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  1. 1. R Fundamentos de Lubrificação Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  2. 2. Fundamentos de Lubrificação RIntrodução O objetivo desta apostila é ressaltar a importância dos lubrificantes para o bom desempenho dos veículos e máquinas, assim como apresentar as novas especificações dos lubrificantes, visando sua correta aplicação, contri- buindo para o aumento da vida útil das peças que o utilizam. Além disso, oferecer uma melhor familiarização para os profissionais envolvidos com a área de manutenção em relação aos aspectos básicos da lubrificação das máqui- nas e equipamentos utilizados nos diversos segmentos automotivos e industriais, permitindo uma compreensão melhor das funções importantes dos atuais lubrificantes. Este material foi elaborado pelo Departamento de Tecnologia da Texaco Brasil LTDA. e não pode ser reproduzido, integralmente ou parcialmente, sem autorização prévia do mesmo. Emissão: Junho de 2005Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 1
  3. 3. R Fundamentos de LubrificaçãoÍndice1 PETRÓLEO .................................................................................................................................................... 5 1.1 Origem do petróleo ........................................................................................................................... 5 1.2 Composição química do petróleo ....................................................................................................... 52 ÓLEOS BÁSICOS ............................................................................................................................................ 6 2.1 Descrição .......................................................................................................................................... 6 2.2 Processo de produção de óleos básicos ............................................................................................... 6 2.3 Propriedades dos grupos de básicos .................................................................................................... 7 2.4 Dúvida freqüente sobre básicos: Os óleos básicos do grupo III são sintéticos? ....................................... 83 ADITIVOS ..................................................................................................................................................... 9 3.1 Anticorrosivos .................................................................................................................................... 9 3.2 Antidesgaste ..................................................................................................................................... 9 3.3 Antiespumante .................................................................................................................................. 9 3.4 Antioxidantes .................................................................................................................................... 9 3.5 Detergentes ...................................................................................................................................... 9 3.6 Dispersantes ...................................................................................................................................... 9 3.7 Extrema Pressão ................................................................................................................................ 9 3.7.1 Four Ball ..................................................................................................................................... 10 3.7.2 Timken ...................................................................................................................................... 11 3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade ............................................................................................ 12 3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez .................................................................................................... 12 3.10 Modificadores de atrito .................................................................................................................... 12 3.11 Outros aditivos ................................................................................................................................. 124 ÓLEOS LUBRIFICANTES ................................................................................................................................. 13 4.1 Produção de lubrificantes ................................................................................................................. 13 4.2 Propriedades dos óleos lubrificantes ................................................................................................. 13 4.2.1 Viscosidade ................................................................................................................................ 13 4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) ........................................................................................................... 14 4.2.3 Ponto de fluidez ......................................................................................................................... 14 4.2.4 Ponto de fulgor .......................................................................................................................... 15 4.2.5 Cor ............................................................................................................................................ 15 4.2.6 Densidade .................................................................................................................................. 16 4.2.7 Outras propriedades ................................................................................................................... 165 SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DE VISCOSIDADE .............................................................................................. 17 5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor .............................................. 17 5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial .................. 1 92 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  4. 