Relatório de Conclusão de Estágio Ingra Pinto Martins Leal FINAL

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO DE

JANEIRO

Campus Duque de Caxias

Relatório Técnico de Estágio

Nome: Ingra Pinto Martins Leal

Curso: Técnico em Petróleo e Gás

Conclusão do curso: 2013/2

Data do Seminário:

Duque de Caxias

2014

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Empresa: Ingrax- Indústria e Comércio de Graxas S/A

Endereço: Rodovia Washington Luiz

Nº: 20270

Bairro: Santo Antônio Serra Cidade: Duque de Caxias

CEP: 2525-1745 UF: RJ

Setor da empresa: Lubrificação

Responsável da Empresa pelo estágio: Ely Frabricio Simões

Cargo: Gerente Industrial

Professor Orientador no IFRJ: Sandro José Baptista (D.Sc.)

Matrícula: 1806937

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Sumário

1. Petróleo ......................................................................................................................... 1

1.1 Origem do Petróleo ................................................................................................... 1

1.2 Composição Química do Petróleo.........................................................................................1

2. Óleos Básicos.............................................................................................................................2

2.1 Descrição..................................................................................................................................2

2.2 Processo de Produção de Óleos Básicos..................................................................................2

2.3 Propriedades dos Grupos de Básicos........................................................................................3

3. Aditivos......................................................................................................................................4

3.1. Anticorrosivos.........................................................................................................................4

3.2. Antidesgastante........................................................................................................................4

3.3.Antiespessante..........................................................................................................................4

3.4. Detergente................................................................................................................................4

3.5.Antioxidante.............................................................................................................................4

3.6.Dispersante...............................................................................................................................5

3.7.Extrema Pressão.......................................................................................................................5

3.8. Melhoradores de Índice de Viscosidade..................................................................................5

3.9. Rebaixadores do Ponto de Fluidez..........................................................................................5

3.10. Outros Aditivos.....................................................................................................................5

4. Lubrificantes...............................................................................................................................5

4.1. Produção de Lubrificantes.......................................................................................................5

4.2. Propriedades dos Óleos Lubrificantes.....................................................................................6

4.2.1 Viscosidade............................................................................................................................6

4.2.2. Índice de Viscosidade...........................................................................................................7

4.2.3. Ponto de Fluidez...................................................................................................................7

4.2.4. Ponto de Fulgor....................................................................................................................7

4.2.5. Cor........................................................................................................................................7

iv

4.2.6. Densidade.............................................................................................................................8

4.2.7. Análise

Espectrofotométrica........................................................................................................................9

5. Sistemas de Classificação de Viscosidade...............................................................................10

5.1. Sistema de Classificação da Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor...........................10

5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e

Diferencial....................................................................................................................................12

5.3. Sistema de Classificação de Viscosidade ISSO para Óleos Industriais................................13

5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais..............................14

6. Classificações de Desempenho.................................................................................................15

6.1. Classificações Americanas....................................................................................................15

6.1.1 Classificação API para Óleos de Motores e Gasolina.........................................................15

6.1.2 Programa de Certificação da API.......................................................................................16

7. Graxas.......................................................................................................................................16

7.1.Definição................................................................................................................................16

7.2.Aplicação de Graxas...............................................................................................................16

7.3 Fabricação...............................................................................................................................17

7.4.Tipos de Graxas......................................................................................................................18

7.4.1 Tabela de Compatibilidade de Graxas.................................................................................20

7.5. Propriedades..........................................................................................................................20

7.5.1 Consistência.........................................................................................................................20

7.5.2 Ponto de Gota......................................................................................................................21

7.6. Classificação das Graxas.......................................................................................................22

7.6.1. Sistema de Classificação de Graxas NLGI.........................................................................22

8. Rotina de Análise.....................................................................................................................23

8.1.Óleos Básicos.........................................................................................................................23

8.1.1.Cor.......................................................................................................................................23

8.1.2. Densidade...........................................................................................................................24

8.1.3. Viscosidade Cinemática.....................................................................................................24

v

8.1.4. Presença de Água...............................................................................................................25

8.2. Lubrificantes..........................................................................................................................25

8.2.1. Cor......................................................................................................................................25

8.2.2. Densidade ..........................................................................................................................25

8.2.3. Viscosidade.........................................................................................................................26

8.2.4. Índice de Viscosidade.........................................................................................................26

8.2.5. Absorção Atômica..............................................................................................................26

8.3. Graxas Lubrificantes.............................................................................................................27

8.3.1. Consistência........................................................................................................................27

Conclusão........................................................................................................................28

Referências Bibliográficas...............................................................................................29

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Classificação dos derivados do petróleo quanto ao número de carbonos

...........................................................................................................................................1

Figura 2: Óleos básicos obtidos após o processamento e tratamento do petróleo...........2

Figura 3: Processos de obtenção dos diferentes grupos de básicos..................................3

Figura 4: Esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes ..............................6

