Graxa lubrificante básica

A American Society for Testing and Materials (ASTM) define graxa lubrificante como: “Um produto sólido a semifluido de dispersão de um agente espessante em lubrificante líquido. Outros ingredientes que conferem propriedades especiais podem ser incluídos” (ASTM D 288, Standard Definitions of Terms Relating to Petroleum).

Anatomia de graxa

Como esta definição indica, existem três componentes que formam a graxa lubrificante. Estes componentes são óleo, espessante e aditivos. O óleo base e o pacote de aditivos são os principais componentes nas formulações da graxa lubrificante e, como tal, exercem influência considerável sobre o comportamento da graxa lubrificante. O espessante é frequentemente referido como uma esponja que contém o lubrificante (óleo base mais aditivos).

Figure 1. Graxa Anatomia

Óleo base

Mostra de graxas lubrificantes produzidas hoje em dia usam óleo mineral como seus componentes fluidos. Essas graxas lubrificantes à base de óleo mineral normalmente proporcionam um desempenho satisfatório na maioria das aplicações industriais. Em temperaturas extremas (baixas ou altas), uma graxa que utiliza um óleo de base sintética proporcionará melhor estabilidade.

Agelante

O espessante é um material que, em combinação com o lubrificante selecionado, produzirá a estrutura sólida a semifluida. O tipo primário de espessante utilizado na graxa corrente é o sabão metálico. Estes sabões incluem lítio, alumínio, argila, poliureia, sódio e cálcio. Ultimamente, as graxas lubrificantes complexas do tipo espessante estão ganhando popularidade. Elas estão sendo selecionadas devido aos seus altos pontos de gota e excelentes capacidades de carga.

As graxas lubrificantes complexas são feitas pela combinação do sabão metálico convencional com um agente complexante. A graxa complexa mais utilizada é à base de lítio. Estas são feitas com uma combinação de sabão de lítio convencional e um ácido orgânico de baixo peso molecular como agente complexante.

Os espessantes não sabão também estão ganhando popularidade em aplicações especiais, tais como ambientes de alta temperatura. Bentonita e aerogel de sílica são dois exemplos de espessantes que não derretem a altas temperaturas. Há uma concepção errada, no entanto, que mesmo que o espessante seja capaz de suportar as altas temperaturas, o óleo base oxidará rapidamente a temperaturas elevadas, exigindo assim um intervalo de lubrificação frequente.

Aditivos

Aditivos podem desempenhar vários papéis em uma graxa lubrificante. Estes incluem principalmente a melhoria das propriedades desejáveis existentes, a supressão das propriedades indesejáveis existentes e a transmissão de novas propriedades. Os aditivos mais comuns são inibidores de oxidação e ferrugem, extrema pressão, antidesgaste e agentes redutores de fricção.

Além destes aditivos, lubrificantes de limite como o bissulfureto de molibdénio (moly) ou grafite podem ser suspensos na massa lubrificante para reduzir a fricção e o desgaste sem reacções químicas adversas às superfícies metálicas durante cargas pesadas e velocidades lentas.

Tabela 1. NLGI Consistência

Função

A função da graxa é permanecer em contato e lubrificar as superfícies móveis sem vazar sob a força da gravidade, ação centrífuga ou ser espremida sob pressão. A sua principal exigência prática é que mantenha as suas propriedades sob forças de cisalhamento a todas as temperaturas que experimenta durante o uso.

Aplicações Adequadas para Graxa

Grease e óleo não são intercambiáveis. A graxa é usada quando não é prático ou conveniente usar óleo. A escolha do lubrificante para uma aplicação específica é determinada pela correspondência entre o projeto da máquina e as condições de operação com as características desejadas do lubrificante. A graxa é geralmente usada para:

1. Máquinas que funcionam de forma intermitente ou estão em armazenamento por um longo período de tempo. Como a graxa permanece no lugar, uma película lubrificante pode se formar instantaneamente.

2. Maquinaria que não é facilmente acessível para lubrificação freqüente. Graxas lubrificantes de alta qualidade podem lubrificar componentes isolados ou relativamente inacessíveis por longos períodos de tempo sem reabastecimento frequente. Estas massas lubrificantes também são utilizadas em aplicações seladas, tais como alguns motores eléctricos e redutores.

3. Máquinas que operam sob condições extremas, tais como altas temperaturas e pressões, cargas de choque ou velocidade lenta sob carga pesada.

4. Componentes desgastados. A graxa mantém filmes mais espessos em folgas ampliadas pelo desgaste e pode prolongar a vida útil de peças desgastadas que antes eram lubrificadas com óleo.

Propriedades funcionais da graxa

1. A graxa funciona como um selante para minimizar vazamentos e para manter os contaminantes fora. Devido à sua consistência, a graxa atua como um selante para evitar vazamentos de lubrificante e também para evitar a entrada de contaminantes corrosivos e materiais estranhos. Também actua para manter eficazes os selos deteriorados.

