Apostila de fundamentos de lubrificação

R
Fundamentos de Lubrificação

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Fundamentos de Lubrificação R

Introdução

O objetivo desta apostila é ressaltar a importância dos lubrificantes para o bom desempenho dos veículos e
máquinas, assim como apresentar as novas especificações dos lubrificantes, visando sua correta aplicação, contri-
buindo para o aumento da vida útil das peças que o utilizam. Além disso, oferecer uma melhor familiarização para
os profissionais envolvidos com a área de manutenção em relação aos aspectos básicos da lubrificação das máqui-
nas e equipamentos utilizados nos diversos segmentos automotivos e industriais, permitindo uma compreensão
melhor das funções importantes dos atuais lubrificantes.

Este material foi elaborado pelo Departamento de Tecnologia da Texaco Brasil LTDA. e não pode ser reproduzido,
integralmente ou parcialmente, sem autorização prévia do mesmo.

Emissão: Junho de 2005
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R

Índice
1 PETRÓLEO .................................................................................................................................................... 5
1.1 Origem do petróleo ........................................................................................................................... 5
1.2 Composição química do petróleo ....................................................................................................... 5

2 ÓLEOS BÁSICOS ............................................................................................................................................ 6
2.1 Descrição .......................................................................................................................................... 6
2.2 Processo de produção de óleos básicos ............................................................................................... 6
2.3 Propriedades dos grupos de básicos .................................................................................................... 7
2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: Os óleos básicos do grupo III são sintéticos? ....................................... 8

3 ADITIVOS ..................................................................................................................................................... 9
3.1 Anticorrosivos .................................................................................................................................... 9
3.2 Antidesgaste ..................................................................................................................................... 9
3.3 Antiespumante .................................................................................................................................. 9
3.4 Antioxidantes .................................................................................................................................... 9
3.5 Detergentes ...................................................................................................................................... 9
3.6 Dispersantes ...................................................................................................................................... 9
3.7 Extrema Pressão ................................................................................................................................ 9
3.7.1 Four Ball ..................................................................................................................................... 10
3.7.2 Timken ...................................................................................................................................... 11
3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade ............................................................................................ 12
3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez .................................................................................................... 12
3.10 Modificadores de atrito .................................................................................................................... 12
3.11 Outros aditivos ................................................................................................................................. 12

4 ÓLEOS LUBRIFICANTES ................................................................................................................................. 13
4.1 Produção de lubrificantes ................................................................................................................. 13
4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes ................................................................................................. 13
4.2.1 Viscosidade ................................................................................................................................ 13
4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) ........................................................................................................... 14
4.2.3 Ponto de fluidez ......................................................................................................................... 14
4.2.4 Ponto de fulgor .......................................................................................................................... 15
4.2.5 Cor ............................................................................................................................................ 15
4.2.6 Densidade .................................................................................................................................. 16
4.2.7 Outras propriedades ................................................................................................................... 16

5 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE .............................................................................................. 17
5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor .............................................. 17
5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial .................. 1 9

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5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais ..................................................... 20
5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais ................................................ 20
5.5 Outras classificações de viscosidade .................................................................................................. 21

6 CLASSIFICAÇÕES DE DESEMPENHO ............................................................................................................... 22
6.1 Classificações americanas ................................................................................................................. 22
6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina ....................................................................... 22
6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina ................................................................... 23
6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel ........................................................................... 24
6.1.4 Programa de certificação da API .................................................................................................. 25
6.2 Classificações Européias ................................................................................................................... 26
6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve ................................................ 26
6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado ............................................................ 27
6.3 Classificações de fabricantes automotivos ......................................................................................... 30
6.3.1 Ford ........................................................................................................................................... 30
6.3.2 Mercedes ................................................................................................................................... 30
6.3.3 Volkswagen ................................................................................................................................ 31
6.3.4 Volvo ......................................................................................................................................... 31
6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar ...................................................................... 32
6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água ................................................................. 32
6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos ............................................................. 33
6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas ......................................................................... 34
6.7.1 Dexron (GM) .............................................................................................................................. 34
6.7.2 Allison ........................................................................................................................................ 34
6.7.3 Caterpillar .................................................................................................................................. 35
6.7.4 ZF .............................................................................................................................................. 35
6.7.5 Classificações de fluidos para freios ............................................................................................. 36
6.8 Classificação AGMA ......................................................................................................................... 37
6.9 Especificações DIN para óleos industriais ........................................................................................... 38
6.10 Classificações de fabricantes industriais ............................................................................................. 42