Figura 5: Tubo de viscosidade cinemática.......................................................................7

Figura 6: Padrão de cores.................................................................................................8

Figura 7: Espectrofotômetro de absorção atômica.........................................................10

Figura 8: Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus.............................12

Figura 9: Classificação API para óleos de motores e gasolina......................................15

Figura 10: Certificação da API.......................................................................................16

Figura 11: Fluxograma de fabricação de uma graxa......................................................17

Figura 12: Compatibilidade de graxas...........................................................................20

Figura 13: Penetrômetro.................................................................................................20

Figura 14: Ponto de gota................................................................................................21

vii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Classificação dos básicos quanto ao teor de enxofre , percentual de saturados

e índice de viscosidade .....................................................................................................4

Tabela 2: Classificação de viscosidade para óleos de motor..........................................11

Tabela 3: Classificação de viscosidade para óleos de caixa de mudanças e

diferenciais.......................................................................................................................13

Tabela 4: Sistema de classificação ISO para óleos industriais.....................................14

Tabela 5: Graxas à base de sabão metálico simples.......................................................19

Tabela 6: Graxas à base de sabão metálico complexo...................................................19

Tabela 7: Graxas sem sabão metálico............................................................................19

Tabela 8: Classificação NLGI -27..................................................................................21

Tabela 9: Classificação das graxas conforme a norma ASTM-4950.............................22

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RESUMO

O presente relatório visa a descrição das atividades realizadas durante 7 meses de

Estágio Curricular Supervisionado do Curso Técnico em Petróleo e Gás, ministrado

pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do rio de Janeiro (IFRJ –

Campus Duque de Caxias), na empresa Indústria Nacional de Graxas S/A, no setor de

controle de qualidade. O trabalho se inicia com uma fundamentação teórica sobre a

origem do petróleo, e segue com a descrição das etapas de produção do lubrificante e as

analises realizadas no mesmo para a atestação de qualidade do produto final. Esse

documento tem como escopo expor como as noções de processamento de petróleo

adquiridas no curso foram consolidadas e aprofundadas durante o período de estágio,

bem como todo o conhecimento químico do curso.

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1. Petróleo

1.1 Origem do Petróleo

Pela origem orgânica, o petróleo, tal como é encontrado hoje na natureza,

resultou da matéria orgânica depositada em conjunto com partículas rochosas durante a

formação das rochas sedimentares milhões de anos atrás.

1.2 Composição Química do Petróleo

O petróleo é constituído quase inteiramente por carbono e hidrogênio em várias

combinações químicas (hidrocarbonetos). Dependendo dos tipos de hidrocarbonetos

predominantes em sua composição, o petróleo pode ser classificado em base parafínica

e base naftênica. No caso de não haver predominância de um tipo de composto sobre o

outro, o petróleo é classificado como base mista.

Certas características físico-químicas do petróleo, tais como, fluidez, cor e odor,

podem variar em função de sua composição e do local extraído.

A Figura 1 classifica os derivados de petróleo, de acordo com o número de

carbonos.

Figura 1: Classificação dos derivados do petróleo quanto ao número de carbonos.

Fonte: Apostila de treinamento da Ingrax- Indústria e Comércio de Graxas S/A

2

2. ÓLEOS BÁSICOS

2.1. Descrição

Nas refinarias, o petróleo é processado e uma grande quantidade de subproduto é

obtida. Algumas refinarias possuem unidades especiais para tratamento e processamento

destes subprodutos que depois de tratados serão denominados “óleos básicos”.

Os óleos básicos são matéria-prima principal para a produção dos diversos tipos

de lubrificantes.

Os básicos obtidos são classificados conforme a Tabela 1:

Tabela 1: Óleos básicos obtidos após o processamento e tratamento do petróleo


3

2.2.Processo de produção de óleos básicos

O tratamento dos básicos esta em constante evolução, com o objetivo de melhorar

suas propriedades e diferenciar os mesmos comercialmente.

Na Figura 2, uma visão simplificada de como os diferentes grupos de básicos são

obtidos e quais são os processos que afetam diretamente as suas propriedades físico-

químicas finais.

Figura 2: Processos de obtenção dos diferentes grupos de básicos


2.3.Propriedades dos grupos de básicos

Para permitir que os diferentes grupos de básicos possam ser comparáveis

comercialmente e substituíveis no processo de produção de lubrificantes, os óleos

básicos foram classificados em grupos que levam em consideração as propriedades

abaixo:

Índice de Viscosidade (I.V.)

Percentual de Saturados

Teor de Enxofre

4

Os básicos de melhor qualidade também possuem melhores características de

Ponto de Fluidez, Resistência à Oxidação e Volatilidade.

Na Tabela 2 é apresentada a classificação dos básicos quanto ao teor de enxofre,

ao percentual de saturados e ao índice de viscosidade.

Tabela 2: Classificação dos básicos quanto ao teor de enxofre, ao percentual de

saturados e ao índice de viscosidade.