4. Fundamentos de Lubrificação R 5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais ..................................................... 20 5.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais ................................................ 20 5.5 Outras classificações de viscosidade .................................................................................................. 216 CLASSIFICAÇÕES DE DESEMPENHO ............................................................................................................... 22 6.1 Classificações americanas ................................................................................................................. 22 6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina ....................................................................... 22 6.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina ................................................................... 23 6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel ........................................................................... 24 6.1.4 Programa de certificação da API .................................................................................................. 25 6.2 Classificações Européias ................................................................................................................... 26 6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve ................................................ 26 6.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado ............................................................ 27 6.3 Classificações de fabricantes automotivos ......................................................................................... 30 6.3.1 Ford ........................................................................................................................................... 30 6.3.2 Mercedes ................................................................................................................................... 30 6.3.3 Volkswagen ................................................................................................................................ 31 6.3.4 Volvo ......................................................................................................................................... 31 6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar ...................................................................... 32 6.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água ................................................................. 32 6.6 Classificação API para óleos de transmissões manuais e eixos ............................................................. 33 6.7 Classificações de óleos de transmissões automáticas ......................................................................... 34 6.7.1 Dexron (GM) .............................................................................................................................. 34 6.7.2 Allison ........................................................................................................................................ 34 6.7.3 Caterpillar .................................................................................................................................. 35 6.7.4 ZF .............................................................................................................................................. 35 6.7.5 Classificações de fluidos para freios ............................................................................................. 36 6.8 Classificação AGMA ......................................................................................................................... 37 6.9 Especificações DIN para óleos industriais ........................................................................................... 38 6.10 Classificações de fabricantes industriais ............................................................................................. 427 GRAXAS LUBRIFICANTES ............................................................................................................................... 44 7.1 Definição ........................................................................................................................................ 44 7.2 Aplicação de Graxa .......................................................................................................................... 44 7.3 Fabricação ....................................................................................................................................... 44 7.4 Tipos de Graxas ............................................................................................................................... 45 7.4.1 Tabela de compatibilidade de graxas ........................................................................................... 47 7.5 Propriedades ................................................................................................................................... 48 7.5.1 Consistência ............................................................................................................................... 48 7.5.2 Ponto de gota ............................................................................................................................. 50 7.5.3 Bombeabilidade ......................................................................................................................... 50 7.6 Classificação para graxas .................................................................................................................. 52 7.6.1 Sistema de classificação de graxas da NLGI .................................................................................. 52 7.6.2 Especificações DIN para graxas .................................................................................................... 53Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 3
