QUÍMICA APLICADA NP1 UNIP

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QUÍMICA APLICADA – REVISÃO CONTEÚDO TEORIA (NP1)
LUBRIFICAÇÃO E LUBRIFICANTES
Nos diversos processos tanto industriais como agrícolas, até caseiros em que existe a utilização de partes móveis, como engrenagens, mancais e etc. Existe a forte tendência de que haja desgaste oriundos principalmente pelo atrito que ocorre entre as peças bem como a perda de energia útil do processo pela liberação de calor nestes processos. 
Exemplos: Em um processo industrial uma turbina a gás que possui uma rotação de 3500 rpm (rotações por minuto) a qual tem uma potência nominal de 3.000 kW. Uma vez que não possui a lubrificação adequada entrega no eixo cerca de 800 kW, o que significa que se perde cerca de 70% (rendimento= potência útil/potência nominal → 800/3.000=0,27) do que poderia ser entregue como potência devido ao atrito nas partes móveis.
Agora um exemplo mais comum encontrado na maioria das residências: uma porta ao não ter suas partes móveis lubrificadas apresenta um ruído típico indicando que está havendo um desgaste do material e por consequência este material deverá ser trocado sem citar o incômodo em se ter ruídos impertinentes.
Outro exemplo é o motor de combustão interna de um automóvel: Quando não existe uma lubrificação adequada nas partes móveis do motor (ex: pistão) a tendência de haver a chamada “fundição do motor” é enorme, pois as partes móveis irão se desgastar e ao mesmo tempo irá ocorrer o super aquecimento do motor comprometendo todo o sistema de movimento do automóvel causando um prejuízo enorme ao proprietário.
Todos os exemplos citados possuem uma coisa em comum: o prejuízo financeiro, hoje em um mundo em que se exige mais eficiência e menores desperdícios em processos diversos, a lubrificação de partes móveis deve ser cuidadosamente estudada. Dentro desta temática devemos compreender a utilização de cada tipo de lubrificante de acordo com o tipo de material e função que será desempenhada pelas partes móveis.
CONCEITOS IMPORTANTES
É um dos mais importantes processos de conservação de energia utilizados no mundo atual. É a aplicação de uma substância (lubrificante) entre duas superfícies em movimento relativo para evitar o contato direto. Os lubrificantes têm por função principal:
Reduzir o atrito e o desgaste das peças.
Diminuir o calor gerado pelo atrito entre as peças.
Auxiliar na refrigeração, no caso dos motores.
Auxiliar a vedação ou perda de pressão dos motores.
Evitar a entrada de impurezas nos mancais.
Fazer a limpeza das peças.
Proteger contra a corrosão.
Transmitir força e movimento através de cilindros hidráulicos
Atrito
O atrito é uma definição genérica que descreve a resistência que se opõe ao movimento. Esta resistência é medida por uma força denominada força de atrito. Encontramos o atrito em qualquer tipo de movimento entre sólidos, líquidos ou gases.
No caso de movimento entre sólidos, o atrito pode ser definido como a resistência que se manifesta ao movimentar-se um corpo sobre outro.
O atrito tem grande influência na vida humana, podendo agir em algumas situações a favor ou contra. 
Temos um caso que retrata um benefício do atrito é que ele nos possibilita o simples caminhar. Já na maior parte dos casos é quando atrito nos causa certa dificuldade, assim devemos mais nos preocupar mais de perto e tudo tem sido feito para minimizar esta força.
O menor atrito que existe é dos gases, pois as moléculas estão mais dispersas e a seguir temos o dos fluidos e, por fim, o maior atrito encontrado que são nos sólidos. Como o atrito fluido é sempre menor que o atrito sólido, a lubrificação consiste na interposição de uma substância fluida entre duas superfícies, evitando, assim, o contato sólido com sólido, e produzindo o atrito fluido. É de grande importância evitar-se o contato sólido com sólido, pois este provoca o aquecimento das peças, perda de energia pelo agarramento das peças, ruído e desgaste.