7 GRAXAS LUBRIFICANTES ............................................................................................................................... 44
7.1 Definição ........................................................................................................................................ 44
7.2 Aplicação de Graxa .......................................................................................................................... 44
7.3 Fabricação ....................................................................................................................................... 44
7.4 Tipos de Graxas ............................................................................................................................... 45
7.4.1 Tabela de compatibilidade de graxas ........................................................................................... 47
7.5 Propriedades ................................................................................................................................... 48
7.5.1 Consistência ............................................................................................................................... 48
7.5.2 Ponto de gota ............................................................................................................................. 50
7.5.3 Bombeabilidade ......................................................................................................................... 50
7.6 Classificação para graxas .................................................................................................................. 52
7.6.1 Sistema de classificação de graxas da NLGI .................................................................................. 52
7.6.2 Especificações DIN para graxas .................................................................................................... 53


R

8 MÓDULO AUTOMOTIVO .............................................................................................................................. 55
8.1 Motores a gasolina, álcool e Gás Natural ........................................................................................... 55
8.2 Motores diesel ................................................................................................................................. 56
8.3 Transmissões Manuais ...................................................................................................................... 58
8.4 Transmissões Automáticas ................................................................................................................ 58
8.5 Diferenciais Convencionais .............................................................................................................. 59
8.6 Diferenciais Autoblocantes ............................................................................................................... 60
8.7 Direções Hidráulicas ........................................................................................................................ 60
8.8 Sistemas de Freio ............................................................................................................................ 61
8.9 Sistema de Arrefecimento ............................................................................................................... 63
8.9.1 Aplicação ................................................................................................................................... 63
8.9.2 Tipos de inibidores / Vantagens do inibidor do tipo carboxilato ..................................................... 63
8.10 Graxas Automotivas ......................................................................................................................... 64
8.10.1 Cubos de roda ............................................................................................................................ 64
8.10.2 Suspensão .................................................................................................................................. 64
8.10.3 Quinta Roda ............................................................................................................................... 64

9 MÓDULO INDUSTRIAL .................................................................................................................................. 65
9.1 Compressores ................................................................................................................................. 65
9.2 Compressores de ar ......................................................................................................................... 65
9.3 Compressores de refrigeração .......................................................................................................... 66
9.4 Compressores para Gases Industriais ................................................................................................. 66
9.5 Redutores ........................................................................................................................................ 66
9.5.1 Tipos de lubrificantes para redutores ........................................................................................... 67
9.6 Sistema Hidráulico ........................................................................................................................... 68
9.6.1 Tipos de lubrificantes para sistemas hidráulicos ............................................................................ 68
9.7 Graxas Industriais ............................................................................................................................. 69

10 GLOSSÁRIO ................................................................................................................................................ 70



1 Petróleo
1.1 Origem do petróleo
Pela teoria 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 (hidrocar-
bonetos). 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, como fluidez, cor e odor, podem variar em função de sua
composição e do local extraído.

A figura abaixo classifica os derivados de petróleo, de acordo com o número de carbonos.

Número de hidrocarbonetos

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51

C1 - C5 Gases

C5 - C11 Gasolina

C11 - C15 Querosene

C20 - C40 Diesel

C22 - C48 Óleos básicos
minerais

C40 + Combustíveis
pesados

Figura 1.1


R

2 Óleos básicos
2.1 Descrição
Nas refinarias, o petróleo é processado e uma grande quantidade de subprodutos é obtida. Algumas das refinarias
possuem unidades especiais para tratamento e processamento destes subprodutos que depois de tratados serão
denominados “óleos básicos”.

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

Os básicos obtidos do petróleo são classificados conforme abaixo:

Algumas
Tipo Ligação
Aplicações
CH3

CH3
Extensores e
Óleos emolientes na
Básicos CH3 indústria de
Aromáticos borracha.

H 3C
CH3 Óleos para
transformadores,
Óleos
compressores de
Básicos
refrigeração e
Nafténicos
compressores
de ar.

CH3

Óleos de motor,
Óleos óleos hidráulicos
Básicos H 3C CH3
e óleos de
Parafínicos engrenagens.
CH3 CH3

Figura 2.1

2.2 Processo de produção de óleos básicos
O tratamento dos básicos está em constante evolução, com o objetivo de melhorar suas propriedades e diferenciar
os mesmos comercialmente.

Na figura 3, uma visão simplificada de como os diferentes grupos de básicos são obtidos e quais são processos que
afetam diretamente as suas propriedades físico-químicas finais.


