Neste Correio Técnico darei início ao tema Graxas Lubrificantes. Serão três posts sobre o assunto e neste primeiro vou falar sobre as principais informações básicas e extremamente importantes para o conhecimento das graxas.

Ok! Vamos começar nosso mergulho no mundo técnico das graxas lubrificantes... 

Definição de Graxa

Por definição, a graxa lubrificante é um material sólido a semi-sólido, constituindo de um agente espessante (por ex.: sabão metálico) disperso num lubrificante líquido (óleo lubrificante). Pense numa definição complicada! Vamos ver se consigo melhorar esta definição para ficar mais fácil a sua compreensão. Então, vamos fazer a seguinte correlação: suponha que o espessante seja uma esponja e o óleo + aditivos, seja água + sabão. Dizer que o espessante é disperso no óleo, é o mesmo que mergulhar a esponja numa bacia com água+sabão. Porém, quando esprememos a esponja com água+sabão, a esponja fica apenas úmida, pois o líquido escorre quase que 100%. No caso da graxa, o espessante não deixa o óleo+aditivos escaparem. Ele se mante em contato com as superfícies dos componentes metálicos (peças), cumprindo as suas funções de lubrificar e proteger contra o desgaste. 

O lubrificante líquido, que em geral compõe 70 a 95% em peso de uma graxa, proporciona a lubrificação propriamente dita, enquanto o espessante oferece uma consistência semelhante ao gel para manter o lubrificante líquido no lugar. Muitas vezes, acrescenta-se aditivos para intensificar certas propriedades a graxa. Devido a sua consistência semelhante ao gel, prefere-se as graxas em lugar dos óleos em aplicações onde ocorreria o vazamento de óleo, onde a ação de vedação natural da graxa é necessária ou onde é requerida a espessura extra da película da graxa.

Composição da Graxa

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

O óleo básico, que pode ser de origem mineral ou sintética, tem por objetivo lubrificar (reduzir o desgaste). O espessante tem objetivo principal de reter o óleo básico e auxiliar na vedação para minimizar contaminação. Já os aditivos cumprem a função de aumentar a performance do lubrificante.

Tipos de Graxas

As graxas são diferenciadas quanto à natureza do espessante. Os materiais selecionados como espessantes de graxa podem ser orgânicos, como a poliúria; inorgânicos, como argila vulcânica ou sílica; ou um sabão metálico simples ou complexo, como lítio, complexo de alumínio ou sulfonato de cálcio. Em cerca de 90% dos casos, os espessantes empregados na formulação de graxas são a base de sabões metálicos.

Quando usar graxa ao invés de óleo

Graxa e óleo não são intercambiáveis. O óleo lubrificante deve ser sempre a primeira opção a ser escolhida. Porém, em certas situações em que não é prático ou conveniente usar óleo, a graxa é um recurso a ser utilizado. A escolha do lubrificante para uma aplicação específica é determinada pelo design da máquina, de seus componentes, das condições operacionais e das características desejadas do lubrificante. Se não houver reservatório (cárter, no caso de um motor) para armazenar o óleo, a melhor opção é usarmos graxa.

Função da Graxa

A função de uma graxa é manter-se no componente e lubrificar as peças móveis sem escorrer devido a força da gravidade, a ação centrífuga(rotação) ou pressão. Seu principal requisito prático é que mantenha suas propriedades em todas as temperaturas que estiver exposta durante o uso.

Características da Graxa

Assim como o óleo, a graxa exibe seu próprio conjunto de características que devem ser consideradas ao serem escolhidas para uma aplicação. Estas são algumas das características comumente encontradas nas fichas de dados das graxas:

• Consistência

A consistência da graxa depende do tipo e da quantidade de espessante utilizado e da viscosidade do seu óleo base. A consistência de uma graxa é sua resistência à deformação por uma força aplicada. A medida de consistência é chamada de penetração. A penetração depende se a consistência foi alterada pelo manuseio ou trabalho. 

