Revista Manutenção

Deformação plástica: excelência na proteção contra o desgaste

Deformação plástica: excelência na proteção contra o desgaste

Há alguns anos os lubrificantes de alta performance das marcas *Castrol Optimol, Castrol Tribol e Castrol Molub-Alloy incorporavam aditivos convencionais de extrema pressão (EP) e Bissulfureto de Molibdénio (MoS2). Contudo, a evolução tecnológica dos equipamentos industriais revelou as limitações desta tecnologia de aditivos e conduziu à investigação e desenvolvimento de novos sistemas de aditivos mais eficazes por parte da Castrol Tribol e Castrol Optimol.

Desenvolvimento da tecnologia de lubrificação

Neste âmbito foram desenvolvidas novas combinações de aditivos de proteção contra o desgaste que contribuem para a redução da rugosidade das superfícies com movimento relativo entre si. Estas tecnologias inovadoras de aditivos foram lançadas no mercado sob as designações Microflux Trans® e T GOA®. O conceito base do Microflux Trans® e d o T GOA® consiste em diminuir a rugosidade das superfícies sem remover ou depositar material. Esta avançada tecnologia de aditivos possui também a capacidade de se ajustar seletivamente às variações de carga do equipamento que está a ser lubrificado.

A nível microscópico as imperfeições presentes nas superfícies sujeitas a esforços de tensão, são reduzidas através de uma reação físico-química que decorre em 3 etapas habitualmente designada por “Surface Engineering ( SE)” o u “Plastic Deformation (PD)”. Esta foi confirmada pela FVA (Forschungsvereinigung Antriebstechnik = German Power Transmission Engineering Research Association) em vários projetos de investigação. Os lubrificantes de alta performance que incorporam a tecnologia de aditivos Microflux Trans® e T GOA® da Castrol, garantem um incremento da área de contacto entre os órgãos a lubrificar que poderá exceder os 80% em alguns casos. Desta forma, a pressão específica exercida sobre as superfícies, o coeficiente de atrito e consequentemente o desgaste são significativamente reduzidos. Seguidamente, apresenta-se uma descrição pormenorizada da tecnologia em referência bem como dos benefícios resultantes da utilização dos lubrificantes de alta performance das marcas Castrol Optimol, Castrol Tribol e Castrol Molub-Alloy que garantem a excelência na proteção contra o desgaste.

Topografia da superfície

A superfície de uma peça metálica mesmo com um bom acabamento superficial está longe de ser perfeita quando observada ao microscópio eletrónico. De facto, uma superfície aparentemente lisa à vista desarmada assemelha-se em termos microscópicos a uma “cadeia montanhosa” com picos e vales profundos.

Topografia da superfície

O atrito e o desgaste ocorrem sempre que duas superfícies com movimento relativo se deslocam uma sobre a outra, visto que a área de contacto entre elas é relativamente diminuta dado que resulta do somatório das áreas dos “picos das montanhas”. Logicamente as pressões geradas são muito elevadas. A rugosidade da superfície de uma peça metálica é claramente visível num diagrama onde se representa o seu perfil. Este poderá ser obtido através de uma análise à superfície utilizando um sensor de diamante de elevada precisão ou um feixe laser. Seguidamente o perfil da superfície é ampliado e representado nessa forma.

As três fases do processo de deformação plástica (PD)

Fase 1. Formação da camada de proteção

Formação da camada de proteção

Nas superfícies de um equipamento lubrificado com lubrificantes de alta performance Castrol Optimol, Castrol Tribol e Castrol Molub-Alloy com caraterísticas (PD) cria-se de imediato uma camada protetora que deverá efetuar a cobertura destas e que resulta da combinação de aditivos que deverão suportar
as pressões aplicadas.

Fase 2. Compressão da camada de proteção

Compressão da camada de proteção

Com o aumento da carga a camada de proteção é comprimida torna-se cada vez mais resistente e ao mesmo tempo, reduz o coeficiente de atrito entre as superfícies.