GLP = Processos

= Produtos
Nafta

Gasolina Extração Desparafinação
Extração Grupo I
Hidrotratamento Óleo Mineral
por Solvente por Solvente
por Solvente
Torre de Convencional
Destilação a Querosene
Vácuo
Grupo II
Hidrocraquamento Óleo Mineral não
Diesel de Baixa Temperatura
Convencional
Desparafinação
Catalítica Hidroacabamento
Lubrificante Grupo III
Destilado e Hidrocraquamento Óleo Mineral não
Petróleo Gás-Óleo de Alta Temperatura Convencional

Combustíveis
Pesados

Craqueamento Grupo IV
Eteno Síntese Deceno Polimerização
da Nafta Sintéticos (PAO)

Gás Natural Reação Fischer - Tropsch Hidroprocessamento Desparafinação Catalítica Óleo Básico GTL

Figura 2.2

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 considera-
ção as propriedades abaixo:

• Índice de viscosidade (I.V.)
• Percentual de saturados
• Teor de enxofre

Estas propriedades serão vistas mais adiante nesta apostila e também estão detalhadas no glossário.

Algumas das especificações mais modernas de óleos de motor e de transmissão têm limites tão severos que o
uso de básicos de maior qualidade passa a ser obrigatório. Os básicos de melhor qualidade também possuem
melhores características de Ponto de fluidez, Resistência à oxidação e Volatilidade.


R

Enxofre, Saturados, %
Grupo I.V.
% peso volume
I > 0,03 e/ou < 90 80-119
II < 0,03 e > 90 80-119
III < 0,03 e > 90 > 120
IV Todas polialfaolefinas (PAOs)
V Todos os básicos não incluídos nos grupos de I a IV (Nafténicos e sintéticos não PAOs)
VI Poli-interna-olefinas (PIOs)
Figura 2.3

2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: os óleos básicos do grupo III são sintéticos?
Segundo o parecer da Corte de Apelação Americana de 1999 (National Appeals Division - NAD), os óleos dos
grupos III podem ser chamados de sintéticos. Isto é válido para todo o mundo, exceto Alemanha.

A Chevron, por exemplo, faz uso do termo “formulado com ISOSYN” para diversos produtos fabricados nos EUA
com básicos do grupo III, como indicação de uso de básico de melhor qualidade.



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 lubrifican-
te, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. A formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até
300°C.

3.3 Antiespumantes
Têm a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal do óleo se desfaça o mais rápido
possível.

3.4 Antioxidantes
Têm a propriedade de aumentar a resistência à oxidação do óleo. Retardam a reação com o oxigênio presente no
ar, evitando a formação de ácidos e borras e, conseqüentemente, prolongando a vida útil do óleo. Evitando a
oxidação, minimizam o aumento da viscosidade e o espessamento do óleo.

3.5 Detergentes
Têm a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também têm basicidade para neutralizar os ácidos
formados durante a combustão.

3.6 Dispersantes
Têm a propriedade de impedir a formação de depósitos de produtos de combustão (fuligem) e oxidação (borra)
nas superfícies metálicas de um motor, mantendo estes produtos indesejáveis em suspensão de modo que sejam
facilmente retidos nos filtros ou removidos quando da troca do óleo.

3.7 Extrema Pressão
Estes aditivos reagem com o metal das superfícies sob pressão superficial muito elevada, formando um compos-
to 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 dá a temperaturas pontuais
elevadas (cerca de 500°C). Estes aditivos são comumente utilizados em lubrificantes de engrenagens automoti-
vas e industriais e também em graxas.

R

Existem dois ensaios principais para avaliar a capacidade de um óleo lubrificante de suportar cargas elevadas em
serviço. A capacidade EP de um óleo depende quase que integralmente dos aditivos de Extrema Pressão adicio-
nados ao produto.

3.7.1 Four Ball
O método Four Ball ASTM D-2783 é um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante,
utilizando uma esfera de aço que gira na parte superior a 1760 rpm sobre 3 outras esferas que estão imóveis em
uma cuba de teste recoberta com o óleo. Os testes são feitos aumentando a carga até ocorrer a soldagem.

A esfera de
cima gira a
1.800 RPM

Amostra do
Lubrificante

Força da Carga

Figura 3.1 a

O método Four Ball ASTM D-4172 é um ensaio que avalia as propriedades antidesgastes do lubrificante, seme-
lhante ao ASTM D-2783, porém, neste caso, após o ensaio, mede-se o diâmetro das escariações sofridas pelas
esferas, em mm.

o teste é concluído quando
ocorre a solda

Figura 3.1 b



os diâmetros das marcas de
desgastes são medidos
horizontalmente e verticalmente

Figura 3.1 c

Para graxas os ensaios são ligeiramente diferentes e são, portanto, definidos por outros métodos:

• O método Four Ball ASTM D-2596 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa até ocorrer a soldagem.

• O método Four Ball ASTM D-2266 avalia as propriedades de antidesgaste da graxa, medindo o diâmetro das
escariações.

3.7.2 Timken
Este teste para óleos lubrificantes é feito sob o método ASTM D-2782. É um ensaio que avalia as propriedades de
extrema pressão do lubrificante.