  5. 5. R Fundamentos de Lubrificação8 MÓDULO AUTOMOTIVO .............................................................................................................................. 55 8.1 Motores a gasolina, álcool e Gás Natural ........................................................................................... 55 8.2 Motores diesel ................................................................................................................................. 56 8.3 Transmissões Manuais ...................................................................................................................... 58 8.4 Transmissões Automáticas ................................................................................................................ 58 8.5 Diferenciais Convencionais .............................................................................................................. 59 8.6 Diferenciais Autoblocantes ............................................................................................................... 60 8.7 Direções Hidráulicas ........................................................................................................................ 60 8.8 Sistemas de Freio ............................................................................................................................ 61 8.9 Sistema de Arrefecimento ............................................................................................................... 63 8.9.1 Aplicação ................................................................................................................................... 63 8.9.2 Tipos de inibidores / Vantagens do inibidor do tipo carboxilato ..................................................... 63 8.10 Graxas Automotivas ......................................................................................................................... 64 8.10.1 Cubos de roda ............................................................................................................................ 64 8.10.2 Suspensão .................................................................................................................................. 64 8.10.3 Quinta Roda ............................................................................................................................... 649 MÓDULO INDUSTRIAL .................................................................................................................................. 65 9.1 Compressores ................................................................................................................................. 65 9.2 Compressores de ar ......................................................................................................................... 65 9.3 Compressores de refrigeração .......................................................................................................... 66 9.4 Compressores para Gases Industriais ................................................................................................. 66 9.5 Redutores ........................................................................................................................................ 66 9.5.1 Tipos de lubrificantes para redutores ........................................................................................... 67 9.6 Sistema Hidráulico ........................................................................................................................... 68 9.6.1 Tipos de lubrificantes para sistemas hidráulicos ............................................................................ 68 9.7 Graxas Industriais ............................................................................................................................. 6910 GLOSSÁRIO ................................................................................................................................................ 704 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  6. 6. Fundamentos de Lubrificação R1 Petróleo1.1 Origem do petróleo Pela teoria orgânica, o petróleo, tal como é encontrado hoje na natureza, resultou da matéria orgânica depositada em conjunto com partículas rochosas durante a formação das rochas sedimentares milhões de anos atrás.1.2 Composição química do petróleo O petróleo é constituído quase inteiramente por carbono e hidrogênio em várias combinações químicas (hidrocar- bonetos). Dependendo dos tipos de hidrocarbonetos predominantes em sua composição, o petróleo pode ser classificado em base parafínica e base naftênica. No caso de não haver predominância de um tipo de composto sobre o outro, o petróleo é classificado como base mista. Certas características físico-químicas do petróleo, como fluidez, cor e odor, podem variar em função de sua composição e do local extraído. A figura abaixo classifica os derivados de petróleo, de acordo com o número de carbonos. Número de hidrocarbonetos 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 C1 - C5 Gases C5 - C11 Gasolina C11 - C15 Querosene C20 - C40 Diesel C22 - C48 Óleos básicos minerais C40 + Combustíveis pesados Figura 1.1Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 5
  7. 7. R Fundamentos de Lubrificação2 Óleos básicos2.1 Descrição Nas refinarias, o petróleo é processado e uma grande quantidade de subprodutos é obtida. Algumas das refinarias possuem unidades especiais para tratamento e processamento destes subprodutos que depois de tratados serão denominados “óleos básicos”. Os óleos básicos são a matéria-prima principal para a produção dos diversos tipos de lubrificantes. Os básicos obtidos do petróleo são classificados conforme abaixo: Algumas Tipo Ligação Aplicações CH3 CH3 Extensores e Óleos emolientes na Básicos CH3 indústria de Aromáticos borracha. H 3C CH3 Óleos para transformadores, Óleos compressores de Básicos refrigeração e Nafténicos compressores de ar. CH3 Óleos de motor, Óleos óleos hidráulicos Básicos H 3C CH3 e óleos de Parafínicos engrenagens. CH3 CH3 Figura 2.12.2 Processo de produção de óleos básicos O tratamento dos básicos está em constante evolução, com o objetivo de melhorar suas propriedades e diferenciar os mesmos comercialmente. Na figura 3, uma visão simplificada de como os diferentes grupos de básicos são obtidos e quais são processos que afetam diretamente as suas propriedades físico-químicas finais.6 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  8. 