Tipos de atrito
O atrito sólido pode se manifestar de três maneiras: como atrito de deslizamento, atrito de rolamento e atrito fluido ou viscoso. No atrito de deslizamento, os pontos de um corpo ficam em contato com pontos sucessivos do outro. No caso do atrito de rolamento, os pontos sucessivos de um corpo entram em contato com os pontos sucessivos do outro. O atrito de rolamento é bem menor do que o atrito de deslizamento.
Já no atrito fluido ocorre no movimento de um corpo em um fluido ou entre duas superfícies em movimento relativo, separadas por uma fina película contínua de fluido. Há o deslizamento entre as moléculas do fluido e a resistência a esse deslizamento é o atrito fluido ou viscoso corresponde a uma percentagem mínima do valor do atrito sólido e praticamente não causa desgaste. 
Esta é a base fundamental que rege o princípio da lubrificação. O ato de lubrificar está associado à aplicação da película do fluido que constitui o lubrificante.
Tipos de lubrificação
Quando tratamos de lubrificação devemos ter em mente que a eficiência deles deve estar atrelada a “adesividade” em relação a uma superfície permitindo que ele seja arrastado sem criar o efeito de atrito. Outra característica importantíssima é a “coesividade” que é descrita como uma propriedade que mostra a tendência de que não haja o rompimento da película de um lubrificante (mantém-se unida/aderida).
Todos os fluidos existentes são lubrificantes, mas o que definirá se eles serão bons para determinada tarefa é o fato de apresentarem adesividade e coesividades adequadas para determinada tarefa. Ex: a água não é bom lubrificante para motores por exemplo, pois não possui nem adesividade e coesividade alta o suficiente para ser utilizada nas partes móveis dos motores.
A questão que se coloca agora mais importante é a escolha do lubrificante adequado para determinado processo;
Os lubrificantes derivados de petróleo se mostram excelentes para a maior parte das situações. Eles possuem boas propriedades físicas, além de elevada oleosidade. No entanto, a utilização de óleos derivados de petróleo deve ser tratada com cautela nos dias de hoje, pois temos lubrificantes sintéticos capazes de realizar o mesmo efeito sem ter os inconvenientes oriundos do uso dos derivados do petróleo.
Existem alguns tipos de lubrificação que atende a maioria dos casos encontrados:
Lubrificação limite: A espessura da película é mínima basicamente é a soma das espessuras da rugosidade de cada superfície, podendo ser “monomolecular” (~10 µm). Muitas vezes requer o uso de aditivos específicos como agentes de oleosidade, antidesgaste e de extrema pressão. Exemplo: As engrenagens que são submetidas a altas pressões (pequena área de contato dos dentes) e ainda quando há combinação de movimentos como o de deslizamento e rotação. Nesses casos, o aditivo tem a finalidade básica de aumentar a capacidade de suportar cargas elevadas. 
Lubrificação hidrodinâmica: É o caso mais comum e encontra aplicação em quase todas as situações em que há ação contínua de deslizamento sem ocorrência de pressões extremas. O conceito é que a espessura da película é superior à soma das espessuras das camadas de rugosidade de cada superfície, separando-as totalmente. A película contínua de lubrificante apresenta espessura variável entre 0,025 mm e 0,25 mm, e os valores do coeficiente de atrito são bastante baixos, da ordem de 0,001 a 0,03. O desgaste é insignificante. Exemplo: A lubrificação de mancais é a aplicação mais importante deste tipo de lubrificação. 
Lubrificação mista: Como o próprio nome diz, trata-se de uma situação em que pode ocorrer as duas situações anteriores. Quando uma máquina está parada, as partes móveis estão apoiadas sobre as partes fixas, havendo uma película insuficiente. E a partir do início do movimento, a pressão hidrodinâmica que faz surgir a película que impede o contato.
Classificação dos lubrificantes
Os lubrificantes são classificados, de acordo com seu estado físico, em líquidos, pastosos, sólidos e gasosos. Os lubrificantes líquidos são os mais empregados na
lubrificação. Podem ser subdivididosem: óleos minerais puros, óleos graxos, óleos compostos, óleos aditivados e óleos sintéticos.
Os lubrificantes proporcionam a limpeza das peças, protegendo contra a corrosão devida a processos de oxidação, evitam a entrada de impurezas, podem ser agentes de transmissão de força e movimento. Um lubrificante deve ser capaz de satisfazer aos requisitos da lubrificação industrial.