Um anel de aço gira contra um bloco de aço. São colocados pesos (libras), fazendo com que o anel exerça pressão
sobre o bloco que está imóvel. Ao final, avalia-se o bloco, ou seja, se a aditivação presente no óleo não se rom-
peu, danificando o bloco.

O detalhe mostra
como o copo de
teste fricciona
de encontro ao
bloco de teste

Figura 3.2

R

Para graxas o ensaio é ligeiramente diferente e, portanto, definido por outro método:

• O método Timken ASTM D-2509 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa, observando os danos
causados no bloco de teste.

3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade
Têm 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 Modificadores de Atrito
Os aditivos modificadores de atrito reduzem a energia necessária para deslizar partes móveis entre si, formando
uma película que se rompe com o movimento, mas que se recompõe automaticamente. São empregados em
óleos de motores (para aumento de eficiência), em sistemas de freio úmido, direções hidráulicas e diferenciais
autoblocantes (para diminuição de ruídos), em transmissões automáticas (para melhorar o acionamento das
embreagens e engrenagens) e também em graxas para Juntas Homocinéticas (para o aumento de eficiência).
Podem ser substâncias orgânicas (teflon), inorgânicas (grafite, bissulfeto de molibdênio) ou organometálicas (a
base de molibdênio ou boro).

3.11 Outros Aditivos
Além destes tipos de aditivos, existem vários outros de uso corrente como corantes, agentes de adesi-
vidade, etc.



4 Óleos 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.

Abaixo esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes:

Óleo Básico 1

Misturador em Linha
Óleo
Óleo Básico 2 ou
Lubrificante
Tacho de Mistura

Aditivos

= Componentes

= Processo

= Produto

Figura 4.1

4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes

4.2.1 Viscosidade
A viscosidade é a resistência ao 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 líquido gasta para fluir (sob ação da gravidade) entre dois pontos de um tubo de vidro
capilar calibrado. A unidade de viscosidade cinemática é expressa em centistokes (cSt) ou em mm2/s, conforme
o sistema métrico internacional.


R

Tubo de Viscosidade Cinemática
Sucção do fluido até a
marca do início

Marca do início

Marca do fim

Seção capilar

Segundos

Figura 4.2

Outros métodos de cálculo de viscosidade cinemática ainda muito citados em manuais e literatura técnica em
geral são SSU (Saybolt Segundo Universal) e Engler.

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 relati-
vo, e também não ser tão viscoso que ofereça resistência excessiva ao movimento entre as peças.

4.2.2 Índice de Viscosidade (IV)
É um número 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 de sua viscosidade ao se variar a temperatura. De um
modo geral, os óleos parafínicos possuem um IV maior que os óleos naftênicos. (Veja mais detalhes no glossário)

4.2.3 Ponto de fluidez
É a menor temperatura em que um óleo flui livremente, sob condições preestabelecidas de ensaio. Esta carac-
terística é bastante variável, e depende de diversos fatores como: origem do óleo cru, tipo de óleo e processo de
fabricação. (Veja mais detalhes no glossário)


4.2.4 Ponto de fulgor
É a menor temperatura na qual um 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 tempe-
ratura 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 ASTM - 1500.
Neste método, uma amostra líquida é colocada 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 e nem com a viscosidade, um óleo mais
claro não é necessariamente menos viscoso.

Qual a importância da cor em um lubrificante?

1) Identificação de vazamentos. Por esta 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 (nos casos de produtos para usinagem).

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

A tabela a seguir é apenas uma referência de cores para uso didático, não pode ser utilizada como padrão
de cores.

Color Conversion Table
(ASTM D 1500)

Figura 4.3

R

4.2.6 Densidade
É a relação entre o peso do volume do óleo medido a uma determinada temperatura e o peso de igual volume
de água destilada. Também é conhecida como massa específica.

A maior parte dos 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
peso e vice-versa.

4.2.7 Outras propriedades
Além das propriedades detalhadas acima, existem outras como:

• Ponto de anilina

• Volatilidade

• Ponto de inflamação

• Ponto de congelamento



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 de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor
A SAE desenvolveu a Classificação de Viscosidade para Óleos de Motor SAE J300, que tem sido modificada com
o passar dos anos e estabelece 11 diferentes graus de viscosidade do óleo de motor, conforme tabela abaixo.

