Eficiência energética em óleos de engrenagens e hidráulicos
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Eng.o Pedro Vieira Diretor Técnico Lubrigrupo Tel.: +351 232 470 607 www.lubrigrupo.pt
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Muitas vezes na atividade empresarial em geral e na manutenção em particular apenas se vê a ponta do iceberg. Alguns dos fatores de custo mais óbvios podem aparecer primeiro, mas muitos mais permanecem escondidos abaixo da superfície, começando pela otimização dos processos e pela economia energética.
Para iniciarmos a aproximação que a ExxonMobil preconiza em termos de eficiência energética teremos de ter em linha de conta que, para se avaliar qualquer melhoria, é necessário primeiro termos uma referência em conjunção com a possibilidade de efetuar medições precisas. Com base neste princípio é necessário proceder a testes rigorosos apoiados no tratamento estatístico dos dados sem usar extrapolações, para avaliar os benefícios energéticos obtidos com cerca de 95% de confiança. Estes benefícios podem ser obtidos através da melhoria dos processos de fabrico ao nível energético, através de melhorias mecânicas e térmicas. Neste estudo são abordados três casos relevantes, o Mobil SHC TM 600 o Mobil SHC TM Gear e o Mobil DTE 10 EXCELTM. Nesta abordagem vamos debruçar-nos sobre os diferentes regimes de lubrificação, hidrodinâmica, elástohidrodinâmica (EHD), mista ou limite e os fundamentos da tração e a sua medição. Começando pelos regimes de lubrificação existentes, a lubrificação hidrodinâmica existe em sistemas onde o contacto ocorre numa área relativamente grande. As chumaceiras que operam sobre este regime de lubrificação podem ser encontradas numa larga gama de aplicações, tais como chumaceiras de apoio, chumaceiras de impulso e moentes de cambotas. Nestes casos as peças estão permanentemente protegidas por um "filme" de óleo. Uma parte significativa das perdas energéticas que ocorrem nestes sistemas está relacionada com a viscosidade do óleo nas condições de trabalho.
Lubrificação Hidrodinâmica
Figura 1.
Na lubrificação elástohidrodinâmica a principal diferença relativamente à lubrificação hidrodinâmica é a pressão no contacto. Este tipo de regime de lubrificação está associado a componentes onde a carga é suportada numa pequena área. Como exemplos de equipamentos onde este tipo de lubrificação acontece temos todos os tipos de rolamentos, excêntricos (como os dos veios de excêntricos dos motores automóveis) e engrenagens. Nestes contactos a carga é tão grande que a superfície deforma-se elasticamente para formar uma pequena área de contacto. A película lubrificante é puxada para dentro dessa área, separando as superfícies. O lubrificante é “cortado” nestas condições de alta pressão. As perdas energéticas são determinadas pela forma como o óleo se comporta nestas condições extremas.
Lubrificação Elástohidrodinâmica (EHL)
Figura 2.
Por fim temos a lubrificação limite, que acontece quando estamos em condições em que existe alguma fricção entre partes dos elementos em jogo. Neste caso podemos estar perante a situação observada na Figura 3. 1. Se as superfícies metálicas se tocam, como se pode ver no Diagrama da Figura 3 em A, então é óbvio que não existe nenhum filme lubrificante entre as superfícies; 2. Por outro lado, mesmo na ausência de lubrificantes, a camada de óxido formada na superfície de muitos metais, tal como se pode ver em B, confere propriedades físicas diferentes que irão alterar as caraterísticas de fricção e de desgaste dessas mesmas superfícies; 3. Para lidar com estas situações muitos lubrificantes têm na sua formulação aditivos antidesgaste ou aditivos de extrema pressão e, por vezes, também modificadores de fricção como se pode ver em C. Estes tipos de aditivos evitam que exista contacto direto de metal com metal. Isto dá-se através da formação de um "filme" químico que previne o contacto direto metal com metal. Esta situação é, muitas vezes, chamada de lubrificação limite.