Os óleos minerais puros são provenientes da destilação e refinação do petróleo. Os óleos graxos podem ser de origem animal ou vegetal. Foram os primeiros lubrificantes a serem utilizados, sendo mais tarde substituídos pelos óleos minerais. Seu uso nas máquinas modernas é raro, devido à sua instabilidade química, principalmente em altas temperaturas, o que provoca a formação de ácidos e vernizes. Os óleos compostos são constituídos de misturas de óleos minerais e graxos. A percentagem de óleo graxo é pequena, variando de acordo com a finalidade do óleo. Os óleos graxos conferem aos óleos minerais propriedades de emulsibilidade, oleosidade e extrema pressão. Os principais óleos graxos são:
	ÓLEOS ANIMAIS
	ÓLEOS VEGETAIS
	SEBO BOVINO (tallow oil)
	MAMONA (castor oil)
	MOCOTÓ (neat’s foot oil)
	COLZA (rape seed oil)
	BALEIA (whale oil)
	PALMA (palm oil)
	BANHA DE PORCO (lard oil)
	OLIVA (olive oil)
	LANOLINA (degras oil)
	
Os óleos aditivados são óleos minerais puros, aos quais foram adicionadas substâncias comumente chamadas de aditivos, com o fim de reforçar ou acrescentar determinadas propriedades.
Os óleos sintéticos são provenientes da indústria petroquímica. São os melhores lubrificantes, mas são também os de custo mais elevado. Os mais empregados são os polímeros, os diésteres etc. Devido ao seu custo, seu uso limitado aos locais onde os óleos convencionais não podem ser utilizados. Outros líquidos são às vezes empregados como lubrificantes, dado a impossibilidade de se utilizarem quaisquer dos tipos mencionados. A água, algumas vezes empregada, possui propriedades lubrificantes reduzidas, além de ter ação corrosiva sobre os metais.
Os pastosos, comumente chamados graxas, são empregados onde os lubrificantes líquidos não executam suas funções satisfatoriamente. As graxas podem ser subdivididas em: graxas de sabão metálico, graxas sintéticas, graxas a base de argila, graxas betuminosas e graxas para processo. 
As graxas de sabão metálico são as mais comumente utilizadas. São constituídas de óleos minerais puros e sabões metálicos, que são a mistura de um óleo graxo e um metal
(cálcio, sódio, lítio, etc.). Como os óleos, estas graxas podem ser aditivadas para se alcançarem determinadas características.
As graxas sintéticas são as mais modernas. Tanto o óleo mineral, como o sabão, pode ser substituído por óleos e sabões sintéticos. Como os óleos sintéticos, devido ao seu elevado custo, estas graxas têm sua aplicação limitada aos locais onde os tipos convencionais não podem ser utilizados. 
As graxas a base de argila são constituídas de óleos minerais puros e argilas especiais de granulação finíssima. São graxas especiais, de elevado custo, que resistem a temperaturas
elevadíssimas.
As graxas betuminosas, formuladas à base de asfalto e óleos minerais puros, são lubrificantes de grande adesividade. Algumas, devido à sua alta viscosidade, devem ser aquecidas
para serem aplicadas. Outras, são diluídas em solventes que se evaporam após sua aplicação.
As graxas para processo são graxas especiais, fabricadas para atenderem a processos industriais como a estampagem, a moldagem etc. Algumas contêm materiais sólidos como aditivos.
Os lubrificantes sólidos são usados, geralmente, como aditivos de lubrificantes líquidos ou pastosos. Algumas vezes, são aplicados em suspensão, em líquidos que se evaporam
após a sua aplicação. A grafite, o molibdênio, o talco, a mica etc., são os mais empregados. Estes lubrificantes apresentam grande resistência a elevadas pressões e temperaturas. 
Os lubrificantes gasosos são empregados em casos especiais, quando não é possível a aplicação dos tipos convencionais. São normalmente usados o ar, o nitrogênio e os gases halogenados. Sua aplicação é restrita, devido à vedação exigida e às elevadas pressões necessárias para mantê-los entre as superfícies.
Os lubrificantes líquidos