocada em funcionamento. O óleo deve fluir livremente durante a partida em 
baixas temperaturas.É uma propriedade muito importante quando o lubrificante precisa ser utilizado 
em climas frios, correndo o risco de não fluir, não lubrificando e provocando danos ao equipamento.
Os óleos naftênicos possuem um ponto de fluidez melhor, pois são capazes de fluir a temperaturas 
menores do que os óleos parafínicos, que se solidificam devido à presença de ceras parafínicas. O 
ponto de fluidez pode ser melhorado usando‑se aditivos para impedir a solidificação das parafinas ou 
elevando‑se o grau de desparafinação.
Resíduo de carbono
Os resíduos são indesejáveis, mas precisamos conhecer sua natureza, visto que resíduos muito duros 
riscam as superfícies dos metais em movimento.
Os óleos lubrificantes são formados por misturas de hidrocarbonetos, que apresentam propriedades 
físicas e químicas muito variadas. Alguns óleos quando têm sua temperatura elevada em ambientes 
fechados podem gerar um resíduo de carbono não volátil, cuja quantidade é possível determinar por 
métodos e aparelhos padronizados, como o Método Conradson.
Esse método mede a tendência que alguns óleos lubrificantes possuem de deixar resíduos de carbono 
depositados sobre os motores de combustão interna. Geralmente, quanto maior a viscosidade, maior a 
quantidade de carbono.
 Observação
Os óleos naftênicos produzem mais resíduo de carbono que os óleos 
parafínicos.
As concentrações de resíduo de carbono não podem ser consideradas isoladamente, mas em conjunto 
com outras propriedades, pois as condições de análise não reproduzem as condições reais no motor de 
combustão interna.
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Unidade I
É preciso ressaltar que essa análise deve ser realizada apenas para óleos minerais puros, pois 
óleos contendo aditivos, especialmente se forem aditivos de base metálica, formarão resultados 
numericamente maiores.
Número de desemulsão
É a capacidade que os óleos têm de se separar da água. Em determinadas aplicações, como em 
turbinas, quando o óleo deve permanecer muito tempo circulando no sistema e sujeito ao contato 
com água e vapor condensado, é necessário que ele se separe da água e não forme uma emulsão. 
A água pode ocorrer na forma livre – em solução ou misturada com o óleo – e deve ser eliminada. A 
contaminação com água provoca degradação do óleo, fadiga e corrosão dos rolamentos. A maioria 
dos óleos quando novos possui número de desemulsão elevado, porém somente alguns tipos podem 
conservar essa propriedade após certo tempo de uso.
Perdas por evaporação
Quando aquecido a temperaturas elevadas, as perdas por evaporação podem se tornar significativas, 
deixando o óleo muito viscoso.
Extrema pressão
Quando o óleo possui a capacidade de evitar que as superfícies em movimento entrem em contato 
uma com a outra, mesmo quando as pressões são muito elevadas a ponto de causar o rompimento 
da película de óleo, diz‑se que o óleo lubrificante possui características de extrema pressão. Para isso, 
adicionamos aditivos especiais. Muitos testes podem comprovar essa capacidade, porém o ensaio mais 
extremo é o teste de quatro esferas, sendo seu resultado significativo.
Uma esfera de aço é colocada para girar sobre outras três esferas estacionárias. O desgaste e o 
coeficiente de atrito podem ser quantificados, e o teste continua com aumento gradativo da pressão, 
até que o calor gerado pelo atrito solde as esferas. Em engrenagens hipoides, podem ocorrer condições 
mais severas do que as do teste.
3.4 Viscosidade
Viscosidade é a característica mais importante de um óleo lubrificante. Geralmente, é definida como 
a resistência oposta ao escoamento do óleo: quanto mais espesso o óleo, maior a sua viscosidade e a 
sua resistência para escoar. Newton estudou o comportamento dos líquidos em movimento através de 
ensaios que evidenciaram a viscosidade como característica fundamental dos lubrificantes líquidos.
Consideremos duas placas planas e paralelas, existindo entre elas uma película de um líquido qualquer 
de espessura h ou um óleo. Consideremos também que não exista fluxo de óleo na direção normal ao 
plano e que a película de óleo não esteja submetida à pressão externa. A placa inferior é fixa e a placa 
superior se move com velocidade constante V, pela ação de uma força F e de uma área S.
