Reologia de Graxas Lubrificantes

Revista Lubes em Foco edição 98

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por: Leticia Lazaro

A reologia estuda propriedades como viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matéria. Para que o escoamento ocorra, é necessário haver uma força no sentido do escoamento. Esta força dividida pela área na qual esta força é aplicada é chamada de tensão de cisalhamento.
Na figura 1 identificamos a tensão de cisalhamento como sendo a força F dividida pela área. No caso de líquidos, eles não resistem à aplicação desta força e se deformam rapidamente, escoando. Esse escoamento está relacionado à viscosidade do fluido que é a resistência interna dele ao escoamento. Quanto maior a viscosidade, maior será a tensão de cisalhamento necessária para que o escoamento ocorra. Nos fluidos Newtonianos, como os óleos lubrificantes em geral, esta tensão é proporcional à deformação (taxa de cisalhamento).

Além dos fluidos Newtonianos, existem outras classificações reológicas (Figura 2) como:

• Plástico de Bingham – necessitam de uma tensão de cisalhamento inicial para começar a fluir. Quando atingem esta tensão, se comportam como um fluido Newtoniano (exemplo cosméticos a base de gel)
• Fluido pseudoplástico – conforme a tensão de cisalhamento aumenta, a viscosidade diminui e o fluido flui mais facilmente (exemplo ketchup)
• Fluido dilatante – conforme a tensão de cisalhamento aumenta, a viscosidade aumenta e o fluido tem mais dificuldade para fluir (exemplo amido de milho com água)

Os óleos lubrificantes apresentam um comportamento Newtoniano nas temperaturas usuais de aplicação. Entretanto, a baixas temperaturas e/ou com o uso de Melhoradores de Índice de Viscosidade (aditivos a base de polímeros) há a necessidade de se utilizar outras formas de avaliar o escoamento destes óleos porque o eles não se comportam mais como newtonianos.
A viscosidade Brookfield (ASTM D2983 ou ABNT NBR 14541) e CCS (simulador de partida a frio em português – ASTM D 5293 ou ABNT NBR 14173) são ensaios adotados para melhor prever o desempenho destes óleos em motores a combustão em temperaturas mais baixas. Estas duas propriedades são medidas em reômetros e em condições nas quais o óleo não se comporta como fluido Newtoniano. Por este motivo, estas viscosidades são chamadas de viscosidade aparente porque ela varia com as condições do teste, especialmente com a tensão de cisalhamento. Lembrando que os fluidos Newtonianos apresentam viscosidade constante com a variação desta tensão.

Graxas não são fluidos Newtonianos

As graxas são uma mistura de óleos lubrificantes com espessantes e não se comportam em nenhuma condição como fluidos Newtonianos. Elas se comportam como fluido pseudoplástico que necessita de uma tensão de cisalhamento mínima para fluir. Isto significa que, se a tensão for inferior à tensão mínima necessária para o fluxo, a graxa se comporta como um sólido e não escoa. Quando a tensão supera esta tensão mínima, a graxa flui e, conforme a tensão aumenta, ela flui mais facilmente (viscosidade ou resistência ao fluxo diminui).

O estudo deste comportamento através de reologia fornece mais informações sobre como a graxa funciona, por exemplo em um rolamento, do que a penetração trabalhada, ensaio mais comum para caracterizar a consistência das graxas.
Outra propriedade que pode ser avaliada através da reologia é a capacidade da graxa de recompor sua estrutura original quando a tensão que a faz fluir cessa, por exemplo, quando o rolamento para de girar. Esta capacidade de recuperação é fundamental para que a graxa lubrifique adequadamente o equipamento.
A penetração super trabalhada ajuda e identificar a resistência da estrutura da graxa ao trabalho. Ela diferencia como os produtos suportam o trabalho ou não de uma forma mais qualitativa. A reologia consegue determinar as condições limítrofes nas quais determinada graxa recupera sua estrutura inicial ou não.

A reologia de graxas como ferramenta

A evolução da importância deste tema é percebida pelo fato de já existirem normas que descrevem a metodologia para medir estas propriedades, padronizando-as. A ISO (International Organization for Standardization) publicou em 2025 duas normas referentes a reologia de graxas lubrificantes. Uma das delas estabelece correlação entre as propriedades reológicas e a consistência de uma graxa.
A reologia de graxas ainda é uma ferramenta que está sendo mais adotada no ambiente de pesquisa, mas é muito promissora para ser adotada no futuro como limite de especificação, por exemplo.
Nos próximos artigos este tema será mais aprofundado, definindo as propriedades reológicas mais importantes, como elas são medidas, os tipos de reômetros utilizados etc.
Acompanhe as próximas edições da revista Lubes em Foco para entender melhor sobre reologia de graxas. Até lá!