Classificação de viscosidade para óleos de motor

SAE J300 Janeiro 2001a
Viscosidades a Baixas Temperaturas Viscosidades a Altas Temperaturas
Grau de
Viscosidaded
Viscosidade Viscosidade Viscosidade Viscosidadee
(cSt a 1000C)
SAE máximab (cP) máximac (cP) (cP a 1500C)
Mínimo Máximo
0W 6.200 até -350C 60.000 até -400C 3,8 -
5W 6.600 até -300C 60.000 até -350C 3,8 -
0 0
10W 7.000 até -25 C 60.000 até -30 C 4,1 -
15W 7.000 até -200C 60.000 até -250C 5,6 -
20W 9.500 até -150C 60.000 até -200C 5,6 -
25W 13.000 até -100C 60.000 até -150C 9,3 -
20 - - 5,6 < 9,3 2,6
30 - - 9,3 < 12,5 2,9
40 - - 12,5 < 16,3 2,9f
40 - - 12,5 < 16,3 3,7g
50 - - 16,3 < 21,9 3,7
60 - - 21,9 < 26,1 3,7
Reimpresso com a permissão da SAE J300 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc.
a) 1cP = 1m Pa. s; 1cST = 1 mm2/s
b) Viscosidade aparente utilizando o Simulador de partida a frio (CCS) - Método ASTM D 5293.
c) Viscosidade aparente utilizando o Viscosímetro rotativo (MRV) - Método ASTM D 4684.
d) Viscosidade cinemática utilizando Viscosímetro capilar - Método ASTM D 445.
e) Viscosidade após cisalhamento de 10-6s, e temperatura de 150ºC utilizando o Viscosímetro simulador de rolamento
selado - Método ASTM D 4683.
f ) Para óleos SAE 0W40, 5W40 e 10W40.
g) Para óleos SAE 15W40, 20W40, 25W40 e 40.

Figura 5.1


R

O desenvolvimento dos aditivos melhoradores de 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.
No gráfico a seguir, podemos observar o comportamento da viscosidade de um óleo multigrau comparado com
óleos monograus.

Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus

1000

SAE 40
Viscosidade Cinemática (cSt)

100 SAE 30

SAE 10W

SAE 15W40
10

1
10 40 70 100
Temperatura (ºC)

Figura 5.2

Com a ajuda do gráfico, torna-se simples concluir porque um motor trabalha melhor com um óleo multigrau do
que com um monograu.

• A viscosidade em baixa temperatura (por exemplo, 5W ou 10W) indica a rapidez com que um motor fará a
partida no inverno e a facilidade com que o óleo fluirá para lubrificar as peças críticas 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).

Nossa orientação, quanto ao grau de viscosidade do óleo, é seguir as recomendações dos fabrican-
tes de veículos para a viscosidade do óleo de cárter mais apropriada para o projeto do seu veículo.



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. Hoje estabelece nove diferentes graus de
viscosidade do óleo de diferencial.

Existe uma proposta para que sejam acrescidos mais dois graus de viscosidades (SAE 110 e 190) e também
alterados os limites das viscosidades SAE 90 e SAE 140 para representar melhor a diferença entre os produtos que
estão no mercado.

Classificação de viscosidade para óleos de caixas de mudanças e diferenciais:

SAE J306 Junho 1998 Proposta de Mudança

Temperatura Viscosidade
Viscosidade
Grau de Máxima para Cinemática de Grau de Cinemática a 1000C,
Viscosidade Viscosidade 1000C, cSt Viscosidade cSt (ou mm2/s)
SAE de 150.000 (ou mm2/s) SAE
mPa.sec, 0C Mínimo Máximo Mínimo Máximo

70W -55 4,1 - 70W 4,1 -
75W -40 4,1 - 75W 4,1 -
80W -26 7,0 - 80W 7,0 -
85W -12 11,0 - 85W 11,0 -
80 - 7,0 < 11,0 80 7,0 < 11,0
85 - 11,0 < 13,5 85 11,0 < 13,5
90 - 13,5 < 24,0 90 13,5 < 18,5
- 110 18,5 < 24,0
140 - 24,0 < 41,0 140 24,0 < 32,5
- 190 32,5 < 41,0
250 - 41,0 - 250 41,0 -
Reimpresso com a permissão da SAE J306 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc.

Figura 5.3

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).

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 150.000 cP.


R

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 à 400C.

Grau de Ponto Médio da Limites da Viscosidade Unidades
Viscosidade Viscosidade, Cinemática, cSt à 400C Equivalentes
ISO cSt à 400C Mínimo Máximo em SUS

2 2,2 1,98 2,42 32
3 3,2 2,88 3,52 36
5 4,6 4,14 5,06 40
7 6,8 6,12 7,48 50
10 10 9 11 60
15 15 13,5 16,5 75
22 22 19,8 24,2 105
32 32 28,8 35,2 150
46 46 41,4 50,6 215
68 68 61,2 74,8 315
100 100 90 110 465
150 150 135 165 700
220 220 198 242 1000
320 320 288 352 1500
460 460 414 506 2150
680 680 612 748 3150
1000 1000 900 1100 4650
1500 1500 1350 1650 7000
Figura 5.4

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 - freqüentemente empregados em
engrenagens do tipo coroa / sem-fim)

• R (residuais - freqüentemente empregados em engrenagens abertas)

• S (sintéticos)


A classificação AGMA estabelece também diversos limites. Dentre eles:
• Viscosidade máxima de 150.000 cP (a 5 graus abaixo da temperatura de partida do equipamento)
• Valores mínimos de índice de viscosidade
• Valores máximos de formação de espuma

É importante ressaltar que na classificação atual (emitida em 2002) houve uma mudança significa-
tiva nas viscosidades dos números AGMA 10, 11 e 12 para poderem alinhar com os graus de visco-
sidade ISO.
Para equipamentos antigos, deve-se conferir a viscosidade adequada especificada pelo fabricante
(não se deve ater apenas ao número AGMA quando da recomendação de lubrificantes).