8. Fundamentos de Lubrificação R GLP = Processos = Produtos Nafta Gasolina Extração Desparafinação Extração Grupo I Hidrotratamento Óleo Mineral por Solvente por Solvente por Solvente Torre de Convencional Destilação a Querosene Vácuo Grupo II Hidrocraquamento Óleo Mineral não Diesel de Baixa Temperatura Convencional Desparafinação Catalítica Hidroacabamento Lubrificante Grupo III Destilado e Hidrocraquamento Óleo Mineral não Petróleo Gás-Óleo de Alta Temperatura Convencional Combustíveis Pesados Craqueamento Grupo IV Eteno Síntese Deceno Polimerização da Nafta Sintéticos (PAO) Gás Natural Reação Fischer - Tropsch Hidroprocessamento Desparafinação Catalítica Óleo Básico GTL Figura 2.22.3 Propriedades dos grupos de básicos Para permitir que os diferentes grupos de básicos possam ser comparáveis comercialmente e substituíveis no processo de produção de lubrificantes, os óleos básicos foram classificados em grupos que levam em considera- ção as propriedades abaixo: • Índice de viscosidade (I.V.) • Percentual de saturados • Teor de enxofre Estas propriedades serão vistas mais adiante nesta apostila e também estão detalhadas no glossário. Algumas das especificações mais modernas de óleos de motor e de transmissão têm limites tão severos que o uso de básicos de maior qualidade passa a ser obrigatório. Os básicos de melhor qualidade também possuem melhores características de Ponto de fluidez, Resistência à oxidação e Volatilidade.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 7
  9. 9. R Fundamentos de Lubrificação Enxofre, Saturados, % Grupo I.V. % peso volume I > 0,03 e/ou < 90 80-119 II < 0,03 e > 90 80-119 III < 0,03 e > 90 > 120 IV Todas polialfaolefinas (PAOs) V Todos os básicos não incluídos nos grupos de I a IV (Nafténicos e sintéticos não PAOs) VI Poli-interna-olefinas (PIOs) Figura 2.32.4 Dúvida freqüente sobre básicos: os óleos básicos do grupo III são sintéticos? Segundo o parecer da Corte de Apelação Americana de 1999 (National Appeals Division - NAD), os óleos dos grupos III podem ser chamados de sintéticos. Isto é válido para todo o mundo, exceto Alemanha. A Chevron, por exemplo, faz uso do termo “formulado com ISOSYN” para diversos produtos fabricados nos EUA com básicos do grupo III, como indicação de uso de básico de melhor qualidade.8 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  10. 10. Fundamentos de Lubrificação R3 Aditivos Os aditivos são compostos químicos que melhoram ou atribuem propriedades aos óleos básicos que serão usados na fabricação de lubrificantes e graxas. Esses aditivos químicos têm diferentes funções e normalmente pertencem a uma das categorias descritas abaixo.3.1 Anticorrosivos Estes aditivos protegem as superfícies metálicas lubrificadas do ataque químico pela água ou outros contaminantes.3.2 Antidesgaste Estes aditivos formam um filme protetor nas superfícies metálicas, evitando o rompimento da película lubrifican- te, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. A formação deste filme ocorre a temperaturas pontuais de até 300°C.3.3 Antiespumantes Têm a propriedade de fazer com que esta espuma formada na circulação normal do óleo se desfaça o mais rápido possível.3.4 Antioxidantes Têm a propriedade de aumentar a resistência à oxidação do óleo. Retardam a reação com o oxigênio presente no ar, evitando a formação de ácidos e borras e, conseqüentemente, prolongando a vida útil do óleo. Evitando a oxidação, minimizam o aumento da viscosidade e o espessamento do óleo.3.5 Detergentes Têm a propriedade de manter limpas as partes do motor. Também têm basicidade para neutralizar os ácidos formados durante a combustão.3.6 Dispersantes Têm a propriedade de impedir a formação de depósitos de produtos de combustão (fuligem) e oxidação (borra) nas superfícies metálicas de um motor, mantendo estes produtos indesejáveis em suspensão de modo que sejam facilmente retidos nos filtros ou removidos quando da troca do óleo.3.7 Extrema Pressão Estes aditivos reagem com o metal das superfícies sob pressão superficial muito elevada, formando um compos- to químico que reduz o atrito entre as peças. Minimizam o contato direto entre as partes, evitando o rompimento da película lubrificante, quando o óleo é submetido a cargas elevadas. Esta reação se dá a temperaturas pontuais elevadas (cerca de 500°C). Estes aditivos são comumente utilizados em lubrificantes de engrenagens automoti- vas e industriais e também em graxas.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 9
  11. 11. R Fundamentos de Lubrificação Existem dois ensaios principais para avaliar a capacidade de um óleo lubrificante de suportar cargas elevadas em serviço. A capacidade EP de um óleo depende quase que integralmente dos aditivos de Extrema Pressão adicio- nados ao produto.3.7.1 Four Ball O método Four Ball ASTM D-2783 é um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante, utilizando uma esfera de aço que gira na parte superior a 1760 rpm sobre 3 outras esferas que estão imóveis em uma cuba de teste recoberta com o óleo. Os testes são feitos aumentando a carga até ocorrer a soldagem. A esfera de cima gira a 1.800 RPM Amostra do Lubrificante Força da Carga Figura 3.1 a O método Four Ball ASTM D-4172 é um ensaio que avalia as propriedades antidesgastes do lubrificante, seme- lhante ao ASTM D-2783, porém, neste caso, após o ensaio, mede-se o diâmetro das escariações sofridas pelas esferas, em mm. o teste é concluído quando ocorre a solda Figura 3.1 b10 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  12. 12. Fundamentos de Lubrificação R os diâmetros das marcas de desgastes são medidos horizontalmente e verticalmente Figura 3.1 c Para graxas os ensaios são ligeiramente diferentes e são, portanto, definidos por outros métodos: • O método Four Ball ASTM D-2596 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa até ocorrer a soldagem. • O método Four Ball ASTM D-2266 avalia as propriedades de antidesgaste da graxa, medindo o diâmetro das escariações.3.7.2 Timken Este teste para óleos lubrificantes é feito sob o método ASTM D-2782. É um ensaio que avalia as propriedades de extrema pressão do lubrificante. Um anel de aço gira contra um bloco de aço. São colocados pesos (libras), fazendo com que o anel exerça pressão sobre o bloco que está imóvel. Ao final, avalia-se o bloco, ou seja, se a aditivação presente no óleo não se rom- peu, danificando o bloco. O detalhe mostra como o copo de teste fricciona de encontro ao bloco de teste Figura 3.2Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 11
