1. O documento discute propriedades físicas de óleos lubrificantes como viscosidade dinâmica e cinemática e como elas variam com a temperatura. 2. É apresentada a classificação ISO de óleos lubrificantes com suas viscosidades correspondentes. 3. São descritos os três regimes de lubrificação - película fluida, película mista e lubrificação-limite - e como a espessura da película de óleo depende de fatores como viscosidade, velocidade e carga.

1. 1.1
CAPÍTULO 1 - INTRODUCÃO À LUBRIFICACÃO E MANCAIS
1.1 – PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES
1.1.1 - Viscosidade Dinâmica, K
A Figura 1.1, ao lado, mostra esquematicamente uma
placa A movendo-se com uma velocidade U relativamente a
uma superfície estacionária. Um filme de lubrificante de
espessura h é mantido entre a placa móvel e a base fixa.
Imaginemos que o filme de lubrificante seja compos-to
de uma série de camadas horizontais sobrepostas (como
as cartas de um baralho). A força F aplicada sobre a placa A
acarreta o movimento desta, provocando o deslocamento de
cada camada horizontal sobre as outras.
A camada em contato com a placa móvel tem a mesma velocidade U desta, enquanto que a ca-mada
em contato com a superfície estacionária tem velocidade nula. As camadas intermediárias têm
velocidades que dependem de suas distâncias "y" à superfície estacionária. Segundo a lei de Newton
para um escoamento viscoso, a tensão de cisalhamento no fluido é proporcional à taxa de variação da
velocidade relativamente a y, ou seja:
d u
d y
A F
W K (1.1)
onde K é a constante de proporcionalidade, definida como viscosidade absoluta ou dinâmica.
A derivada du/dy é a taxa de variação da velocidade com a distância e pode ser chamada de "taxa de
cisalhamento", ou gradiente de velocidade. A viscosidade K é, portanto, uma medida da resistência in-terna
de atrito do fluido. Considerando que a taxa de cisalhamento é uma constante, então du/dy = U/h,
e, da equação (1.1), resulta:
h U
A F
W K (1.2)
Portanto, da equação (1.2) é evidente que a viscosidade dinâmica tem a seguinte dimensão no
sistema FLT:
K [FºT / L2 ].
N º s
No sistema internacional K = [Pa . s] = m2
No sistema Inglês K = [Reyn] =
lb s
pol
2
º
No sistema cgs K = [Poise] =
dina . s
cm
2 = [P]
Conversão de unidades:
1cP 102 P 1 Reyn 6,89 x103 Pa ºs
1Pa º s 103 cP 1 Reyn 6,89 x106 cP
1.1.2 - Viscosidade Cinemática, Q
A viscosidade cinemática Q é uma propriedade dos fluidos amplamente empregada no estudo da
lubrificação. É definida como a razão entre a viscosidade absoluta e a massa específica do fluido,
Q = K/U e tem, portanto, a dimensão [L2/T].
A unidade mais comumente empregada é o centi-Stoke [cSt], [mm2/s].
Óleos minerais refinados são empregados para a grande maioria dos mancais de deslizamento,
bem como dos mancais de rolamento lubrificados a banho de óleo.
Fig. 1.1

2. 1.2
Geralmente os óleos lubrificantes são especificados pela viscosidade cinemática, Q, à temperatu-ra
de 40oC, conforme mostrado na Tab. 1.1, por exemplo, que mostra a classificação ISO para lubrifi-cantes
industriais. A Tabela 1.1 mostra também a massa específica e o calor específico de cada óleo a
três temperaturas diferentes.
Tabela 1.1 – Viscosidade cinemática a 40°C, massa específica e calor específico dos óleos lubrificantes
da classificação ISO industrial.
Graus ISO
de viscosidade
Viscosidade
média a 40oC
cSt
Massa específica, U Calor específico, Cp
a 60oC
a 70oC
a 80oC
kg/m3
kg/m3
kg/m3
a 60oC
kcal/kg oC
a 70oC
kcal/kg oC
a 80oC
kcal/kg oC
ISO 2 2,2
ISO 3 3,3
ISO 5 4,6
ISO 7 6,8
ISO 10 10
ISO 15 15
ISO 22 22
ISO 32 32 860 857 852 0,460 0,469 0,479
ISO 46 46 864 860 854
ISO 68 68 869 864 858
ISO 100 100
ISO 150 150
ISO 220 220
ISO 320 320
ISO 460 460
ISO 680 680
ISO 1000 1000
ISO 1500 1500
Observação: Os dados da Tab. 1.1 podem apresentar alguma diferença, devido a diferentes aditivos
contidos no óleo e outros fatores.
1.1.3 - Viscosidade de um Lubrificante - Variação com a Temperatura
Viscosidade e sua variação com a
temperatura são os fatores mais importantes a
serem considerados ao selecionar um lubrifi-cante
para mancais de rolamento ou de desli-zamento.
Existem várias fórmulas teóricas
para calcular a variação da viscosidade com a
temperatura, sendo que a fórmula empírica da
ASTM (Walther) é que fornece melhores
resultados para uma faixa relativamente am-pla
de temperatura:
log [log (Q + 0,6)] = k1 log Tabs + k2 (1.3)
onde Q é a viscosidade em cSt (mm2/s)
Tabs = T + 273,15 T = [°C]
A Figura 1.2 mostra, em escala linear,
a variação da viscosidade cinemática com a
temperatura de quatro óleos lubrificantes da
classificação SAE para veículos automotivos.
Fig. 1.2 – Variação da viscosidade com a temperatura.
Óleos SAE para veículos automotivos.