3. Aditivos

Os aditivos são compostos químicos que melhoram ou atribuem propriedades aos

óleos básicos que serão usados na fabricação de lubrificantes e graxas.

Esses aditivos químicos têm diferentes funções e normalmente pertencem a uma

das categorias descritas abaixo.

3.1. Anticorrosivos

Estes aditivos protegem as superfícies metálicas lubrificadas do ataque químico

pela água ou outros contaminantes.

3.2. Antidesgaste

Estes aditivos formam um filme protetor nas superfícies metálicas, evitando o

rompimento da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. A

formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até 300°C.

3.3. Antiespumantes

Tem a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal

do óleo se desfaça o mais rápido possível.

3.4. Antioxidante

Tem a propriedade de aumentar à resistência a oxidação do óleo. Retardam a

reação com o oxigênio presente no ar, evitando a formação de ácidos e borras e,

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consequentemente, prolongando a vida útil do óleo. Evitando a oxidação, minimizam o

aumento da viscosidade e o espessamento do óleo.

3.5. Detergentes

Tem a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também tem basicidade

para neutralizar os ácidos formados durante a combustão.

3.6. Dispersantes

Tem a propriedade de impedir a formação de depósitos de produtos de combustão

(fuligem) e oxidação (borra) nas superfícies metálicas de um motor, mantendo esses

produtos indesejáveis em suspensão de modo que sejam facilmente retidos nos filtros ou

removidos quando houver troca de óleo.

3.7. Extrema Pressão

Esses aditivos reagem com o metal das superfícies sob pressão superficial muito

elevada, formando um comporto químico que reduz o atrito entre as peças. Minimizam

o contato direto entre as partes, evitando o rompimento da película lubrificante, quando

o óleo é submetido a cargas elevadas. Esta reação se da a temperaturas pontuais

elevadas (cerca de 500°C). Estes aditivos são comumente utilizados em lubrificantes de

engrenagens automotivas e indústrias e também em graxas.

3.8. Melhoradores do Índice de Viscosidade

Tem a função de reduzir a tendência dos óleos lubrificantes variarem a sua

viscosidade com a variação da temperatura.

3.9. Rebaixadores do Ponto de Fluidez

Melhoram a fluidez dos óleos quando submetidos a baixas temperaturas, evitando

a formação de cristais que restringem o fluxo dos mesmos.

3.10. Outros Aditivos

Além destes tipos de aditivos, existem vários outros de uso corrente, tais como,

corantes, agentes de adesividade , etc.

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4. Lubrificantes

4.1. Produção de Lubrificantes

Os óleos lubrificantes apresentam certas características próprias que lhes são

conferidas pela sua composição química (resultante do petróleo bruto), pelo tipo de

refino, pelos tratamentos adicionais realizados e pelos aditivos utilizados.

Na Figura 3 é apresentado um esquema simplificado da produção de óleos

lubrificantes.

Figura 3: Esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes


4.2. Propriedades dos óleos lubrificantes

4.2.1. Viscosidade

A viscosidade é a resistência a um movimento (fluxo) que um fluido apresenta a uma

determinada temperatura.

O método de medição mais empregado atualmente é o de viscosidade cinemática. Neste

método, é medido o tempo que um volume de liquido gasta para fluir (sob a ação da

gravidade) entre dois pontos de um tubo de vidro capilar calibrado. A unidade da

viscosidade cinemática é expressa em centistokes (cSt) ou em mm2/s , conforme o

sistema métrico internacional.

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A viscosidade é uma das propriedades mais importantes a serem consideradas na

seleção de um lubrificante, pois este deve ser suficientemente viscoso para manter uma

película protetora entre as peças em movimento rotativo, e também não ser tão viscoso

que ofereça resistência excessiva ao movimento entre as peças. A Figura 4 apresenta

uma representação da leitura do tubo de viscosidade cinemática.

Figura 4: Tubo de viscosidade cinemática


4.2.2. Índice de Viscosidade

É o numero empírico que expressa a taxa de variação da viscosidade com a

variação da temperatura. Quanto mais alto o IV de um óleo lubrificante, menor é a

variação da sua viscosidade ao se variar a temperatura. De um modo geral, os óleos

parafínicos possuem um IV maior que os óleos naftênicos.

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4.2.3. Ponto de Fluidez

É a menor temperatura em que um óleo fui livremente, sob condições

preestabelecidas de ensaio. Esta característica é bastante variável, e depende de diversos

fatores como: origem do óleo cru, tipo de óleo e processo de fabricação.

4.2.4. Ponto de Fulgor

É a menor temperatura na qual o óleo desprende vapores que, em presença do ar,

provocam um lampejo ao aproximar-se de uma pequena chama da superfície do óleo.

Este ensaio permite estabelecer a máxima temperatura de utilização de um produto,

evitando riscos de incêndio e/ou explosão.