ANSI / AGMA 9005-E02 1

Viscosidade2 Limites de Viscosidade2
Cinemática a 400C (cSt) Número
ISO Média a 400C
AGMA
(cSt)
Mínimo Máximo
ISO VG 32 32 28,8 35,2 0
ISO VG 46 46 41,4 50,6 1
ISO VG 68 68 61,2 74,8 2
ISO VG 100 100 90,0 110 3
ISO VG 150 150 135 165 4
ISO VG 220 220 198 242 5
ISO VG 320 320 288 352 6
ISO VG 460 460 414 506 7
ISO VG 680 680 612 748 8
ISO VG 1000 1000 900 1100 8A
ISO VG 1500 1500 1350 1650 9
ISO VG 2200 2200 1980 2420 10
ISO VG 3200 3200 2880 3520 11
1) Revisão da ANSI/AGMA 9005-D94.
2) A unidade usual para a viscosidade cinemática é o centistoke (cSt), que é equivalente a mm2/s
Extraído da ANSI/AGMA 9005-02, lubrificação de engrenagens industriais, com a permissão da emitente, a American Gear
Manufacturers Association, 500 Montgomery Street, Suite 350, Alexandria, Virginia, USA, ZIP Code 22314

Figura 5.5

5.5 Outras classificações de viscosidade
Existem outras classificações de viscosidade específicas para máquinas operatrizes (como as normas ASLE). Entre
em contato, se necessário.


R

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, qualida-
de e tipos de combustíveis empregados e, mais recentemente, legislações ambientais (atuais e futuras), princi-
palmente 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 veículo: leve (automóveis, pick-ups e utilitários) e pesados (caminhões, ônibus e equipamentos
pesados)
• por revoluções de funcionamento: 2 tempos e 4 tempos
• por área geográfica : americanas, européias e asiáticas

6.1 Classificações americanas

6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina
A letra “S” seguida de outra letra (por exemplo, SL) refere-se a óleo adequado para motores a gasolina. Segundo
a API, “S” é uma categoria para serviço de uso pessoal (service).
Por coincidência, “S” pode representar “spark ignition” (ignição por centelha), que é a forma da combustão nos
motores a gasolina.
A segunda letra é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento.

Especificações vigentes
SM
Especificações obsoletas 2004

Comercialização proibida pela ANP SL
2001 - 2004

SJ
1996 - 2001

SH
1993 - 1996

SG
1988 - 1993

SF
1979 - 1988
SE
1971 - 1979
SD
1967 - 1971
SC
SB 1963 - 1967
SA 1930 - 1963
1920 - 1930

Figura 6.1


Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes:

Oxidação

Estabilidade ao Cisalhamento Depósitos

Depósito no Pistão Ferrugem

Desgaste Corrosão

API SL API SJ API SH API SG API SF

Figura 6.2

6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina
A API criou também um sistema de certificação de fácil visualização (apenas os produtos que atendem a última
especificação podem receber o símbolo conhecido como “Starburst” nas suas embalagens). Os óleos têm correla-
ção direta com os óleos da classificação API, mas atendem a testes de performance mais severos, entre eles o
de economia de combustível. As classificações são na seqüência histórica GF-1(SH), GF-2(SJ), GF-3(SL), GF-4(SM) .

A ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) compreende os fabricantes america-
nos (AAMA) e japoneses (JAMA).

Controle de Depósito nos Pistões

Desgaste do comando de válvulas Consumo de óleo (Volatilidade) e proteção
dos sistemas de emissões (limites p/P e S)

Espessamento do óleo e controle
Economia de combustível (inicial e retenção)
de depósitos de alta temperatura

Controle de borra de baixa temperatura

GF-4/SM GF-3/SL GF-2/SJ

Figura 6.3

R

6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel
A letra “C” seguida de outra letra (por exemplo CF) refere-se a óleo adequado para motores diesel. Segundo a
API, “C” é uma categoria para uso comercial (commercial).
Por coincidência, a letra “C” representa “Compression Ignition” (ignição por compressão), que é a forma de
ignição dos motores diesel.
A segunda letra também é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento.

