Melhoradores do Índice de Viscosidade: aditivos essenciais

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Marcos Thadeu Lobo

Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional de Suporte Técnico em Produtos. E atualmente exerce a função de Consultor Técnico Sênior.

Melhoradores do Índice de Viscosidade – A viscosidade de um óleo lubrificante pode ser definida como a sua resistência ao escoamento e varia de forma direta com a temperatura.

Melhoradores do Índice de Viscosidade

Melhoradores do Índice de Viscosidade
Figuras 1/2 – A viscosidade de um óleo lubrificante: resistência ao escoamento e variação com a temperatura

 

 

Podemos definir, de forma simples, que o Índice de Viscosidade ( IV ) de um óleo lubrificante é um método comumente utilizado para se medir a variação da viscosidade de um fluido com relação à temperatura e quanto maior o Índice de Viscosidade ( IV ) menor será a variação relativa da viscosidade com a temperatura.

Melhoradores do Índice de Viscosidade

Melhoradores do Índice de Viscosidade ( MIVs ) são aditivos que procuram adequar   a viscosidade do óleo lubrificante à sua faixa de temperatura de serviço, sendo compostos por  moléculas poliméricas sensíveis à ação da temperatura. A baixas temperaturas, a cadeia molecular se contrai e não influi na viscosidade do óleo lubrificante. À medida que as temperaturas se elevam, a cadeia polimérica relaxa e reduz a taxa de variação da viscosidade do óleo lubrificante com a temperatura.

Melhoradores do Índice de Viscosidade

Com vistas a melhor explicar o comportamento das cadeias poliméricas que compõem os Melhoradores do Índice de Viscosidade ( MIVs ) podemos dizer que, quando contraídas, as moléculas se deslocam umas em relação às outras facilmente mas, quando expandidas, elas se prendem umas às outras e dificultam o escoamento do fluido lubrificante em que estão presentes.

Melhoradores do Índice de ViscosidadeFigura 4 – As moléculas poliméricas ao estender-se dificultam o escoamento do fluido

À medida que a temperatura se eleva a viscosidade dos óleos lubrificante diminui  e vice-versa sendo  a adição  de Melhoradores  de Índice de Viscosidade ( MIVs ) destinada a  diminuir a taxa na qual a viscosidade varia.

Melhoradores do Índice de ViscosidadeMelhoradores do Índice de ViscosidadeFiguras 5/6 – Os MIVs reduzem a taxa da variação da viscosidade com a temperatura

Os Melhoradores de Índice de Viscosidade ( MIVs ) são utilizados, primariamente, na formulação de óleos lubrificantes multi-graus para uso em motores de combustão interna 4T ( Ciclo Diesel/Ciclo Otto ), fluidos para uso em transmissões automáticas, fluidos para uso em sistemas de direção hidráulica, fluidos hidráulicos etc.

Os óleos lubrificantes formulados com Melhoradores de Índice de Viscosidade ( MIVs ) destinam-se, na maioria das vezes, ao uso em equipamentos móveis em função das grandes variações de temperatura de operação a que são submetidos os componentes móveis que equipam sistemas de acionamento nestes maquinários.

Figuras 7/8 – Óleo de cárter e transmissão automática: uso de MIVs na formulação

Nos  óleos  lubrificantes  para  uso em cárteres de motores  de combustão interna 4T ( Ciclo Diesel/Ciclo Otto )  é interessante que a  viscosidade à temperatura ambiente seja baixa para facilitar o recalque quando do acionamento do motor de partida.

Figuras 9/10 – MIVs:  rápida circulação do óleo lubrificante na partida do motor

Baixas viscosidades à temperatura ambiente permitirão que  o óleo lubrificante possa ser rapidamente recalcado pela bomba de óleo lubrificante através das galerias de óleo lubrificante, passando a lubrificar rapidamente os balancins, válvulas de admissão, válvulas de escapamento, árvore de comando de válvulas, varetas, tuchos, molas de válvulas etc.  tão logo se acione o sistema de ignição, principalmente,  às baixas temperaturas das manhãs e do inverno quando a temperatura do óleo lubrificante no cárter se encontra quase à temperatura ambiente.

Figuras 11/12 – Quanto mais rápida for a circulação do óleo lubrificante quando do início de operações, menor o desgaste das partes móveis

Por outro lado, é necessário que a viscosidade do óleo lubrificante seja adequada para que o filme lubrificante seja robusto o suficiente para  manter separadas as partes móveis dos motores de combustão interna 4T ( Ciclo Diesel/Ciclo Otto ) quando atingirem a temperatura de operação.

Figuras 13/14 – MIVs: filme de óleo lubrificante robusto à temperatura de operação

Podemos dizer, desta forma, que  o uso  dos  Melhoradores de Índice de Viscosidade (MIVs) em  óleos  lubrificantes  de  cárter foram grandemente responsáveis pelo  aumento  na  vida útil dos motores  de combustão interna 4T (Ciclo Diesel/Ciclo Otto).

Vamos tomar por exemplo um óleo lubrificante para uso em motor de combustão interna 4T ( Ciclo Diesel/Ciclo Otto ) com grau de viscosidade SAE 10W-40:

– Como a viscosidade à baixa temperatura será a de um óleo com grau de viscosidade SAE 10W, o referido óleo lubrificante possuirá adequada bombeabilidade visto a  temperatura do óleo lubrificante estar quase à temperatura ambiente quando da sua entrada em operação de forma a lubrificar rapidamente os componentes móveis, principalmente, nas baixas temperaturas das manhãs e do inverno

– O óleo lubrificante terá o grau de viscosidade SAE 40, mantendo filme de óleo mais espesso com vistas a separar as peças em movimento quando forem atingidas as elevadas temperatura de operação

Figuras 15/16 – MIVs permitiram o advento dos óleos lubrificantes multi-graus

Porém, o uso de Melhoradores de Índice de Viscosidade ( MIVs ) apresenta um  inconveniente: suscetibilidade ao cisalhamento mecânico.  À medida que o Melhorador de Índice de Viscosidade ( MIV ) sofre cisalhamento mecânico, vai perdendo a propriedade  de atuar como estabilizador de viscosidade com o aumento temperatura de serviço do óleo lubrificante.

Figuras 17/18 – MIVs são susceptíveis ao cisalhamento mecânico

 

Melhoradores de Índice de Viscosidade ( MIVs ) compostos por polímeros de elevado peso molecular tem melhores propriedades espessantes mas tendem a ter menor resistência ao cisalhamento mecânico enquanto que aqueles compostos por polímeros de menor peso molecular são mais resistentes ao cisalhamento mecânico mas apresentam menor efetividade na manutenção da viscosidade à medida que a  temperatura de operação do óleo lubrificante for aumentando necessitando, assim, serem adicionados em maior proporção na formulação do óleo lubrificante.

Melhoradores do Índice de ViscosidadeMelhoradores do Índice de ViscosidadeFiguras 19/20 – MIVs: divisores de água na lubrificação de maquinário

Em resumo podemos dizer que os Melhoradores de Índice de Viscosidade ( MIVs ) são grandemente responsáveis pela elevação da vida útil de componentes mecânicos lubrificados a óleo em variados tipos de maquinário e, sem o desenvolvimento desta eficaz tecnologia em lubrificação, os custos de manutenção seriam bastante maiores e a disponibilidade e vida útil em serviço substancialmente menores.

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