4.2.5. Cor

Dentre vários métodos empregados para a determinação de cor, o mais usual é o

AST – 1500. Neste método, uma amostra liquida é coloca no recipiente de teste e,

utilizando uma fonte de luz, esta amostra é comparada com discos de vidro colorido,

que variam em valor de 0,5 a 8,0. Quando não é encontrada uma equivalência exata e a

cor da amostra fica entre duas cores padrão, relata-se a mais alta. Assim, um óleo que

tenha a cor entre 2,5 e 3,0 será reportado L3,0.

A cor dos óleos não tem relação direta com as características lubrificantes nem

com a viscosidade, um óleo mais claro não é necessariamente mais viscoso.

Qual a importância da cor em um lubrificante?

1) Identificação de vazamento. Por essa razão, muitas vezes são adicionados

corantes nos óleos para facilitar a identificação dos mesmos.

2) Atrativo comercial. Óleos mais claros ou coloridos artificialmente podem dar

uma idéia de produtos de maior qualidade.

3) Facilitar a visualização das peças.

4) Não interferir na cor do produto final quando o óleo fizer parte da composição

do mesmo.

A Figura 5 apresenta apenas uma referência para uso didático, não pode ser

utilizada como padrão de cores.

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Figura 5: Padrão de cores


4.2.6. Densidade

É a relação entre a massa específica do óleo medido a uma determinada

temperatura e a massa específica de água destilada. A maior parte de produtos líquidos

de petróleo são manipulados e vendidos por volume, porém , em alguns casos, é

necessário conhecer o peso do produto. Conhecendo-se a densidade, é possível

converter volume para massa e vice-versa.

4.2.7. Análise Espectrofotomética

A análise espectrográfica dos óleos lubrificantes, realizadas nos aparelhos de

emissão espectrográfica ou no especfotômetro de absorção atômica (Figura 6), fornece

resultados rápidos e precisos dos contaminantes inorgânicos presentes nas amostras

testadas. Além dos elementos contidos nos aditivos do óleo, outros metais como o ferro,

cromo, cobre, chumbo, alumínio e silício, são de especial interesse para se avaliar,

problemas na lubrificação das partes móveis do motor, que ocasionam o desgaste de

determinadas peças, ou problemas provenientes do mau funcionamento do sistema de

filtragem de ar. Os valores obtidos de cada elemento nos testes permitem corrigir

operações inadequadas do equipamento, ou ainda dados significativos para se elaborar

um plano de manutenção preventiva.

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Figura 6: Espectrofotômetro de Absorção Atômica


A interpretação dos resultados obtidos deve ser feita por técnicos capacitados, que

tenham conhecimento do tipo de óleo analisado e de sua origem, além dos dados de

operação do equipamento, para poderem avaliar corretamente o significado relativo de

cada elemento contido na amostra analisada. A determinação dos metais e outros

elementos produzidos por desgaste e sua concentração, é a consideração principal neste

tipo de análise.

Desses materiais, o ferro e o silício são os que estão mais associados com o

desgaste mecânico. O ferro está relacionado com o desgaste abrasivo e corrosivo sofrido

pelas partes constituídas deste material, como camisas de cilindros, árvore de comando

de válvulas e sedes de válvulas. O silício provém geralmente da sujeira e do pó abrasivo

(poeira) devido à má filtragem ou entrada falsa de ar no sistema de admissão. O cromo

indica desgaste dos anéis de segmento. O alumínio indica desgaste nos pistões e o cobre

está associado com o desgaste ou corrosão dos casquilhos de mancais (bronzinas).

Alguns fabricantes de motores estabelecem limites da presença de partículas de desgaste

metálico, baseados nas experiências em serviço obtidas em muitos anos de observação e

controles. Mesmo assim, a melhor forma de abordar este problema é através da

experiência e análise com cada tipo de veículo, a fim de se determinar os valores

críticos para estes metais de desgaste.

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5. Sistemas de Classificação de Viscosidade

Existem várias classificações de viscosidade para óleos lubrificantes. Para

escolher o óleo adequado, o usuário deve levar em consideração a viscosidade correta

do óleo para cada aplicação.

5.1. Sistema de Classificação da Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor.

A SAE desenvolveu a Classificação de Viscosidade SAE J300, que tem sido

modificada com o passar dos anos e estabelece 11 diferentes graus de viscosidade do

óleo de motor, conforme a Tabela 3.

Tabela 3: Classificação de Viscosidade para Óleos de Motor

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O desenvolvimento dos aditivos melhoradores do Índice de Viscosidade

possibilitou a fabricação dos óleos de múltipla graduação. Esses óleos também

chamados de multiviscosos ou multigraus, como o SAE 5W-30 e SAE 15W-40, são

largamente usados porque são fluidos o bastante em baixas temperaturas, para permitir

uma partida mais fácil do motor, e suficientemente espessos a altas temperaturas, para

terem um desempenho satisfatório.