Como pode ser visto no gráfico, há uma subdivisão na categoria API para motores a diesel para atender os
segmentos de motores diesel de dois tempos (principalmente ferroviários), motores diesel grandes (com foco
nos motores marítimos que consomem combustíveis de alto teor de enxofre) e motores “rodoviários” (onde
estão incluídas as especificações mais modernas para motores de caminhões e ônibus).

CI-4
2004
CF-2 Quatro tempos
1994 Multigrau
Dois tempos Recirculação de gases
Monograu de escape (EGR) e controle
de desgaste
CH-4
CF 1998
1994 Quatro tempos
Quatro tempos Multigrau
Monograu Melhor comportamento em presença
Enxofre > 0,5% de fuligem elevada
CG-4
1994
Quatro tempos
CD-II Multigrau
1985 Enxofre < 0,05%
Dois tempos
Monograu CF-4
1990
Quatro tempos
Multigrau
Injeção direta
CE
1985
Quatro tempos
Multigrau

CD
1955
CC
CB 1951 Especificações vigentes
CA 1950
1940
Especificações obsoletas

Comercialização proibida pela ANP

Figura 6.4



Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes:

Depósito nos Pistões

Estabilidade ao Cisalhamento Corrosão

Aeração do Óleo Espessamento por Fuligem

Oxidação Desgaste no Comando de Válvula

Bombeabilidade do Óleo Usado Desgaste nos anéis e Camisas

Entupimento do Filtro de Óleo Consumo de Lubrificante

Borra

API CI-4 API CH-4 API CG-4 API CF-4 API CF

Figura 6.5

6.1.4 Programa de certificação da API
Este programa define, certifica e monitora o desempenho do óleo de motor que os fabricantes de veículos e
motores consideram necessário para a vida e o desempenho satisfatórios do equipamento. O sistema inclui um
processo de auditoria anual para verificar se os produtos licenciados no mercado cumprem os termos do acordo
de licenciamento da API.

TROLEUM
PE RVICE __/_ RVICE CI-4
SE SE
N

IN

/S
_,
MERICA

I
I

AP
AP
S

__

L
TITUTE •

SAE SAE
xxW-yy 15W-40
•A

EN

G
IN

CE RG V
E

Y CONSER CI- 4
R TI F I E D PLUS

API® Certification Mark API® Service Symbol API® Service Symbol “Donut”
“Starburst” “Donut” with CI-4 PLUS

(1) Starburst: produtos com este símbolo atendem a especificação ILSAC vigente.
(2) Nível de Desempenho: “S” para motores a gasolina e “C” para motores a diesel.
(3) Classificação de Viscosidade SAE.
(4) Energy Conserving: produto que auxilia na redução do consumo de combustível.
(5) Exemplo de um produto que atende a especificação CI-4 Plus.

Figura 6.6


R

6.2 Classificações Européias

6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve
Em 2004 a ACEA unificou as duas classificações que historicamente eram distintas: A classificação ACEA A”X” para
motores a gasolina e a classificação ACEA B”X” para motores a diesel de veículos leves. Isto faz bastante sentido
na Europa porque praticamente todos os veículos estão disponíveis nas duas motorizações.

Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para
redução de poluentes. Estes óleos ACEA C”X” têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA A5/B5, mas
com limites químicos bastante mais restritivos.

Carros de passageiros e pick-ups C3-04
2004
Motores a gasolina e a diesel
C2-04

Baixa emissão
A1/B1-04 A3/B3-04 A3/B4-04 A5/B5-04 C1-04

2002 A1-02 A2-96 A3-02 A5-02 B1-02 B2-98 B3-98 B4-02 B5-02
ISSUE 3 ISSUE 2 ISSUE 2
ACEA

1998 A1-98 A2-96 A3-98 B1-98 B2-98 B3-98 B4-98
ISSUE 2

1996 A1-96 A2-96 A3-96 B1-96 B2-96 B3-96
CCMC

1990 G4 G5 PD2 PD1

Carros de passageiros e pick-ups Carros de passageiros e pick-ups
Motores a gasolina Motores a diesel



Especificações obsoletas com limites mais severos

Figura 6.7



Carros de passageiros e pick-ups
Motores a diesel e gasolina

Economia de Combustível A1/B1-04 A5/B5-04

A3/B3-04

A3/B4-04

Maior Intervalo de Troca

Figura 6.8

6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado
Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para
redução de poluentes. Estes óleos ACEA E6 têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA E7, mas limites
químicos bastante mais restritivos.