Os métodos ASTM D 217 e D 1403 medem a penetração de graxas não trabalhadas e trabalhadas. Para medir a penetração, um cone de dado peso é permitido afundar em uma graxa por cinco segundos a uma temperatura padrão de 25°C. O aparelho utilizado nesta medição é chamado penetrômetro.

A profundidade, em décimos de um milímetro, à qual o cone afunda na graxa é a medida da penetração. Uma penetração de 100 representaria uma graxa sólida enquanto uma penetração de 450 seria semifluido. 

Com base nos resultados obtidos no penetrômetro, o National Lubricating Grease Institute (NLGI) criou um sistema de classificação para as graxas definidos de consistência trabalhada em 60 ciclos que variam de 000 (muito macia) a 6 (muito dura). 

• Ponto de gota

Ponto de gota é um indicador da resistência da graxa ao calor ou a temperatura. À medida que a temperatura na qual a graxa está exposta aumenta, a resistência mecânica da graxa diminui até que a graxa se liquefaz e a consistência desejada é perdida. O ponto de gota é a temperatura em que uma graxa se torna fluida o suficiente para gotejar. Indica o limite de temperatura no qual uma graxa retém sua estrutura.

Importante destacar que não é esta a temperatura máxima em que uma graxa pode ser usada.

Na prática, deve-se considerar como limite operacional de cerca de 50ºC inferior ao seu ponto de gota (vide tabela abaixo).

• Bombeabilidade

Bombeabilidade é a capacidade de uma graxa ser bombeada ou empurrada através de um sistema. Na prática, bombeabilidade é a facilidade com que uma graxa pressurizada pode fluir através de linhas, bicos e encaixes de sistemas de distribuição de graxa.

• Resistência à água 

Esta é a capacidade de uma graxa suportar os efeitos da água sem nenhuma mudança em sua capacidade de lubrificar. Uma mistura de água/sabão pode separar o óleo do espessante, formando uma emulsão que pode lavar ou, em menor grau, reduzir a lubrificação, diluindo e mudando a consistência e a textura da graxa.

• Estabilidade de oxidação 

Esta é a habilidade de uma graxa para resistir a reação química com oxigênio. A reação da graxa com oxigênio produz goma insolúvel, borra e depósitos semelhantes a laca que causam operação lenta, restrição ou entupimento de canais de lubrificação e aumento do desgaste. A exposição prolongada a altas temperaturas acelera a oxidação em graxas. 

• Efeitos de alta temperatura

Altas temperaturas prejudicam mais as graxas do que prejudicam os óleos lubrificantes. A graxa, por sua natureza, não pode dissipar o calor por convecção como um óleo. Ou seja, o óleo consegue retirar calor muito mais fácil do que uma graxa. Consequentemente, sem a capacidade de transferir o calor, temperaturas excessivas resultam em oxidação acelerada ou até mesmo na carbonização, onde a graxa endurece ou forma uma crosta. O uso de uma quantidade excessiva de graxa num componente vai resultar em maior dificuldade na transferência de calor e aumento da temperatura operacional. Ou seja, o excesso de graxa é extremamente prejudicial e deve ser evitado.

A lubrificação eficaz da graxa depende da sua consistência. Altas temperaturas induzem o amolecimento e o sangramento, fazendo com que a graxa flua para longe das áreas onde é necessária. O óleo mineral que está na graxa pode produzir "faísca" (se inflamar e apagar rapidamente), queimar ou evaporar a temperaturas superiores a 180°C.

• Efeitos de baixa temperatura 

Se a temperatura a que a graxa está submetida for reduzida demasiadamente, ela vai se tornar tão viscosa (tão grossa) que pode ser classificada como uma graxa dura. A capacidade de bombeabilidade é extremante reduzida e a operação das máquinas pode se tornar impossível devido às limitações de torque e aos requisitos de potência. Como diretriz, o ponto de fluidez do óleo básico é considerado o limite de menor temperatura a que uma dada graxa pode ser usada.

Encerramos por aqui a primeira parte do nosso post sobre graxas lubrificantes. Se tiver alguma dúvida, fique à vontade para deixar um comentário.

Aguardem os próximos correios técnicos sobre as graxas lubrificantes.