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QUÍMICA APLICADA
O teste anterior mostra que o óleo em contato com as placas adere‑se a elas, de modo que a camada 
aderida possui a mesma velocidade das placas. Assim, a película em contato com a placa fixa fica imóvel, 
enquanto a película em contato com a placa móvel se desloca com a mesma velocidade V. O óleo se move 
entre as duas placas como se fosse através do deslizamento entre as camadas que deslizam umas sobre 
as outras sem se misturarem e a velocidade de cada camada é proporcional à sua distância da placa fixa.
Ao realizar a experiência, Newton verificou que a força F necessária para produzir o movimento das 
camadas de óleo umas sobre as outras, a uma velocidade constante V da placa superior, era:
• proporcional à área S;
• proporcional ao gradiente de velocidade ou grau de cisalhamento.
O grau de cisalhamento de uma determinada camada de óleo, denominado de gradiente de velocidade, 
pode ser definido como a proporção da sua velocidade em relação à sua distância perpendicular da 
superfície fixa.
V
h
V1
V2
V3
Camada móvel
Plano fixo
F
h3
h2
h1
V
h
V
h
V
h
V
h
= = =1
1
2
2
3
3
Figura 5 – Tensão de cisalhamento
A conclusão de Newton foi:
F = η S (V/h)
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Unidade I
Em que η (eta) é a constante de proporcionalidade ou o coeficiente de viscosidade, ou simplesmente 
viscosidade do tipo absoluto ou dinâmico. Dessa equação foi obtida a relação de viscosidade:
 F/S = tensão de cisalhamento 
 V/h grau de cisalhamento
Em que:
F = força, em dinas (g.cm/s2)
S = área, em cm2
V = velocidade, em cm/s
H = distância entre as placas, em cm
Podemos determinar a unidade da viscosidade absoluta:
F/S = (g.cm/s2)/cm2 = g/cm.s2
V/h = (cm.s)/cm = 1/s
η = (g/cm.s2) / (1/s.)
η = g/cm.s (ou dina.segundo/cm2)
A essa unidade, foi dada a denominação de poise. Como o poise é uma unidade grande para o uso 
prático, normalmente usamos o centipoise (um centésimo do poise). A água na temperatura de 20,2 ºC 
possui uma viscosidade absoluta de 1,0 centipoise.
3.5 Escalas de viscosidade e ensaios de determinação
Para medir viscosidade, podemos utilizar as escalas físicas ou as escalas empíricas, também chamadas 
convencionais. A viscosidade absoluta pode ser definida como a força tangencial atuando sobre 
a unidade de superfície de qualquer um dos dois planos paralelos separados pela distância unitária, 
quando o espaço entre eles está preenchido com um lubrificante, no qual um dos planos se move com 
velocidade unitária, enquanto o outro é fixo.
No sistema CGS, a unidade utilizada é dina.segundo/cm2 – como já dito – denominada poise (P). 
E a unidade geralmente utilizada é o centipoise (cP). Para medir a viscosidade de óleos lubrificantes, 
podemos usar as seguintes escalas de viscosidade:
• Cinemática.
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• Saybolt.
• Engler.
• Redwood.
A viscosidade cinemática é uma grandeza física; as demais são empíricas. Essa viscosidade 
é obtida através da divisão da viscosidade absoluta (ou dinâmica) pela massa específica do 
óleo considerado:
Viscosidade cinemática = viscosidade absoluta = g/s.cm = cm²
 massa específica g/cm3 s
No sistema CGS, a unidade da viscosidade cinemática é cm2/segundo, denominada stoke (S). E a 
unidade mais empregada é o centistoke (cS), que é centésima parte do Stoke.
A viscosidade cinemática e as viscosidades empíricas (Saybolt,Engler, Redwood) são 
determinadas em laboratório em equipamentos conhecidos como viscosímetros. O viscosímetro 
cinemático mede o escoamento do óleo através de um tubo capilar, sob o peso de uma coluna do 
mesmo óleo. Nos demais viscosímetros, a viscosidade é medida pelo tempo de escoamento, em 
segundos, por meio de orifícios padronizados. Os mais utilizados para medir viscosidade de óleos 
lubrificantes são: Saybolt (América do Norte), Redwood (Inglaterra), Engler (Europa continental) 
e cinemático.