Fase 3. “Alisamento” das superfícies

“Alisamento” das superfícies

A terceira fase deste processo ilustra a tecnologia exclusiva dos lubrificantes de alta performance Castrol Optimol, Castrol Tribol e Castrol Molub-Alloy. Quando a pressão atinge valores muito elevados ocorre a migração de alguns componentes dos aditivos da camada de proteção para a estrutura do metal das superfícies, iniciando um fenómeno de “alisamento” das superfícies metálicas.

Ao mesmo tempo produzem-se novos compostos químicos que contribuem para a formação de tribopolímeros de elevada adesividade com excelentes propriedades de escorregamento. Desta forma, cria-se uma camada de proteção adicional de elevada resistência.

O processo de “alisamento” das superfícies metálicas resulta numa diminuição sensível do coeficiente de atrito. Durante este processo, o consumo de aditivos é extremamente reduzido.

Casos práticos

Engrenagens cilíndricas

A superfície dos dentes desta engrenagem encontra-se bastante danificada devido ao surgimento de “Pitting” em face da utilização de um óleo de engrenagens convencional.

Engrenagens cilíndricas

Após 10 000 horas de funcionamento com um lubrificante de alta performance com tecnologia (PD) a superfície dos dentes desta engrenagem apresenta-se com um aspeto bastante mais regular devido ao fenómeno de “alisamento” descrito na Fase 3 do processo de deformação plástica (PD).

Engrenagem de Dentes Direitos – 3 Fases

Fase 1

Engrenagem de Dentes Direitos - Fase 1

Formação progressiva de “Pitting” com a utilização de um óleo de engrenagens CLP 460.

Fase 2

Engrenagem de Dentes Direitos - Fase 2

Efeito de “alisamento” após a utilização de um lubrificante de alta performance com tecnologia (PD) durante um ano.

Fase 3

Engrenagem de Dentes Direitos - Fase 3

O estado de condição da superfície manteve-se estável durante 5 anos. O lubrificante de tecnologia (PD) aplicado evitou o surgimento de novos fenómenos de “Pitting”. Os aditivos utilizados na inovadora tecnologia (PD) são totalmente solúveis no lubrificante e não incorporam partículas sólidas pelo que não
haverá o risco de ficarem retidos pelos filtros, serem centrifugados ou de ocorrer a sua precipitação. A concentração destes aditivos mantém-se num nível bastante elevado durante a vida útil do lubrificante.

Benefícios da utilização dos lubrificantes de alta performance

A substituição de lubrificantes convencionais por lubrificantes de alta performance com tecnologia (PD) – Castrol Optimol, Castrol Tribol e Castrol Molub-Alloy gera um conjunto de benefícios que conduzem ao aumento da rentabilidade das instalações industriais:

  • Aumento da vida útil dos equipamentos produtivos;
  • Economia de energia devido aos reduzidos coeficientes de atrito e consequente redução da temperatura de funcionamento dos equipamentos;
  • Aumento da fiabilidade dos equipamentos devido à minimização do desgaste dos seus órgãos mecânicos;
  • Aumento da disponibilidade dos equipamentos devido a um menor número de avarias, redução dos tempos de paragem e de reparação;
  • Redução dos custos de lubrificação devido ao aumento da vida útil do lubrificante em serviço;
  • Prevenção ou eliminação dos fenómenos de “Pitting” que a ocorrem durante o período de rodagem das engrenagens;
  • Redução da duração do período de rodagem.

Comportamento durante a rodagem

A utilização de lubrificantes de alta performance com propriedades (PD) permite a redução dos períodos de rodagem dos equipamentos em aproximadamente 50%. Paralelamente estes poderão operar próximo da carga máxima, facto que irá contribuir para o aumento da resistência das superfícies dos órgãos mecânicos.

comportamento rodagem

Desta forma contribui-se para o aumento da fiabilidade operacional dos equipamentos, desde a sua entrada em serviço.