Na Figura 7, pode-se observar o comportamento da viscosidade de um óleo

multigrau comparado com óleos monograus.

Figura 7: Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus


Com a ajuda da Figura 7, torna-se simples concluir porque o motor trabalha

melhor com um óleo multigrau do que um monograu.

A viscosidade em baixa temperatura (por exemplo, 5W ou 10W) indica a

rapidez com que o motor fará a partida no inverno e a facilidade com que o

óleo fluirá para lubrificar as peças criticas do motor em baixa temperatura.

Quanto mais baixo for o número, mais facilmente o motor poderá fazer a

partida no tempo frio.

A viscosidade em alta temperatura (por exemplo, 30 ou 40) proporciona a

formação de película adequada para uma boa lubrificação em temperaturas

operacionais (motor quente).

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5.2. Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão

Manual e Diferencial.

A SAE também desenvolveu uma Classificação de Viscosidade para Óleos de

Diferencial e de Transmissão Manual SAE J306, que tem sido modificada com o passar

dos anos. Atualmente, estabelece nove diferentes graus de viscosidade do óleo de

diferencial. Na Tabela 4 é apresentada a classificação de viscosidade para óleos de caixa

de mudanças e diferenciais

Tabela 4: Classificação de viscosidade para óleos de caixa de mudanças e diferenciais.

Este sistema tem função análoga ao sistema para óleos de motor. Aqui também o

sufixo “W” indica graus de viscosidade destinados a uso em baixas temperaturas

ambiente (locais de clima muito frio).

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A medida de viscosidade para baixa temperatura de engrenagens é feita através do

ensaio de viscosidade dinâmica Brookfield porque representa melhor as propriedades de

fluidez dos óleos de engrenagens (do que ensaios de ponto de fluidez, por exemplo).

Estudos comprovam a excelente correlação entre a temperatura em que ocorre a

lubrificação de um eixo automotivo na partida em baixa temperatura e falhas por

lubrificação inadequada em óleos acima de 150.000 cP.

5.3. Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais.

O sistema de classificação ISO é mais simples e leva em consideração apenas a

viscosidade do produto a 40ºC, como apresentado na Tabela 5.

Tabela 5: Sistema de Classificação ISO para Óleos Industriais.

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5.4. Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais.

O sistema de classificação AGMA classifica os lubrificantes para engrenagens

abertas ou fechadas, levando em consideração não só a viscosidade dos óleos, mas

também a aditivação dos produtos.

A AGMA classifica os óleos como:

R&O (inibidores de ferrugem e corrosão).

EP (Antidesgaste / Extrema Pressão).

CP (Óleos compostos - com 3 a 10% de gordura mineral ou sintética –

frequentemente empregados em engrenagens do tipo coroa / sem-fim).

R (residuais - freqüentemente empregados em engrenagens abertas).

S (sintéticos).

6. Classificações de Desempenho

Os fabricantes de equipamentos e a indústria petrolífera vêm desenvolvendo

várias maneiras de classificar e descrever os lubrificantes, tentando atender as evoluções

dos equipamentos, as condições operacionais, qualidade e tipos de combustíveis

empregados e, mais recentemente, legislações ambientais (atuais e futuras),

principalmente relativas a emissões.

Na área automotiva, as classificações são:

Por tipo de ciclo de motor: Otto (gasolina, álcool, gás natural) e diesel.

Por tipo de veiculo: leve (automóveis, pick-ups e utilitários) e pesados

(caminhões, ônibus e equipamentos pesados).

Por evoluções de funcionamento: 2 tempos e 4 tempos.

Por área geográfica: americanas, europeias e asiáticas.

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6.1. Classificações Americanas

6.1.1. Classificação API para óleos de motores e gasolina

A letra “S” seguida de outra letra (por exemplo, SL) refere-se para óleo adequado

para motores a gasolina. Segundo a API, “S” é uma categoria para serviço de uso

pessoal (service). A segunda letra é atribuída alfabeticamente na ordem de

desenvolvimento. A Figura 8 apresenta a evolução da classificação API para óleos de

motores e gasolina.

Figura 8: Classificação API para óleos de motores e gasolina


6.1.2. Programa de Certificação da API

O programa de certificação da API define, certifica e monitora o desempenho do

óleo de motor que os fabricantes de veículos e motores consideram necessário para a

vida e desempenho satisfatórios do equipamento. O sistema possui um processo de

auditoria anual para verificar se os produtos licenciados no mercado cumprem os termos

de acordo de licenciamento da API (Figura 9).

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Figura 9: Certificação da API.


7. Graxas Lubrificantes

7.1. Definição

Uma graxa lubrificante pode ser definida como um material sólido a semissólido,

constituindo de um agente espessante (sabão metálico) disperso num lubrificante

liquido (óleo). O lubrificante líquido, que em geral compõe 70 a 95% em massa da

graxa acabada, proporciona a lubrificação propriamente dita, enquanto o espessante

oferece uma consistência semelhante ao gel para manter o lubrificante liquido no lugar.