  13. 13. R Fundamentos de Lubrificação Para graxas o ensaio é ligeiramente diferente e, portanto, definido por outro método: • O método Timken ASTM D-2509 avalia as propriedades de extrema pressão da graxa, observando os danos causados no bloco de teste.3.8 Melhoradores do Índice de Viscosidade Têm a função de reduzir a tendência dos óleos lubrificantes variarem a sua viscosidade com a variação da temperatura.3.9 Rebaixadores do Ponto de Fluidez Melhoram a fluidez dos óleos quando submetidos a baixas temperaturas, evitando a formação de cristais que restringem o fluxo dos mesmos.3.10 Modificadores de Atrito Os aditivos modificadores de atrito reduzem a energia necessária para deslizar partes móveis entre si, formando uma película que se rompe com o movimento, mas que se recompõe automaticamente. São empregados em óleos de motores (para aumento de eficiência), em sistemas de freio úmido, direções hidráulicas e diferenciais autoblocantes (para diminuição de ruídos), em transmissões automáticas (para melhorar o acionamento das embreagens e engrenagens) e também em graxas para Juntas Homocinéticas (para o aumento de eficiência). Podem ser substâncias orgânicas (teflon), inorgânicas (grafite, bissulfeto de molibdênio) ou organometálicas (a base de molibdênio ou boro).3.11 Outros Aditivos Além destes tipos de aditivos, existem vários outros de uso corrente como corantes, agentes de adesi- vidade, etc.12 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  14. 14. Fundamentos de Lubrificação R4 Óleos lubrificantes4.1 Produção de lubrificantes Os óleos lubrificantes apresentam certas características próprias que lhes são conferidas pela sua composição química (resultante do petróleo bruto), pelo tipo de refino, pelos tratamentos adicionais realizados e pelos aditivos utilizados. Abaixo esquema simplificado da produção de óleos lubrificantes: Óleo Básico 1 Misturador em Linha Óleo Óleo Básico 2 ou Lubrificante Tacho de Mistura Aditivos = Componentes = Processo = Produto Figura 4.14.2 Propriedades dos óleos lubrificantes4.2.1 Viscosidade A viscosidade é a resistência ao movimento (fluxo) que um fluido apresenta a uma determinada temperatura. O método de medição mais empregado atualmente é o de viscosidade cinemática. Neste método, é medido o tempo que um volume de líquido gasta para fluir (sob ação da gravidade) entre dois pontos de um tubo de vidro capilar calibrado. A unidade de viscosidade cinemática é expressa em centistokes (cSt) ou em mm2/s, conforme o sistema métrico internacional.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 13
  15. 15. R Fundamentos de Lubrificação Tubo de Viscosidade Cinemática Sucção do fluido até a marca do início Marca do início Marca do fim Seção capilar Segundos Figura 4.2 Outros métodos de cálculo de viscosidade cinemática ainda muito citados em manuais e literatura técnica em geral são SSU (Saybolt Segundo Universal) e Engler. A viscosidade é uma das propriedades mais importantes a serem consideradas na seleção de um lubrificante, pois este deve ser suficientemente viscoso para manter uma película protetora entre as peças em movimento relati- vo, e também não ser tão viscoso que ofereça resistência excessiva ao movimento entre as peças.4.2.2 Índice de Viscosidade (IV) É um número empírico que expressa a taxa de variação da viscosidade com a variação da temperatura. Quanto mais alto o IV de um óleo lubrificante, menor é a variação de sua viscosidade ao se variar a temperatura. De um modo geral, os óleos parafínicos possuem um IV maior que os óleos naftênicos. (Veja mais detalhes no glossário)4.2.3 Ponto de fluidez É a menor temperatura em que um óleo flui livremente, sob condições preestabelecidas de ensaio. Esta carac- terística é bastante variável, e depende de diversos fatores como: origem do óleo cru, tipo de óleo e processo de fabricação. (Veja mais detalhes no glossário)14 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  16. 16. Fundamentos de Lubrificação R4.2.4 Ponto de fulgor É a menor temperatura na qual um óleo desprende vapores que, em presença do ar, provocam um lampejo ao aproximar-se de uma pequena chama da superfície do óleo. Este ensaio permite estabelecer a máxima tempe- ratura de utilização de um produto, evitando riscos de incêndio e/ou explosão.4.2.5 Cor Dentre vários métodos empregados para a determinação de cor, o mais usual é o ASTM - 1500. Neste método, uma amostra líquida é colocada no recipiente de teste e, utilizando uma fonte de luz, esta amostra é comparada com discos de vidro colorido, que variam em valor de 0,5 a 8,0. Quando não é encontrada uma equivalência exata e a cor da amostra fica entre duas cores padrão, relata-se a mais alta. Assim, um óleo que tenha a cor entre 2,5 e 3,0 será reportado L3,0. A cor dos óleos não tem relação direta com as características lubrificantes e nem com a viscosidade, um óleo mais claro não é necessariamente menos viscoso. Qual a importância da cor em um lubrificante? 1) Identificação de vazamentos. Por esta razão muitas vezes são adicionados corantes nos óleos para facilitar a identificação dos mesmos. 2) Atrativo comercial. Óleos mais claros ou coloridos artificialmente podem dar uma idéia de produtos de maior qualidade. 3) Facilitar a visualização das peças (nos casos de produtos para usinagem). 4) Não interferir na cor do produto final quando o óleo fizer parte da composição do mesmo. A tabela a seguir é apenas uma referência de cores para uso didático, não pode ser utilizada como padrão de cores. Color Conversion Table (ASTM D 1500) Figura 4.3Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 15