A comparação entre a utilização de óleos de engrenagens convencionais e lubrificantes de alta performance com tecnologia (PD) durante a fase de rodagem, permite evidenciar que estes últimos geram um efeito “alisamento” e de melhoria contínua das superfícies sem provocar o desgaste inerente à fase de rodagem.

Extensão dos períodos de mudança do lubrificante

Contrariamente aos lubrificantes minerais convencionais, a utilização de lubrificantes de alta performance com propriedades (PD) permite o aumento considerável dos períodos de mudança do lubrificante, garantindo uma superior proteção contra o desgaste e a maximização da vida útil dos equipamentos. Consequentemente, o consumo de lubrificante reduz-se consideravelmente com todos os benefícios ambientais que advém deste facto.

amostra oleo novo optigear
SRV® test: amostra de óleo novo Optigear® BM 320.
ensaio com optigear
SRV® test: ensaio com o Optigear® BM 320 (após 66 000 horas).

Proteção contra o desgaste

Em situações extremas (cargas elevadas), as superfícies dos órgãos mecânicos com movimento relativo degradam-se rapidamente quando lubrificadas com um óleo convencional. A aplicação de lubrificantes de alta performance com tecnologia (PD) garante uma eficaz proteção das superfícies devido à elevada resistência da camada protetora e à redução do coeficiente de atrito.

Redução da temperatura de funcionamento

O calor gerado nos pontos de contacto entre as superfícies pode ter graves consequências, não só para os órgãos mecânicos mas também para a vida útil do lubrificante em serviço e dos vedantes do equipamento.

A redução da temperatura de operação deste conduz a um aumento da viscosidade do lubrificante que resulta num incremento da espessura da película de óleo que se interpõe entre as superfícies com movimento relativo. A realização de um ensaio com um lubrificante de alta performance com propriedades (PD) numa engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais, durante 250 horas, demonstrou que a partir das 100 horas o perfil de temperaturas gerado era inferior em cerca de 10 ºC ao que se obteve com um óleo de engrenagens CLP convencional.

Proteção contra a corrosão

Proteção contra a corrosão

Uma das funções de um lubrificante é garantir uma proteção eficaz contra a corrosão. Este requisito é amplamente cumprido pelos lubrificantes de alta performance com caraterísticas (PD).

Ao observar a superfície de um casquilho de uma chumaceira proveniente de uma caixa de engrenagens lubrificada com lubrificantes de alta performance Castrol Optimol ou Castrol Tribol, conclui-se que a superfície de escorregamento apresenta um aspeto perfeitamente uniforme.

superfície de um casquilho de uma chumaceira

Ao invés, a superfície de um casquilho de uma chumaceira proveniente de uma caixa de engrenagens, com condições de operação idênticas, mas lubrificada com um lubrificante de engrenagens EP convencional, apresenta um aspeto completamente diferente. Sendo evidentes os danos causados na superfície pelos fenómenos de corrosão.