Muitas vezes, acrescentam-se aditivos para intensificar certas propriedades da graxa.

Devido a sua consistência semelhante ao gel, preferem-se as graxas em lugar dos óleos

em aplicações onde ocorreria um vazamento de óleo, onde a ação de vedação natural da

graxa é necessária ou onde é requerida a espessura extra da película da graxa. Em geral,

quase todas as graxas amolecem em serviço, porem recuperam sua consistência original

quando deixadas em repouso.

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7.2. Aplicação de Graxa

As graxas podem ser aplicadas onde:

o óleo não pode ser contido ou vaza com facilidade;

existem dificuldades e condições inseguras para realizar a relubrificação;

o lubrificante deve ter também a função de vedar;

o projeto da maquina especifica a utilização de graxa;

o tempo de relubrificação for reduzido;

se quer reduzir a frequência de lubrificação;

existem equipamentos com lubrificação intermitente;

é importante a redução de ruídos;

existem condições extremas de altas temperaturas, altas pressões, cargas de

choque e baixas velocidades com cargas elevadas.

7.3. Fabricação

A graxa é fabricada formando-se o sabão em presença de óleo. São três os processos

para fabricar graxa (Figura 10):

Processo de Tacho – Por tradição, a fabricação de graxas tem sido feita na

forma de um processo de bateladas realizado em grandes tachos. As capacidades

destes tachos variam de 4500 kg a 22600 kg.

Processo Contactor – Este processo é muito parecido com o de tacho, com a

vantagem de reduzir enormemente o tempo de fabricação de graxas.

Processo Contínuo – Este processo nasceu em meados dos anos 60, é compacto

e versátil, oferecendo vantagens sobre o processo de bateladas, como sua

homogeneidade e estabilidade de cisalhamento (é patente da TEXACO).

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Figura 10: Fluxograma de fabricação de uma graxa.


7.4. Tipos de Graxas

As graxas são diferenciadas quanto à natureza do espessante. Existe uma grande

variedade de espessantes, dentre os quais, destacam-se sabões metálicos, argilas

tratadas, polímeros de uréia e outros, sendo que cerca de 90% dos casos os espessantes

empregados são sabões metálicos.

Quanto à natureza do sabão metálico, as graxas classificam-se da seguinte forma:

• Graxas à base de sabão de Cálcio – bastante aderentes, são indicadas para uso em

peças que trabalham em contato com água. Não são indicadas para utilização em

temperaturas superiores a 800°C.

• Graxas à base de sabão de Sódio – recomendadas para mancais planos e rolamentos

que trabalham a altas velocidades e temperaturas elevadas (até 1200°C) e,

ocasionalmente, em engrenagens. É desaconselhável o seu uso em presença de umidade,

pois o sabão é solúvel em água.

• Graxas à base de sabão de Alumínio – são indicadas para uso onde o principal

requisito seja a característica de aderência da graxa, proporcionando boa proteção contra

a ferrugem e resistência à lavagem por água. Não resiste a temperaturas elevadas.

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• Graxas a base de sabão de Lítio – são bastante aderentes e relativamente insolúveis

em água, substituindo, em aplicações convencionais, muito bem as graxas de cálcio e

sódio, sendo, portanto, de aplicações múltiplas. Possuem grande estabilidade mecânica

e alto ponto de gota, sendo de fácil aplicação por meio de pistolas e sistemas

centralizados de lubrificação.

Na Tabela 6 são apresentadas as principais aplicações das graxas à base de sabão

metálico simples.

Tabela 6: Graxas à base de sabão metálico simples.

• Graxas a base de sabão complexo – sabão complexo é aquele, em que a fibra de

sabão é formada pela co-cristalização de um sabão normal (cálcio, sódio, alumínio ou

lítio) e um agente complexo, como: ácido acético, lático, etc. esse tipo de graxa

apresenta como característica principal um elevado ponto de gota. Na Tabela 7 são

apresentadas as principais aplicações das graxas à base de sabão metálico complexo.

21

Tabela 7: Graxas à base de sabão metálico complexo.

• Graxas espessadas sem sabão – são as que utilizam espessantes químicos

inorgânicos ou orgânicos dispersos no óleo. Esses tipos de espessantes não são feitos

com álcali metálico como os usados nas graxas espessadas com sabão. Exemplos:

poliuréia e argila orgânica. São utilizadas visando o aproveitamento de suas

características especiais como descrito adiante. Na Tabela 8 são apresentadas as

principais aplicações das graxas sem sabão metálico.

Tabela 8: Graxas sem sabão metálico

22

Na Tabela 9 é apresentada as possíveis compatibilidades de graxas.

Figura 12: Compatibilidade de graxas.


7.5. Propriedades

As principais propriedades de uma graxa a serem consideradas, são: consistência e

ponto de gota.