  17. 17. R Fundamentos de Lubrificação4.2.6 Densidade É a relação entre o peso do volume do óleo medido a uma determinada temperatura e o peso de igual volume de água destilada. Também é conhecida como massa específica. A maior parte dos produtos líquidos de petróleo são manipulados e vendidos por volume, porém, em alguns casos, é necessário conhecer o peso do produto. Conhecendo-se a densidade, é possível converter volume para peso e vice-versa.4.2.7 Outras propriedades Além das propriedades detalhadas acima, existem outras como: • Ponto de anilina • Volatilidade • Ponto de inflamação • Ponto de congelamento16 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  18. 18. Fundamentos de Lubrificação R5 Sistemas de classificação de viscosidade Existem várias classificações de viscosidade para óleos lubrificantes. Para escolher o óleo adequado, o usuário deve levar em consideração a viscosidade correta do óleo para cada aplicação.5.1 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J300 para Óleos de Motor A SAE desenvolveu a Classificação de Viscosidade para Óleos de Motor SAE J300, que tem sido modificada com o passar dos anos e estabelece 11 diferentes graus de viscosidade do óleo de motor, conforme tabela abaixo. Classificação de viscosidade para óleos de motor SAE J300 Janeiro 2001a Viscosidades a Baixas Temperaturas Viscosidades a Altas Temperaturas Grau de Viscosidaded Viscosidade Viscosidade Viscosidade Viscosidadee (cSt a 1000C) SAE máximab (cP) máximac (cP) (cP a 1500C) Mínimo Máximo 0W 6.200 até -350C 60.000 até -400C 3,8 - 5W 6.600 até -300C 60.000 até -350C 3,8 - 0 0 10W 7.000 até -25 C 60.000 até -30 C 4,1 - 15W 7.000 até -200C 60.000 até -250C 5,6 - 20W 9.500 até -150C 60.000 até -200C 5,6 - 25W 13.000 até -100C 60.000 até -150C 9,3 - 20 - - 5,6 < 9,3 2,6 30 - - 9,3 < 12,5 2,9 40 - - 12,5 < 16,3 2,9f 40 - - 12,5 < 16,3 3,7g 50 - - 16,3 < 21,9 3,7 60 - - 21,9 < 26,1 3,7 Reimpresso com a permissão da SAE J300 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc. a) 1cP = 1m Pa. s; 1cST = 1 mm2/s b) Viscosidade aparente utilizando o Simulador de partida a frio (CCS) - Método ASTM D 5293. c) Viscosidade aparente utilizando o Viscosímetro rotativo (MRV) - Método ASTM D 4684. d) Viscosidade cinemática utilizando Viscosímetro capilar - Método ASTM D 445. e) Viscosidade após cisalhamento de 10-6s, e temperatura de 150ºC utilizando o Viscosímetro simulador de rolamento selado - Método ASTM D 4683. f ) Para óleos SAE 0W40, 5W40 e 10W40. g) Para óleos SAE 15W40, 20W40, 25W40 e 40. Figura 5.1Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 17
  19. 19. R Fundamentos de Lubrificação O desenvolvimento dos aditivos melhoradores de índice de viscosidade possibilitou a fabricação dos óleos de múltipla graduação. Esses óleos também chamados de multiviscosos ou multigraus, como o SAE 5W-30 e SAE 15W-40, são largamente usados porque são fluidos o bastante em baixas temperaturas, para permitir uma partida mais fácil do motor, e suficientemente espessos a altas temperaturas, para terem um desempenho satisfatório. No gráfico a seguir, podemos observar o comportamento da viscosidade de um óleo multigrau comparado com óleos monograus. Gráfico comparativo entre óleos monograus e multigraus 1000 SAE 40 Viscosidade Cinemática (cSt) 100 SAE 30 SAE 10W SAE 15W40 10 1 10 40 70 100 Temperatura (ºC) Figura 5.2 Com a ajuda do gráfico, torna-se simples concluir porque um motor trabalha melhor com um óleo multigrau do que com um monograu. • A viscosidade em baixa temperatura (por exemplo, 5W ou 10W) indica a rapidez com que um motor fará a partida no inverno e a facilidade com que o óleo fluirá para lubrificar as peças críticas do motor em baixa temperatura. Quanto mais baixo for o número, mais facilmente o motor poderá fazer a partida no tempo frio. • A viscosidade em alta temperatura (por exemplo, 30 ou 40) proporciona a formação de película adequada para uma boa lubrificação em temperaturas operacionais (motor quente). Nossa orientação, quanto ao grau de viscosidade do óleo, é seguir as recomendações dos fabrican- tes de veículos para a viscosidade do óleo de cárter mais apropriada para o projeto do seu veículo.18 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  20. 20. Fundamentos de Lubrificação R5.2 Sistema de Classificação de Viscosidade SAE J306 para Óleos de Transmissão Manual e Diferencial A SAE também desenvolveu uma Classificação de Viscosidade para Óleos de Diferencial e de Transmissão Manual SAE J306, que tem sido modificada com o passar dos anos. Hoje estabelece nove diferentes graus de viscosidade do óleo de diferencial. Existe uma proposta para que sejam acrescidos mais dois graus de viscosidades (SAE 110 e 190) e também alterados os limites das viscosidades SAE 90 e SAE 140 para representar melhor a diferença entre os produtos que estão no mercado. Classificação de viscosidade para óleos de caixas de mudanças e diferenciais: SAE J306 Junho 1998 Proposta de Mudança Temperatura Viscosidade Viscosidade Grau de Máxima para Cinemática de Grau de Cinemática a 1000C, Viscosidade Viscosidade 1000C, cSt Viscosidade cSt (ou mm2/s) SAE de 150.000 (ou mm2/s) SAE mPa.sec, 0C Mínimo Máximo Mínimo Máximo 70W -55 4,1 - 70W 4,1 - 75W -40 4,1 - 75W 4,1 - 80W -26 7,0 - 80W 7,0 - 85W -12 11,0 - 85W 11,0 - 80 - 7,0 < 11,0 80 7,0 < 11,0 85 - 11,0 < 13,5 85 11,0 < 13,5 90 - 13,5 < 24,0 90 13,5 < 18,5 - 110 18,5 < 24,0 140 - 24,0 < 41,0 140 24,0 < 32,5 - 190 32,5 < 41,0 250 - 41,0 - 250 41,0 - Reimpresso com a permissão da SAE J306 © 2004 Society of Automotive Engineers, Inc. Figura 5.3 Este sistema tem função análoga ao sistema para óleos de motor. Aqui também o sufixo “W” indica graus de viscosidade destinados a uso em baixas temperaturas ambiente (locais de clima muito frio). A medida de viscosidade para baixa temperatura de engrenagens é feita através do ensaio de viscosidade dinâmica Brookfield porque representa melhor as propriedades de fluidez dos óleos de engrenagens (do que ensaios de ponto de fluidez, por exemplo). Estudos comprovam a excelente correlação entre a temperatura em que ocorre a lubrificação de um eixo automotivo na partida em baixa temperatura e falhas por lubrificação inadequada em óleos acima 150.000 cP.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 19