Os viscosímetros Saybolt, Engler e Redwood possuem, basicamente, um tubo de secção cilíndrica, com 
um orifício padrão na parte inferior. Certa quantidade de óleo é colocada no tubo, o qual é mergulhado 
em banho de água ou óleo, à temperatura constante e controlada. Quando se atinge a temperatura 
desejada para a determinação, faz‑se escoar o óleo através do orifício inferior e mede‑se o tempo de 
escoamento em segundos. Recolhe‑se o óleo em um frasco padrão e, no momento em que o nível 
atingir o traço de referência do gargalo do frasco, desliga‑se o cronômetro. O tempo de escoamento é 
lido em segundos.
Já o viscosímetro cinemático possui um tubo capilar de vidro por onde escoa o óleo. O diâmetro do 
tubo é escolhido de acordo com a viscosidade, e para cada tubo é determinado um fator constante k 
a fim de determinar a viscosidade cinemática em centistoke (cS). O tempo de escoamento (T) em 
segundos é anotado quando o nível do óleo passar por dois traços de referência no tubo de vidro. 
Podemos calcular:
Viscosidade.cinemática = k.T (centistokes)
Em que k é uma constante que depende das características de construção do aparelho.
Ao efetuar o experimento de Newton, verificamos que a força F necessária para produzir o 
movimento entre as camadas de óleo, umas sobre as outras, a uma velocidade constante V da placa 
superior, é:
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Unidade I
• proporcional à área S;
• proporcional ao gradiente de velocidade ou grau de cisalhamento.
O grau de cisalhamento de uma determinada camada, também chamado de gradiente de velocidade, 
é definido pela proporção da sua velocidade em relação à sua distância perpendicular da superfície fixa, 
sendo constante para cada camada.
3.6 Índice de viscosidade
Como afirmamos, a viscosidade é a propriedade mais importante de um óleo e a temperatura é o fator 
que mais afeta a viscosidade. Ela diminui com o aumento da temperatura, mas essa diminuição depende 
da natureza química do óleo e da variação de temperatura. Muitas vezes um óleo lubrificante precisa 
trabalhar em uma larga escala de temperatura e atender as características de viscosidade‑temperatura. 
O método mais simples para avaliar o desempenho de viscosidade‑temperatura de um óleo é o cálculo 
do índice de viscosidade (IV).
Tal índice é um número puro, empírico, arbitrário, que significa: quanto maior o valor do IV de um 
óleo, menor será a variação de sua viscosidade com a variação da temperatura. De forma geral, os óleos 
de base parafínica possuem menor variação de viscosidade com a temperatura do que os óleos de base 
naftênica. Em 1929, estabeleceram o conceito de índice de viscosidade pelo estudo do comportamento 
dos lubrificantes existentes na época. Verificou‑se que:
• os óleos naftênicos, originários do petróleo do Golfo do México, possuíam uma grande variação 
de viscosidade com a temperatura. A esse óleo naftênico foi arbitrariamente dado um índice de 
viscosidade igual a zero;
• os óleos parafínicos, originários do petróleo da Pensilvânia, possuíam mínima variação de 
viscosidade com a temperatura. A essa série de óleos foi arbitrariamente atribuído um índice de 
viscosidade igual a 100.
Com dados da viscosidade dessas duas séries de óleos, o IV de qualquer outro óleo poderia ser 
calculado com uma porcentagem em relação às viscosidades a 40 ºC do óleo em teste, do óleo de IV 
igual a 0 e do óleo de IV igual a 100, todos eles tendo a mesma viscosidade a 100 ºC. A figura a seguir 
ilustra essa variação e a determinação do índice de viscosidade, calculado pela equação:
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QUÍMICA APLICADA
Viscosidade 
cinemática
cS
Óleo padrão IV = 0
Óleo padrão IV = 100
Óleo em teste
40 100 Temperatura ºC
L
U
H
Figura 6 – Índice de viscosidade
IV =
 
 L – U 
 L – H
 x 100
Em que:
L: é o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo de IV igual a zero, tendo a mesma viscosidade a 100 ºC 
que a amostra de IV a calcular.
H: o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo de IV igual a 100, tendo a mesma viscosidade a 100 ºC que 
a amostra de IV a calcular.
U: o valor da viscosidade a 40 ºC do óleo cujo IV se deseja obter.
 Saiba mais
Os valores de L e H são tabelados em função da viscosidade cinemática 
a 100 ºC. A ABNT NBR 14358:2012, Anexo A, fornece as tabelas:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 14358: 
produtos de petróleo – cálculo do índice de viscosidade a partir da 
viscosidade cinemática. Rio de Janeiro. 2012. p. 6‑8.