R

E6-04

E2-96 E4-99 Baixa emissão
2004 ISSUE 5 ISSUE 3
E7-04

E2-96 E3-96 E4-99 E5-02
2002 ISSUE 4 ISSUE 4 ISSUE 2

1999 E2-96 E3-96 E4-99 E5-99
ISSUE 3 ISSUE 3
ACEA

E1-96 E2-96 E3-96 E4-98
1998 ISSUE 2 ISSUE 2 ISSUE 2

1996 E1-96 E2-96 E3-96
CCMC

1990 D4 D5
Veículos pesados Especificações obsoletas com limites mais severos
Motores a diesel

Figura 6.9



Veículos pesados
Motores a diesel

E6 – Baixa emissão
E6

E7
Severidade do Serviço

E4 - Injeção direta
E4

E2

Maior Intervalo de Troca

Figura 6.10

Depósito no Pistão

Consumo de Óleo Corrosão

Polimento da Camisa Espassamento p/ Fuligem

Borra Desgaste do Comando de Válvulas

Desgaste de Anéis e Pistões

ACEA E5 ACEA E3/MB 228.3 ACEA E2/MB 228.1 ACEA E1/MB 227.1

Figura 6.11


R

6.3 Classificação de fabricantes automotivos

6.3.1 Ford

2001 WSS-M2C-913B

Resistência à oxidação (Seq IIIE) é
4 vezes mais severa do que a 913A

1998 WSS-M2C-913A

Resistência à oxidação (Seq IIIE)
é 2 vezes mais severa do que em
ACEA A1-96

1996 WSS-M2C-912A1

Requisito mínimo ACEA A1/B1
mais ILSAC GF-2
1995 WSS-M2C153-F
Requisito mínimo ILSAC GF-1
(licenciado)

Figura 6.12

6.3.2 Mercedes

MERCEDES BENZ
Motores Diesel Pesado
Monograu Multigrau
- 228.5
- 228.3
228.2 228.1
227.0* 227.1

*classificação obsoleta

Figura 6.13



6.3.3 Volkswagen

VOLKSWAGEN
Características Gasolina, Álcool e GNV Diesel Leve
Motores turbo 503.1 506.1
Longo período de troca 503.00 506.00
Sintético 502.00 -
505.01
505.00
Economia de combustível 500.00* 501.01*

*classificações obsoletas

Figura 6.14

6.3.4 Volvo

VDS-3

VDS-2
VDS

Figura 6.15


R

6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar

Classificação Motores 2 Tempos (refrigerados a ar)
API JASO ISO
GD
FC GC
FB GB
- FA* -
TC*
TB*
TA*

*classificações obsoletas

Figura 6.16

6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água

TC-W R

TC-W III

TC-W II

TC-W

Figura 6.17



6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos

GL-1 GL-2 GL-3 GL-4 GL-5

Figura 6.18

Designação Aplicação Status
Lubrificantes para transmissões manuais. São óleos lubrificantes de base mineral sem
API GL-1 aditivos de extrema pressão e modificadores de atrito. Podem eventualmente ter aditiva-
ção antioxidante, anti-espumante e depressora de ponto de fluidez para melhorar suas
características de serviço.
Lubrificantes para transmissões manuais e alguns diferenciais convencionais operando
API GL-4 em serviço leve ou moderado. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética com
aditivos de extrema pressão.
Lubrificantes para diferenciais convencionais operando em serviço severo. São óleos
lubrificantes de base mineral ou sintética com aditivos de extrema pressão específicos
API GL-5 Vigentes
para lubrificação de engrenagens hipóides. Em diferenciais não convencionais, de tra-
ção positiva ou de deslizamento limitado, aditivos modificadores de fricção são defini-
dos pelos fabricantes de diferenciais ou eixos.
Lubrificantes para transmissões manuais não sincronizadas utilizadas em caminhões e ôni-
bus, principalmente nos Estados Unidos. São óleos lubrificantes de base mineral ou sintética
API MT-1 estáveis termicamente (ou seja, com maior resistência a oxidação) e com maior capacidade de
proteção contra o desgaste e menor degradação dos selos de vedação. Estas características
dos óleos MT-1 são complementares às categorias API GL-1, GL-4 e GL-5.

API GL-2 Lubrificantes destinados para diferenciais com engrenagens “sem-fim”, não atendidas pela
API GL-1.
Lubrificantes destinados para transmissões manuais e diferenciais com engrenagens cônicas
API GL-3
helicoidais, sob condições de serviço moderadamente severo.
Obsoletas
Lubrificantes indicados para engrenagens projetadas com um pinhão de haste longa. Tais
configurações típicamente requerem proteção contra o excesso de contato metal-metal, o
API GL-6
que é obtido com o uso de um óleo API GL-5. Uma substituição dos pinhões de haste longa
mais simples e a obsolescência do equipamento de prova original e procedimentos API GL-6,
tem sido reduzido grandemente o uso comercial dos lubrificantes para engrenagens API GL-6.
Figura 6.19

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