  21. 21. R Fundamentos de Lubrificação5.3 Sistema de Classificação de Viscosidade ISO para Óleos Industriais O sistema de classificação ISO é mais simples e leva em consideração apenas a viscosidade do produto à 400C. Grau de Ponto Médio da Limites da Viscosidade Unidades Viscosidade Viscosidade, Cinemática, cSt à 400C Equivalentes ISO cSt à 400C Mínimo Máximo em SUS 2 2,2 1,98 2,42 32 3 3,2 2,88 3,52 36 5 4,6 4,14 5,06 40 7 6,8 6,12 7,48 50 10 10 9 11 60 15 15 13,5 16,5 75 22 22 19,8 24,2 105 32 32 28,8 35,2 150 46 46 41,4 50,6 215 68 68 61,2 74,8 315 100 100 90 110 465 150 150 135 165 700 220 220 198 242 1000 320 320 288 352 1500 460 460 414 506 2150 680 680 612 748 3150 1000 1000 900 1100 4650 1500 1500 1350 1650 7000 Figura 5.45.4 Sistema de Classificação de Viscosidade AGMA para Óleos Industriais O sistema de classificação AGMA classifica os lubrificantes para engrenagens abertas ou fechadas, levando em consideração não só a viscosidade dos óleos, mas também a aditivação dos produtos. A AGMA classifica os óleos como: • R&O (inibidores de ferrugem e corrosão) • EP (Antidesgaste / Extrema Pressão) • CP (Óleos compostos - com 3 a 10% de gordura mineral ou sintética - freqüentemente empregados em engrenagens do tipo coroa / sem-fim) • R (residuais - freqüentemente empregados em engrenagens abertas) • S (sintéticos)20 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  22. 22. Fundamentos de Lubrificação R A classificação AGMA estabelece também diversos limites. Dentre eles: • Viscosidade máxima de 150.000 cP (a 5 graus abaixo da temperatura de partida do equipamento) • Valores mínimos de índice de viscosidade • Valores máximos de formação de espuma É importante ressaltar que na classificação atual (emitida em 2002) houve uma mudança significa- tiva nas viscosidades dos números AGMA 10, 11 e 12 para poderem alinhar com os graus de visco- sidade ISO. Para equipamentos antigos, deve-se conferir a viscosidade adequada especificada pelo fabricante (não se deve ater apenas ao número AGMA quando da recomendação de lubrificantes). ANSI / AGMA 9005-E02 1 Viscosidade2 Limites de Viscosidade2 Cinemática a 400C (cSt) Número ISO Média a 400C AGMA (cSt) Mínimo Máximo ISO VG 32 32 28,8 35,2 0 ISO VG 46 46 41,4 50,6 1 ISO VG 68 68 61,2 74,8 2 ISO VG 100 100 90,0 110 3 ISO VG 150 150 135 165 4 ISO VG 220 220 198 242 5 ISO VG 320 320 288 352 6 ISO VG 460 460 414 506 7 ISO VG 680 680 612 748 8 ISO VG 1000 1000 900 1100 8A ISO VG 1500 1500 1350 1650 9 ISO VG 2200 2200 1980 2420 10 ISO VG 3200 3200 2880 3520 11 1) Revisão da ANSI/AGMA 9005-D94. 2) A unidade usual para a viscosidade cinemática é o centistoke (cSt), que é equivalente a mm2/s Extraído da ANSI/AGMA 9005-02, lubrificação de engrenagens industriais, com a permissão da emitente, a American Gear Manufacturers Association, 500 Montgomery Street, Suite 350, Alexandria, Virginia, USA, ZIP Code 22314 Figura 5.55.5 Outras classificações de viscosidade Existem outras classificações de viscosidade específicas para máquinas operatrizes (como as normas ASLE). Entre em contato, se necessário.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 21
  23. 23. R Fundamentos de Lubrificação6 Classificações de desempenho Os fabricantes de equipamentos e a indústria petrolífera vêm desenvolvendo várias maneiras de classificar e descrever os lubrificantes, tentando atender as evoluções dos equipamentos, as condições operacionais, qualida- de e tipos de combustíveis empregados e, mais recentemente, legislações ambientais (atuais e futuras), princi- palmente relativas a emissões. Na área automotiva, as classificações são: • por tipo de ciclo de motor: Otto (gasolina, álcool, gás natural ) e diesel • por tipo de veículo: leve (automóveis, pick-ups e utilitários) e pesados (caminhões, ônibus e equipamentos pesados) • por revoluções de funcionamento: 2 tempos e 4 tempos • por área geográfica : americanas, européias e asiáticas6.1 Classificações americanas6.1.1 Classificação API para óleos de motores a gasolina A letra “S” seguida de outra letra (por exemplo, SL) refere-se a óleo adequado para motores a gasolina. Segundo a API, “S” é uma categoria para serviço de uso pessoal (service). Por coincidência, “S” pode representar “spark ignition” (ignição por centelha), que é a forma da combustão nos motores a gasolina. A segunda letra é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento. Especificações vigentes SM Especificações obsoletas 2004 Comercialização proibida pela ANP SL 2001 - 2004 SJ 1996 - 2001 SH 1993 - 1996 SG 1988 - 1993 SF 1979 - 1988 SE 1971 - 1979 SD 1967 - 1971 SC SB 1963 - 1967 SA 1930 - 1963 1920 - 1930 Figura 6.122 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  24. 24. Fundamentos de Lubrificação R Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes: Oxidação Estabilidade ao Cisalhamento Depósitos Depósito no Pistão Ferrugem Desgaste Corrosão API SL API SJ API SH API SG API SF Figura 6.26.1.2 Classificação ILSAC para óleos de motores a gasolina A API criou também um sistema de certificação de fácil visualização (apenas os produtos que atendem a última especificação podem receber o símbolo conhecido como “Starburst” nas suas embalagens). Os óleos têm correla- ção direta com os óleos da classificação API, mas atendem a testes de performance mais severos, entre eles o de economia de combustível. As classificações são na seqüência histórica GF-1(SH), GF-2(SJ), GF-3(SL), GF-4(SM) . A ILSAC (International Lubricant Standardization and Approval Committee) compreende os fabricantes america- nos (AAMA) e japoneses (JAMA). Controle de Depósito nos Pistões Desgaste do comando de válvulas Consumo de óleo (Volatilidade) e proteção dos sistemas de emissões (limites p/P e S) Espessamento do óleo e controle Economia de combustível (inicial e retenção) de depósitos de alta temperatura Controle de borra de baixa temperatura GF-4/SM GF-3/SL GF-2/SJ Figura 6.3Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 23
