Química do automóvel (2): Lubrificação reduz o desgaste dos motores

Carlos Roberto de Lana

Nos artigos sobre física do automóvel e sobre as reações de combustão do álcool e da gasolina (química do automóvel), vimos que, em sua complexidade tecnológica, estas fascinantes máquinas têm seus princípios de funcionamento explicados pelos fundamentos científicos ensinados nos conteúdos escolares na forma de equações.

Como máquina térmica, os motores de combustão interna que movem os automóveis produzem energia a partir do calor, conforme o modelo teórico conhecido como ciclo Otto. Para que estes mecanismos funcionem satisfatoriamente é preciso que outras funções químicas auxiliares, porém indispensáveis, se realizem de modo eficiente durante o ciclo motor. Uma delas é a lubrificação.

Lubrificação é camada protetora

Sem a lubrificação, os componentes móveis metálicos do motor e sistemas mecânicos estariam expostos ao potencial destrutivo dos atritos secos, que acontecem quando duas superfícies irregulares deslizam uma sobre a outra.

  • Figura 1: Irregularidades geram forças de atrito seco, que provocam desgastes

Os lubrificantes são substâncias que se interpõem entre superfícies em movimento, formando uma camada de proteção. Ele funciona como uma película que evita, ou minimiza, o contato entre as superfícies e, conseqüentemente, possíveis desgastes, atritos e a geração de calor.

Pode-se dizer que os lubrificantes evitam o desgaste substituindo o atrito seco pelo viscoso, que ocorre entre as camadas de um fluido, interposto entre duas superfícies em movimento.

  • Figura 2: Atrito viscoso nas camadas de um lubrificante interposto entre placas móveis

Viscosidade

A viscosidade é a principal característica de um lubrificante e pode ser definida como a propriedade dos fluidos que corresponde ao transporte microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a viscosidade, menor a velocidade em que o fluido se movimenta.

Em outras palavras, viscosidade é a medida da resistência de um fluido ao escoamento. Se colocarmos duas gotas, uma de água e outra de óleo, para que escorram em condições idênticas, a de água escoará mais rápido, pois sua viscosidade é menor do que a do óleo.

Os conceitos de viscosidade e densidade são comumente trocados, pois os aspectos físicos muitas vezes apresentam impressões incorretas sobre estas propriedades.

Óleos minerais e vegetais, em geral, são mais viscosos que a água, porém, menos densos do que ela, ou seja, apresentam maior resistência ao escoamento (maior viscosidade, perceptível ao tato) e possuem menos massa por unidade de volume (menor densidade).

Lubrificantes minerais e sintéticos

Os lubrificantes minerais têm como componente básico uma mistura de óleos derivados do petróleo. Já os sintéticos são misturas artificiais de produtos químicos, como hidrocarbonetos, ésteres e silicones, especialmente formulados para apresentar propriedades lubrificantes, além de outras requeridas pela utilização. Ambos necessitam de aditivação complementar para garantir as propriedades necessárias à lubrificação eficiente de motores e sistemas mecânicos.

Outras propriedades dos lubrificantes

  • Oleosidade: Capacidade do lubrificante de aderir à superfície metálica, sem a qual não haveria a formação da película indispensável à lubrificação.
  • Corrosão: O lubrificante protege as partes metálicas em contato contra a corrosão. Esta ação está diretamente relacionada à oleosidade. Óleos minerais, principalmente, podem possuir elementos contaminantes e sofrer oxidações que, com o tempo, formam ácidos orgânicos que os tornam corrosivos, principalmente para o chumbo e suas ligas.

 

  • Emulsão: Bolhas de gases aprisionados num lubrificante produzem o efeito indesejado de espuma. Óleos emulsionados facilitam a oxidação e apresentam menor eficiência de lubrificação. Para evitá-la são usados aditivos antiespumantes.

 

  • Detergência: Capacidade de dissolver depósitos que se formam no motor, impedido as aglomerações de causarem maiores danos.

 

  • Estabilidade: Resistência à oxidação, para evitar a formação de ácidos, vernizes e sedimentos.

Estas propriedades devem se manter sob as condições de uso do lubrificante, ou seja, altas temperaturas, pressões e exigências mecânicas.

Os lubrificantes são produtos desenvolvidos e fabricados por tecnologias sofisticadas, que evoluíram junto com a tecnologia do próprio automóvel. Sem estes líquidos viscosos e grudentos, os carros de hoje não poderiam existir. O alto desempenho destes veículos seria fatal para as partes móveis de contato, expostas sem proteção suficiente aos destrutivos efeitos de sua própria potência.


 

 

Carlos Roberto de Lana é engenheiro químico e professor.

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