2. A graxa é mais fácil de conter do que o óleo. A lubrificação com óleo pode exigir um sistema dispendioso de equipamentos de circulação e dispositivos de retenção complexos. Em comparação, a graxa, em virtude de sua rigidez, é facilmente confinada com dispositivos de retenção simplificados e menos dispendiosos.

3. A graxa mantém os lubrificantes sólidos em suspensão. Lubrificantes sólidos finamente moídos, como o bissulfureto de molibdénio (moly) e grafite, são misturados com graxa em serviço a altas temperaturas ou em aplicações de alta pressão extrema. A graxa mantém os sólidos em suspensão enquanto os sólidos se assentam fora dos óleos.

4. O nível de lubrificante não precisa ser controlado e monitorado.

Características

Como com óleo, a graxa apresenta seu próprio conjunto de características que devem ser consideradas ao ser escolhida para uma aplicação. As características comumente encontradas nas fichas de produto incluem o seguinte:

Bomba

Bombabilidade é a capacidade de uma graxa ser bombeada ou empurrada através de um sistema. Mais praticamente, a capacidade de bombear é a facilidade com que uma graxa pressurizada pode fluir através de linhas, bicos e acessórios de sistemas de desengraxe.

Resistência à água

Esta é a capacidade de uma graxa para suportar os efeitos da água sem nenhuma alteração na sua capacidade de lubrificação. Uma espuma de sabão/água pode suspender o óleo na graxa lubrificante, formando uma emulsão que pode lavar ou, em menor extensão, reduzir a lubricidade diluindo e alterando a consistência e textura da graxa.

Consistência

A consistência da graxa lubrificante depende do tipo e quantidade de espessante utilizado e da viscosidade do seu óleo base. A consistência de uma graxa lubrificante é a sua resistência à deformação por uma força aplicada. A medida de consistência é chamada penetração. A penetração depende se a consistência foi alterada pelo manuseio ou pelo trabalho. Os métodos ASTM D 217 e D 1403 medem a penetração de graxas lubrificantes não trabalhadas e trabalhadas. Para medir a penetração, um cone de determinado peso é permitido afundar numa massa lubrificante durante cinco segundos a uma temperatura padrão de 25°C (77°F).

A profundidade, em décimos de milímetro, à qual o cone afunda na massa lubrificante é a penetração. Uma penetração de 100 representaria uma massa lubrificante sólida enquanto uma penetração de 450 seria semifluida. O NLGI estabeleceu números de consistência ou números de grau, variando de 000 a 6, correspondentes a intervalos especificados de números de penetração. A tabela 1 lista as classificações de graxa NLGI juntamente com uma descrição da consistência de como ela se relaciona com semifluídos comuns.

Ponto de gota

Ponto de gota é um indicador da resistência térmica da graxa. À medida que a temperatura da graxa aumenta, a penetração aumenta até que a graxa se liquefaz e a consistência desejada é perdida. O ponto de gotejamento é a temperatura à qual a graxa se torna fluida o suficiente para pingar. O ponto de gotejamento indica o limite superior de temperatura no qual uma graxa lubrificante retém sua estrutura, não a temperatura máxima na qual uma graxa pode ser usada.

Estabilidade de oxidação

Esta é a capacidade de uma graxa de resistir a uma união química com oxigênio. A reação da graxa com o oxigênio produz goma insolúvel, lodos e depósitos semelhantes a verniz que provocam uma operação lenta, aumento do desgaste e redução das folgas. A exposição prolongada a altas temperaturas acelera a oxidação das gorduras.

Efeitos a altas temperaturas

A altas temperaturas prejudicam as gorduras mais do que prejudicam os óleos. A gordura, pela sua natureza, não pode dissipar o calor por convecção como um óleo em circulação. Consequentemente, sem a capacidade de transferir calor, temperaturas excessivas resultam em oxidação acelerada ou mesmo carbonização onde a graxa lubrificante endurece ou forma uma crosta.

A lubrificação eficaz da graxa lubrificante depende da consistência da graxa lubrificante. Altas temperaturas induzem amolecimento e sangramento, fazendo com que a graxa flua para longe das áreas necessárias. O óleo mineral na graxa lubrificante pode piscar, queimar ou evaporar a temperaturas superiores a 177°C (350°F).

Efeitos a baixa temperatura

Se a temperatura de uma graxa lubrificante for suficientemente baixa, ela se tornará tão viscosa que poderá ser classificada como uma graxa dura. A capacidade de bombear sofre e o funcionamento da máquina pode tornar-se impossível devido a limitações de torque e requisitos de potência. Como orientação, o ponto de fluidez do óleo base é considerado o limite de temperatura baixa de uma graxa lubrificante.