Fluidos, atrito, desgaste e lubrificação

1. Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia do Amazonas
Lubrificação e Manutenção Industrial - Prof. Alberto de Castro Monteiro – 7º período
TRIBOLOGIA E A CINEMÁTICA
Claudemir Reis de Oliveira, mat. 201016000170 13/03/2015
Manaus-Am
2015

2. Tribologia e Cinemática
Tribologia, que vem do grego Τριβο (Tribo -
esfregar) e Λογοσ (Logos – estudo ) é a ciência e
tecnologia que estuda a Atrito, o desgaste e a
lubrificação da interação de superfícies em movimento
relativo.
Cinemática, (do grego κινημα, movimento) é o ramo
da física que se ocupa da descrição dos movimentos dos
corpos, sem se preocupar com a análise de suas causas.

3. Aplicação:
Rolamentos Anéis de pistões Freios
Embreagem
Engrenagem

4. Fundamentos Tribologia
1. Atrito entre dois
corpos em movimentos.
Onde se aplica a cinemática.
2. O desgaste
como causa desde
fenômeno.
3. A lubrificação como
modo de reduzir esse
desgaste.

5. Tribossistema
• No estudo do atrito, desgaste e lubrificação percebe-se
que a resistência ao desgaste e a força ou coeficiente
de atrito não são dependentes apenas dos materiais
envolvidos e suas composições. Essas medidas são
afetadas também pelas condições dos ensaios,
condições do ambiente, rugosidade superficial,
presença de óxidos, lubrificantes ou abrasivos e tipo de
desgaste envolvido.
• Em decorrência é necessário especificar um sistema
bem definido de modo a delimitar o campo de validade
das propriedades tribológicas. A este sistema
atribuímos o nome de “Tribossistema” ou “Sistema
Tribológico”.
• Segundo Horst Czichos, criador das proposta de
tribossistema, a estrutura do mesmo consiste em
quatro elementos constituindo o sistema:
• 1.Corpo;
• 2.Contracorpo;
• 3.Meio Interfacial;
• 4.Ambiente.
4.Ambiente.
3.Meio
Interfacial
1
2

6. Tribossistema
O Contracorpo pode ser um sólido, líquido ou gasoso, ou
ainda uma mistura deles. Lubrificantes, camadas
adsorvidas, poeira, elementos sólidos em geral, um
líquido gás ou mistura deles, podem existir como
elementos interfaciais.
A ação dos elementos ou a interação entre eles varia
amplamente dependendo da estrutura do tribossistema.
Podem ocorrer entre esses elementos interações físicas e
químicas, resultando em destacamento de material da
superfície do Contracorpo e/ou da superfície do corpo
sólido. A formação desses detritos de desgaste é função
dos mecanismos de desgaste atuantes.

7. Tribossistema
Asperidades interagem:
adesão, deformação
Dissipação da energia nas junções das asperidades
Análise do perfil de uma superfície
Por exemplo: não importa quão lisa a superfície do metal
possa parecer. Um exame microscópico revela a
superfície irregular. As moléculas de óleo mantém as
superfícies se movendo mas separadas.

8. Tribossistema
Podemos definir o atrito como “um estado de aspereza ou
rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite a
troca de forças numa direção tangencial à região de
contato entre os sólidos”.
ATRITO
Existem, basicamente, dois tipos de atrito: o estático e o
cinético.
• Atrito estático - ocorre quando a força aplicada não é
suficiente para mover o objeto. Nesses casos, a força
aplicada é igualada pela força de atrito. A força de atrito
estático tem intensidade variável.
Atrito cinético – Acontece quando a força aplicada é maior
que a força de atrito de destaque. Nesses casos, o corpo
entrará em movimento, deixando portanto de ser estático,
e tornando-se cinético. Assim, dizemos que o atrito
cinético é o atrito que ocorre quando os corpos se
movimentam.

9. Tribossistema
DESGASTE
 Desgaste é a perda progressiva de material devida ao
movimento relativo entre a superfície e a substância
com a qual entra em contato . Está relacionado com
interações entre as superfícies e, mais
especificamente, a remoção e a deformação do
material sobre uma superfície como resultado da ação
mecânica da superfície oposta. A necessidade de
movimento relativo entre as duas superfícies de
contato e mecânica inicial entre asperezas é uma
importante distinção entre desgaste mecânico em
comparação com outros processos com resultados
semelhantes.
 Quando a classificação se baseia em analogias com a
terminologia da resistência de materiais, isto é o
desgaste sendo classificado conforme o tipo de ação
tribológica, é possível distinguir vários tipos de
desgaste, de acordo com a ação tribológica
(especialmente a cinemática) e a estrutura do
sistema..

10. Tribossistema
Serão abordados 5 tipos de partículas de desgastes específicos:
• Desgaste de Abrasão, “Cutting Wear”
• Desgaste provocado pela Fricção, “ Rubbing Wear”
• Desgaste por Fadiga, “Fatigue”
• Deslizamento Severo, “Severe sliding”
• Reações Triboquímicas.