7.5.1. Consistência

É a resistência oferecida por uma graxa a sua penetração. É determinada pelo

método que consiste em medir a penetração (em décimos de milímetros) exercida por

um cone sobre uma amostra de graxa, sob a ação de carga padronizada durante 5

segundos e a temperatura de 25ºC. O aparelho utilizado nessa medição é chamado de

penetrômetro (Figura 10).

23

Figura 10: Penetrômetro.


Com base nos resultados obtidos no penetrômetro, o National Lubricating Grease

Institute (NLGI) criou um sistema de classificação para a graxas definidos de

consistência trabalhada em 60 ciclos que variam de 000 (muito macia) a 6 (muito dura),

como apresentado na Tabela 10.

Tabela 10: Classificação NLGI.

24

7.5.2. Ponto de Gota

Indica a temperatura em que a graxa passa do estado sólido ou semissólido para o

estado líquido. A Figura 11 apresenta uma representação esquemática do ponto de gota.

Figura 14: Ponto de Gota


Na prática, esta medida serve como orientação para a mais alta temperatura a que

certa graxa pode ser submetida durante o trabalho. Deve-se considerar como limite

operacional uma temperatura 20% inferior ao seu ponto de gota.

25

7.6. Classificação para Graxas

7.6.1. Sistema de Classificação de Graxas da NLGI

A NLGI desenvolveu um sistema de classificação de graxas para aplicações

automotivas. As graxas são submetidas a testes de estabilidade ao cisalhamento,

resistência à oxidação, resistência à lavagem por água, propriedades de extrema pressão,

resistência à corrosão, bombeabilidade e ponto de gota. De acordo com os resultados

nos testes, descritos na norma ASTM-4950, elas são classificadas como LA, LB, GA,

GB e GC. A Tabela 11 apresenta a classificação das graxas conforme a norma ASTM-

4950.

Tabela 11: Classificação das graxas conforme a norma ASTM-4950.

26

8. Rotina de Análise

8.1 Óleos Básicos

Base para a produção dos lubrificantes, os óleos básicos, assim como os produtos

finais, necessitam de uma rotina de análise exigida pela Agência Nacional do Petróleo,

Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) para que ocorra a certificação de que o produto

está com as especificações do fabricante, e assim, próprio para o uso da fábrica.

8.1.1. Cor

Ao chegar ao laboratório, e após o caminhão ser pesado por um analista, uma

amostra era retirada do caminhão tanque e levada por um funcionário da fabrica até o

laboratório de controle de qualidade. Este óleo era então submetido a primeira análise

para a verificação da cor do mesmo. O método utilizado era o ASTM – 1500. Nesse

método, uma amostra líquida era colocada no recipiente de teste e, utilizando uma fonte

de luz, esta amostra era comparada com discos de vidro colorido, que variam em valor

de 0,5 a 8,0. Se o óleo estivesse enquadrado na cor que o fabricantes especificava, o

próximo teste era realizado, se não , outra amostra era retirada do tanque do caminhão,

visto que poderia haver vestígios de outro óleo que fora transportado pelo mesmo; se

mesmo assim o óleo não se enquadrasse na cor informada, então caberia ao supervisor

liberar, ou não, o mesmo para as análises posteriores. O laboratório tinha a politica de

aceitar óleos com +/- 0,5 de discrepância da cor padrão.

8.1.2. Densidade

Após ser liberado na análise ASTM – 1500. O óleo era então transferido para uma

proveta de 500 mL, e então era introduzido um termodensimetro no mesmo, esperava-se

então uma estabilização do densímetro e os valores de temperatura e densidade eram

anotados, com o auxilio da equação a seguir , a densidade era então estimada:

D = d + [(T°C – 20°C) x f]

Onde: D= Densidade Absoluta; T = Temperatura Lida; d = Densidade Lida; f= Fator de

Correção.

Subtraia-se 20ºC da temperatura, por ser a temperatura padrão de análise. Após

ser estimada, a densidade era anotada e prosseguia-se com a rotina de analises.

27

8.1.3. Viscosidade Cinemática

Paralelamente ao teste de densidade, uma amostra do óleo era condicionada no

banho de viscosidade de 40ºC e outra no banho de viscosidade de 100ºC, e então, a

mesma passava por um período de condicionamento de 5 min para que sua temperatura

fosse igualada a temperatura do banho de viscosidade. Com o auxilio de uma bomba de

vácuo, puxava-se o óleo condicionado até o tarso de indicação do tubo de viscosidade e

com o uso de um cronometro o tempo de escoamento, até atingir o tarso de indicação

inferior, era marcado. Com o uso da equação:

V = t x f

Onde:

V= Viscosidade Cinemática

t = Tempo de Escoamento

f = Fator de Correção do Tubo Capilar

A viscosidade cinemática era calculada e então comparada com a viscosidade

padrão do óleo básico em questão. Para os óleos básicos, a viscosidade era o fator

preponderante para a sua liberação.