Os óleos lubrificantes estão sujeitos a largas faixas de temperatura durante sua utilização. Em 
altas temperaturas, a viscosidade de um óleo pode ser reduzida a ponto de rompimento da película 
lubrificante, resultando no contato de metal com metal e gerando desgaste.
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Unidade I
Quando as temperaturas são baixas, pode ocorrer o aumento excessivo da viscosidade, dificultando 
sua circulação ou escoamento, podendo até impedir que o mecanismo funcione.
Dessa forma, em certas aplicações de lubrificação é preciso um óleo com alto índice de viscosidade. 
Em um motor de automóvel, por exemplo, o óleo não deve ser tão viscoso a ponto de na partida, em 
tempo frio, aplicar carga excessiva para a movimentação do motor.
No entanto, no verão, com temperaturas elevadas, o óleo deve fluir livremente para lubrificar as 
partes do motor. Atingindo a temperatura adequada durante o funcionamento do motor, o óleo também 
não pode perder viscosidade, o que resultaria em grande consumo ou mesmo romperia a película sem 
ter condições de lubrificar perfeitamente.
O sistema de índice de viscosidade, como estruturado originalmente, apresenta algumas limitações:
• É falho para óleos com viscosidade menor que 8 centistokes a 100 ºC.
• É baseado em padrões arbitrários, que não são mais adequados hoje.
• Na faixa acima do IV 125, são possíveis resultados errôneos, pois dois óleos com a mesma 
viscosidade a 40 ºC, mas com diferentes viscosidades a 100 ºC, podem ter o mesmo IV, o que 
evidentemente não acontece.
3.7 Classificação SAE de óleos para cárter de motores
Os números de viscosidade SAE (ver tabela adiante) constituem uma classificação de óleos lubrificantes 
de cárter somente com base na viscosidade. As demais características de um óleo não são consideradas.
Os óleos menos viscosos são classificados a baixas temperaturas de acordo com as normas ASTM 
(American Society for Testing Materials) D 5283 e ASTM D 4684, específicas na classificação de óleos 
para climas frios.
Para esses óleos, o grau SAE é acompanhado da letra W (winter = inverno). Os óleos com 
viscosidade maior são classificados a 100 ºC. Um óleo designado como SAE 10W‑30 é considerado um 
óleo multiviscoso, ou seja, apresenta um IV alto a fim de se enquadrar numa especificação SAE para 
temperaturas baixas de partida. Também se enquadra num grau SAE em temperaturas de trabalho.
O óleo SAE 10W‑30 se comporta como SAE 10W para baixa temperatura e como um óleo SAE 30 a 
100 ºC. De forma semelhante, um óleo SAE 10W‑40 se comporta como SAE 10W para baixa temperatura 
e como um óleo SAE 40 a 100 ºC. Esse sistema foi desenvolvido pela Society of Automotive Engineers 
(SAE) dos EUA.
A classificação SAE teve ótima aceitação pelos fabricantes de veículos e lubrificantes, baseando‑se 
nos valores de viscosidadedo lubrificante em condições críticas de funcionamento do motor, avaliando 
sua fluidez.
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Os valores de viscosidade dos óleos são determinados experimentalmente através de viscosímetros.
A importância da viscosidade mostra‑se em situações opostas:
• quando você dá a partida do motor em baixa temperatura;
• quando um óleo muito viscoso impede a lubrificação efetiva do sistema, por demorar 
demais a atingir todas as partes do motor, aumentando o atrito das partes móveis e 
provocando seu desgaste;
• quando em temperatura alta um óleo de baixa viscosidade se revela muito fino, com queda de 
pressão no óleo e vazamento para a câmara de combustão, entre outras situações.
Tabela 1 – Grau de viscosidade SAE para óleos de cárter
Baixas temperaturas
Grau de
viscosidade
SAE
Absoluta
(cP)
baixa temperatura
máx. ºC
Absoluta
(cP)
baixa temperatura
máx. ºC
Cinemática
(mm2/s)
a 100 ºC
ASTM D 5293 ASTM D 4684 Mínimo Máximo
0 W 6200 a ‑35 60000 a –40
5 W 6600 a ‑30 60000 a –35 3,8 ‑
10 W 7000 a ‑25 60000 a –30 4,1 ‑
15 W 7000 a ‑20 60000 a –25 5,6 ‑
20 W 9500 a ‑15 60000 a ‑20 9,3 ‑
25 W 13000 a ‑10 60000 a ‑15 5,6 ‑
20 5,6