  25. 25. R Fundamentos de Lubrificação6.1.3 Classificação API para óleos de motores a diesel A letra “C” seguida de outra letra (por exemplo CF) refere-se a óleo adequado para motores diesel. Segundo a API, “C” é uma categoria para uso comercial (commercial). Por coincidência, a letra “C” representa “Compression Ignition” (ignição por compressão), que é a forma de ignição dos motores diesel. A segunda letra também é atribuída alfabeticamente na ordem de desenvolvimento. Como pode ser visto no gráfico, há uma subdivisão na categoria API para motores a diesel para atender os segmentos de motores diesel de dois tempos (principalmente ferroviários), motores diesel grandes (com foco nos motores marítimos que consomem combustíveis de alto teor de enxofre) e motores “rodoviários” (onde estão incluídas as especificações mais modernas para motores de caminhões e ônibus). CI-4 2004 CF-2 Quatro tempos 1994 Multigrau Dois tempos Recirculação de gases Monograu de escape (EGR) e controle de desgaste CH-4 CF 1998 1994 Quatro tempos Quatro tempos Multigrau Monograu Melhor comportamento em presença Enxofre > 0,5% de fuligem elevada CG-4 1994 Quatro tempos CD-II Multigrau 1985 Enxofre < 0,05% Dois tempos Monograu CF-4 1990 Quatro tempos Multigrau Injeção direta CE 1985 Quatro tempos Multigrau CD 1955 CC CB 1951 Especificações vigentes CA 1950 1940 Especificações obsoletas Comercialização proibida pela ANP Figura 6.424 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  26. 26. Fundamentos de Lubrificação R Abaixo um comparativo entre as classificações mais recentes: Depósito nos Pistões Estabilidade ao Cisalhamento Corrosão Aeração do Óleo Espessamento por Fuligem Oxidação Desgaste no Comando de Válvula Bombeabilidade do Óleo Usado Desgaste nos anéis e Camisas Entupimento do Filtro de Óleo Consumo de Lubrificante Borra API CI-4 API CH-4 API CG-4 API CF-4 API CF Figura 6.56.1.4 Programa de certificação da API Este programa define, certifica e monitora o desempenho do óleo de motor que os fabricantes de veículos e motores consideram necessário para a vida e o desempenho satisfatórios do equipamento. O sistema inclui um processo de auditoria anual para verificar se os produtos licenciados no mercado cumprem os termos do acordo de licenciamento da API. TROLEUM PE RVICE __/_ RVICE CI-4 SE SE N IN /S _, MERICA I I AP AP S __ L TITUTE • SAE SAE xxW-yy 15W-40 •A EN G IN CE RG V E Y CONSER CI- 4 R TI F I E D PLUS API® Certification Mark API® Service Symbol API® Service Symbol “Donut” “Starburst” “Donut” with CI-4 PLUS (1) Starburst: produtos com este símbolo atendem a especificação ILSAC vigente. (2) Nível de Desempenho: “S” para motores a gasolina e “C” para motores a diesel. (3) Classificação de Viscosidade SAE. (4) Energy Conserving: produto que auxilia na redução do consumo de combustível. (5) Exemplo de um produto que atende a especificação CI-4 Plus. Figura 6.6Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 25
  27. 27. R Fundamentos de Lubrificação6.2 Classificações Européias6.2.1 Classificação ACEA para óleos de motores a gasolina e diesel leve Em 2004 a ACEA unificou as duas classificações que historicamente eram distintas: A classificação ACEA A”X” para motores a gasolina e a classificação ACEA B”X” para motores a diesel de veículos leves. Isto faz bastante sentido na Europa porque praticamente todos os veículos estão disponíveis nas duas motorizações. Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para redução de poluentes. Estes óleos ACEA C”X” têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA A5/B5, mas com limites químicos bastante mais restritivos. Carros de passageiros e pick-ups C3-04 2004 Motores a gasolina e a diesel C2-04 Baixa emissão A1/B1-04 A3/B3-04 A3/B4-04 A5/B5-04 C1-04 2002 A1-02 A2-96 A3-02 A5-02 B1-02 B2-98 B3-98 B4-02 B5-02 ISSUE 3 ISSUE 2 ISSUE 2 ACEA 1998 A1-98 A2-96 A3-98 B1-98 B2-98 B3-98 B4-98 ISSUE 2 1996 A1-96 A2-96 A3-96 B1-96 B2-96 B3-96 CCMC 1990 G4 G5 PD2 PD1 Carros de passageiros e pick-ups Carros de passageiros e pick-ups Motores a gasolina Motores a diesel Especificações vigentes Especificações obsoletas Especificações obsoletas com limites mais severos Figura 6.726 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  28. 28. Fundamentos de Lubrificação R Carros de passageiros e pick-ups Motores a diesel e gasolina Economia de Combustível A1/B1-04 A5/B5-04 A3/B3-04 A3/B4-04 Maior Intervalo de Troca Figura 6.86.2.2 Classificação ACEA para óleos de motores a diesel pesado Em 2004 foi criada uma classificação específica para os veículos equipados com catalizadores especiais para redução de poluentes. Estes óleos ACEA E6 têm um nível de desempenho equivalente a um ACEA E7, mas limites químicos bastante mais restritivos.Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 27
  29. 29. R Fundamentos de Lubrificação E6-04 E2-96 E4-99 Baixa emissão 2004 ISSUE 5 ISSUE 3 E7-04 E2-96 E3-96 E4-99 E5-02 2002 ISSUE 4 ISSUE 4 ISSUE 2 1999 E2-96 E3-96 E4-99 E5-99 ISSUE 3 ISSUE 3 ACEA E1-96 E2-96 E3-96 E4-98 1998 ISSUE 2 ISSUE 2 ISSUE 2 1996 E1-96 E2-96 E3-96 CCMC Especificações vigentes 1990 D4 D5 Especificações obsoletas Veículos pesados Especificações obsoletas com limites mais severos Motores a diesel Figura 6.928 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  30. 30. Fundamentos de Lubrificação R Veículos pesados Motores a diesel E6 – Baixa emissão E6 E7 Severidade do Serviço E4 - Injeção direta E4 E2 Maior Intervalo de Troca Figura 6.10 Depósito no Pistão Consumo de Óleo Corrosão Polimento da Camisa Espassamento p/ Fuligem Borra Desgaste do Comando de Válvulas Desgaste de Anéis e Pistões ACEA E5 ACEA E3/MB 228.3 ACEA E2/MB 228.1 ACEA E1/MB 227.1 Figura 6.11Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 29
  31. 31. R Fundamentos de Lubrificação6.3 Classificação de fabricantes automotivos6.3.1 Ford 2001 WSS-M2C-913B Resistência à oxidação (Seq IIIE) é 4 vezes mais severa do que a 913A 1998 WSS-M2C-913A Resistência à oxidação (Seq IIIE) é 2 vezes mais severa do que em ACEA A1-96 1996 WSS-M2C-912A1 Requisito mínimo ACEA A1/B1 mais ILSAC GF-2 1995 WSS-M2C153-F Requisito mínimo ILSAC GF-1 (licenciado) Figura 6.126.3.2 Mercedes MERCEDES BENZ Motores Diesel Pesado Monograu Multigrau - 228.5 - 228.3 228.2 228.1 227.0* 227.1 *classificação obsoleta Figura 6.1330 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação
  32. 32. Fundamentos de Lubrificação R6.3.3 Volkswagen VOLKSWAGEN Características Gasolina, Álcool e GNV Diesel Leve Motores turbo 503.1 506.1 Longo período de troca 503.00 506.00 Sintético 502.00 - 505.01 505.00 Economia de combustível 500.00* 501.01* *classificações obsoletas Figura 6.146.3.4 Volvo VDS-3 VDS-2 VDS Figura 6.15Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação 31
  33. 33. R Fundamentos de Lubrificação6.4 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a ar Classificação Motores 2 Tempos (refrigerados a ar) API JASO ISO GD FC GC FB GB - FA* - TC* TB* TA* *classificações obsoletas Figura 6.166.5 Classificações para Motores 2 tempos refrigerados a água TC-W R TC-W III TC-W II TC-W Figura 6.1732 Palavras marcadas em cinza têm sua descrição no glossário no final da publicação

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