8.1.4. Presença de Água

Com o auxílio de uma chapa de metal e um bico de Bunsen, a amostra era

derramada na chapa e verificava-se se havia presença de água na amostra. Se fosse

detectada uma quantidade significante de água, era solicitada outra amostra e o

procedimento era repetido, se não, a amostra era liberada para ser descarregada nos

tanques da fabrica (se fosse aprovada também nas outras análises).

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8.1.5. Índice de Viscosidade

É o número empírico que expressa a taxa de variação da viscosidade com a

variação da temperatura. Com o auxílio de um software de computador, os valores

encontrados na viscosidade cinemática a 40ºC e a 100ºC, foram inseridos no mesmo, e

então o Índice de Viscosidade era então fornecido e comparado com os padrões.

8.1.6. Absorção Atômica

A análise espectrográfica dos óleos lubrificantes, era realizada nos aparelho de

emissão espectrográfica ou no especfotômetro de absorção atômica, fornecia resultados

rápidos e precisos dos contaminantes inorgânicos presentes nas amostras testadas. Além

dos elementos contidos nos aditivos do óleo, outros metais como o ferro, cromo, cobre,

chumbo, alumínio e silício, eram de especial interesse para se avaliar, problemas na

lubrificação das partes móveis do motor, que ocasionam o desgaste de determinadas

peças, ou problemas provenientes do mau funcionamento do sistema de filtragem de ar.

Cada lubrificante tinha uma quantidade tabelada de óleo para ser pesada, uma para

o teor de cálcio e outra para o teor de zinco, que era os elementos analisados no

laboratório. Para a análise do teor de cálcio, uma quantidade de óleo era avolumada, em

um balão volumétrico de 25 mL, com uma solução de querosene e surfactante, e para a

análise do teor de zinco o óleo era avolumado somente com querosene. As soluções

eram então submetidas a análise espectrofotométrica e seus resultados eram comparados

aos valores padrões para seus respectivos lubrificantes. Caso o óleo estivesse dentro dos

valores permitidos, era liberado; se não, com o auxilio de um software, uma correção no

aditivo ou base era encaminhada ao operador, a escolha do elemento de correção

dependia dos valores apontados pelo aparelho. Se os valores lidos estivessem abaixo do

mínimo permitido, então era adicionada uma quantidade maior de aditivo, e se a

quantidade de aditivo estivesse acima do permitido, então uma quantidade maior de

básico era adicionada.

A análise espectrofotométrica era considerada uma das mais importantes dos

óleos básicos (juntamente com a viscosidade cinemática), portanto, tal teste era o

primeiro a ser realizado, pois se os valores estivessem fora do padrão, os demais testes

seriam desnecessários, pois o óleo já estaria fora das especificações.

29

8.3 Graxas Lubrificantes

8.3.1 Consistência

Após a graxa ser retirada do tacho de fabricação, media-se a penetração (em

décimos de milímetros) exercida por um cone sobre uma amostra de graxa, sob a ação

de carga padronizada durante 5 segundos e a temperatura de 25ºC. O aparelho utilizado

nessa medição é chamado de penetrômetro.

Com base nos resultados obtidos no penetrômetro, o valor era comparado com o

sistema de classificação do National Lubricating Grease Institute (NLGI) que é

definido por uma consistência trabalhada em 60 ciclos que variam de 000 (muito macia)

a 6 (muito dura). Outros testes eram realizados na amostra para que a mesma fosse

liberada, porém o supervisor em questão não me orientou quanto a estes testes.

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CONCLUSÃO

A realização do estagio curricular em uma empresa como a Indústria Nacional de

Graxas S/A foi uma experiência muito construtiva. Através da participação em uma

linha de produção e controle de qualidade, pude consolidar e aprofundar conceitos

adquiridos em disciplinas relacionadas à Mecânica dos Fluidos, Instrumentação,

Processamento e Análise Quantitativa.

Mais do que isso, pude conhecer verdadeiramente a rotina de uma empresa

relacionada ao setor de óleo e gás e desenvolver noções do mercado de petróleo e gás,

bem como, confirmar meu interesse na área.

Esse interesse foi despertado pelo curso de Petróleo e Gás, no qual tive suporte

para realizar meu estagio. Portanto, considero o curso como de suma importância para a

escolha do meu caminho profissional, que agora esta sendo trilhado na área de

exploração de petróleo.

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REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

BELMIRO, Pedro Nelson; CARRETEIRO, Ronald. Lubrificantes & Lubrificação

Industrial. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2002.

SKOOG, Douglas A.; HOLLER, F. James; NIEMAN, Timothy A.. Princípios de

Analise Instrumental. 6. ed. Estados Unidos: Bookman Companhia Editora Ltda,

2009. 1056 p.

THOMAS, José Eduardo. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. Rio de Janeiro:

Interciência, 2001. 271 p.

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Relatório de Conclusão de Estágio Ingra Pinto Martins Leal FINAL