11. Tribossistema
• Desgaste de Abrasão, “Cutting Wear”
O desgaste por abrasão é amplamente encontrado na
indústria em peças com movimentos rotativos. Esse tipo
de desgaste acontece quando há uma remoção de
material da superfície devido a partículas duras que
estão entre as superfícies que estão em movimentos
relativo. Exemplos desse tipo de desgaste são
encontrados em mancais, luvas de bombas, sedes de
rolamentos.

12. Tribossistema
É o desgaste provocado entre duas superfícies metálicas
em contato direto, que deslizam, rolam ou se
esfregam entre si.
De acordo com a norma DIN 50821, a condição de
atrito(fricção) existente em um sistema tribológico é
caracterizada do seguinte modo:
- Atrito sólido –
- Atrito marginal –
- Atrito misto –
- Atrito fluido(hidrostático, hidrodinâmico, elasto-
hidrodinâmico).
Obs.: Como resultado do atrito, uma parte da energia
introduzida no sistema tribológico para produzir movimento é
convertida em outras formas de energia, principalmente
calor. A energia de atrito convertida no interior das
superfícies de contato, se distribui entre os elementos do
sistema tribológico aumentando a “temperatura média” e a
“temperatura interfacial”.

13. Tribossistema
Nos fenômenos de falha por fadiga, a primeira distinção
a ser feita é entre a fadiga dita convencional, que está
relacionada a tensões cíclicas distribuídas em grandes
parcelas das áreas dos corpos envolvidos e a fadiga de
contato, que está associada a esforços cíclicos,
compressivos e concentrados.
Embora a fadiga de contato esteja associada a contatos
de rolamento e de impacto, ela também pode ocorrer
em contatos de deslizamento.
Elementos de máquinas sujeitos a este tipo de falha
incluem pistas de mancais de rolamento,
cames/seguidores, engrenagens, cilindros de laminação
e trilhos/rodas ferroviárias.

14. Tribossistema
Os mecanismos do desgaste e atrito que ocorrem durante
o desgaste por deslizamento, bem como, a força na qual
ocorre a transição do desgaste moderado para severo,
são influenciados pela força aplicada, rugosidade,
temperatura e umidade, sendo estas variáveis mais
frequentemente estudadas. Entretanto, a avaliação da
remoção de debris da superfície de deslizamento e a
influência do óleo com aditivo lubrificante (e.g. Ácido
Esteárico C18H32O2) ainda não foram estudados de
forma a entender os mecanismos e a força na qual ocorre
a transição de desgaste moderada para severo no
deslizamento.

15. Tribossistema
REAÇÃO TRIBOQUÍMICA
Este tipo de desgaste pode ser caracterizado
pelo contato com atrito entre duas superfícies sólidas
que reagem com o meio. O meio corrosivo pode ser
gasoso ou líquido.
O processo de desgaste acontece por remoção e
formação contínua de camadas reativas com a superfície
de contato. Na presença de oxigênio atmosférico, os
detritos de desgaste consistem basicamente de óxidos
que foram formados na superfície e removidos por atrito.
A figura abaixo mostra sistemas tribológicos cuja
predominância do mecanismo de desgaste é por reação
triboquímicas.

16. Tribossistema

17. Tribossistema
LUBRIFICAÇÃO
Dados históricos confirmam que há mais de 1000 anos AC
o homem já utilizava processos de diminuição de atrito
sem naturalmente conhecer esses princípios que hoje são
conhecidos por lubrificação.
Embora não muito à vista, pois sua região de trabalho
geralmente é escondida entre as engrenagens de um
equipamento, a lubrificação desenvolve uma importante
função em qualquer máquina.
É difícil deixar de relacionar a ideia de lubrificação ao
petróleo, isso porque são as suas substâncias derivadas
as mais frequentemente empregadas na formulação de
óleos lubrificantes.

18. Tribossistema
Algumas maneiras de reduzir o atrito entre as
superfícies.
Lubrificação anti-desgaste e aditivos de lubricidade
reduzem a ação da “soldagem” e o rasgamento,
promovendo uma baixa resistência ao cisalhamento do
filme entre as duas superfícies. A baixa resistência ao
cisalhamento do filme permite o escorregamento entre
as asperidades uma passando sobre a outra sem
sulcamento e sem aumento significativo da temperatura
que causaria uma ação de “soldagem” a ponto.
Filme de baixa resistência ao
cisalhamento
Superfícies separadas com
um filme líquido (óleo)
Aditivos de extrema pressão também previnem a ação de
solda e rasgamento pela “modificação química”. da
superfície.
Outra maneira de reduzir a interação entre as superfícies
é separar as duas superfícies de escorregamento. O
lubrificante separa esses “montes e vales”, similar à
hidroplanagem em autoestrada, reduzindo a área de
contato de contato e reduzindo o atrito.

19. Tribossistema
Bibliografia:
Carreteiro, Ronald P. (Ronald P),
Lubrificantes e lubrificação industrial- Rio
Janeiro: Interciência: IBP, 2006
E a mais de 50 sites onde foram colhidos imagens
e conceitos. A onde estão a base das informações
contida neste trabalho.
FIM