Lubrificantes de engrenagens minerais
ProdutoISO VG DIN 51519Temperatura de operaçãoAplicação
Optigear22 – 1500-10 ºC a +90 ºCEngrenagens cilíndricas e cónicas, mesmo quando sujeitas a severas condições operacionais, chumaceiras de rolamentos, acoplamentos dentados e transmissões de veículos ferroviários.
Optigear BM68 – 3000-10 ºC a +90 ºCEngrenagens cilíndricas e cónicas, mesmo quando sujeitas a severas condições operacionais, engrenagens sem fim, chumaceiras lisas e de rolamentos, acoplamentos dentados e sistemas de circulação.
Optigear 110068 – 1500-25 ºC* a +90 ºC (*Temperatura de compressão final)Engrenagens cilíndricas, cónicas e sem fim, condições de carga médias a elevadas, chumaceiras lisas e de rolamentos e sistemas de circulação.
Optigear EP32 – 460-10 ºC a +90 ºCEngrenagens cónicas e sem fim quando expostas a cargas de choque, rolamentos de esferas, acoplamentos de engrenagens e também transmissões de veículos rodoviários.
Lubrificantes de engrenagens minerais
ProdutoISO VG DIN 51519Temperatura de operaçãoAplicação
Optigear RMO150-35 °C a +110 °CTransmissões de veículos ferroviários sujeitos a condições de operação extremas em termos de carga e temperatura.
Optigear Synthetic PD ES68 – 680-40 °C a +100 °CEngrenagens de dentes direitos, engrenagens cónicas ou sistemas de engrenagens planetárias e unidades de engrenagens fortemente carregadas; rolamentos lubrificados a óleo. Concebido para reduzir as perdas por atrito e assim reduzir o consumo de energia por comparação com a maioria dos lubrificantes convencionais.
ProdutoGrau NLGITemperatura de operaçãoAplicação
Massas lubrificantes de alta performance multiuso para chumaceiras lisas e de rolamentos
Tribol GR PD00, 0 1, 2-40 ºC a +140 ºCChumaceiras com elevada carga e velocidade de rotação. Lubrificação de longa duração ou para a vida.
Tribol GR 400 PD1, 2, 3, 3EP-30 ºC a +140 ºCChumaceiras que operem em condições severas como ambientes húmidos, ambientes poeirentos ou sujeitas a vibrações.
Tribol GR 1350-2,52 – 3-10 ºC a +140 ºCChumaceiras com baixas velocidades periféricas em ambientes húmidos ou poeirentos.
Tribol GR 3020/1000 PD000 – 2-40 ºC a +120 ºCChumaceiras que operem com velocidades de rotação baixas.
Tribol GR 4020 PD1, 2-30 ºC a +150 ºCChumaceiras que operem com condições de carga média a elevada, elevada resistência à água e temperatura contínua até 150 ºC (com picos de 180 ºC).
Tribol GR ES2-30 ºC a +100 ºCLubrificação em sistemas de deslizamento e de rolamento. Consolidação de produtos. Rolamentos de motores elétricos. Lubrificação de mandris em máquinas-ferramenta.
ProdutoGrau NLGITemperatura de operaçãoAplicação
Massas lubrificantes para alta de temperatura para chumaceiras lisas e de rolamentos
Tribol 47472-40 ºC a +160 ºCChumaceiras lisas e de rolamentos sujeitas a cargas elevadas onde se pretenda uma elevada proteção nos regimes de lubrificação misto e por película limite. Temperatura de serviço contínuo até 160 ºC (com picos de 180 ºC).
Massas lubrificantes para baixa temperatura para chumaceiras lisas e de rolamentos
Optitemp TT1-60 ºC a +120 ºCLubrificação de chumaceiras com elevada velocidade de rotação ou sujeitas a grandes variações de temperatura.
Massas lubrificantes para engrenagens abertas e cabos
Optitemp OG 00-30 ºC a +120 ºCMassa pulverizável para engrenagens abertas
Massa de elevado desempenho para turbinas eólicas
Tribo GR SW 460-11-40 ºC a +180 ºCAplicações industriais especialmente difíceis como as que se encontram. Nos rolamentos principais das turbinas eólicas, rolamentos de Pitch e Yaw. Promove uma excelente proteção. Dos rolamentos sujeitos a cargas elevadas, velocidades moderadas e em aplicações onde a resistência à água é crítica. Ajuda a reduzir o desgaste de vibração estática, conhecido como false-brinelling, e do movimento deslizante devido ao impulso axial.

*Castrol, Optimol, Tribol e Molub-Alloy são marcas registadas do grupo BP.

Simon Taylor/Luis Blázquez
Castrol Industrial

BP Portugal – Comércio de Combustíveis e Lubrificantes, S.A.
Tel.: +351 213 891 000 · Fax: +351 213 891 600
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