3. 1.3
1.1.4 – Índice de viscosidade
A Figura 1.3 mostra o conceito de Índice de
Viscosidade, I.V. de um óleo A (naftênico) e de um
óleo B (parafínico). O óleo B possui maior índice de
viscosidade que o óleo A. Isso significa que o óleo B
apresenta menor variação da viscosidade com a tempe-ratura.
Historicamente, durante a revolução industrial,
um óleo lubrificante obtido a partir de um petróleo
naftênico apresentava uma variação muito acentuada
da viscosidade com a temperatura, sendo portanto ina-dequado
para a lubrificação automotiva. Por outro la-do,
um óleo obtido a partir de um petróleo parafínico
apresentou menor variação da viscosidade com a tem-peratura,
sendo portanto mais adequado.
Fig. 1.3. – Índice de Viscosidade, I. V.
A Figura 1.4 mostra, em escala logarítmica, de acordo com o padrão ASTM, a variação da vis-cosidade
com a temperatura dos óleos ISO mais utilizados.
Fig. 1.4 – Variação da viscosidade com a temperatura - Óleos ISO industriais (I.V. = 100).
Observação: pode-se aplicar a equação (1.3) para representar a variação da viscosidade com a tempe-ratura
de cada óleo lubrificante, bastando considerar as viscosidades a duas temperaturas diferentes
(cerca de 40°C e 100°C), substituir sucessivamente esses dois valores de viscosidade e as duas tempe-raturas
correspondentes na equação (1.3) e calcular então as constantes k1 e k2 do óleo lubrificante con-siderado.
Sugestão ao estudante: obtenha as constantes k1 e k2 dos óleos ISO 22, 32, 46, 68 e 100.

4. 1.4
A Figura 1.5 mostra, em escala logarítmica, de acordo com o padrão ASTM, a variação da vis-cosidade
dinâmica ou absoluta com a temperatura dos óleos ISO mais utilizados, para os quais também
é possível aplicar a equação (1.3), modificada, em termos da viscosidade dinâmica, K, como segue:
log [log (K+0,6)] = k1 log (tm + 273,15) + k2 (1.4)
Óleo k1 k2
ISO 22
ISO 32
ISO 46 4,01195 10,21927
ISO 68
ISO 100
ISO 150
Fig. 1.5 – Variação da viscosidade dinâmica com a temperatura de alguns óleos lubrificantes da escala
ISO para lubrificantes industriais (I.V. = 100)
Sugestão ao estudante: obtenha as constantes k1 e k2 dos óleos ISO 22, 32, 46, 68, 100 e 150, e com-plete
a tabela logo acima da Fig. 1.5, para a equação (1.4).

5. 1.5
1.1.5 – Classificações de viscosidade
Há várias classificações de viscosidade ou “especificação de óleos lubrificantes”, tais como:
š Graus ISO (ASTM) de viscosidade (óleos ISO industriais), conforme Tab. 1.1.
š Graus SAE de viscosidade de óleos lubrificantes para motores de combustão interna.
š Graus SAE de viscosidade de óleos lubrificantes para caixas de câmbio e diferenciais.
š Graus AGMA de viscosidade para óleos lubrificantes. A American Gears Manufacturing Asso-ciation
(AGMA) apresenta 11 graus de viscosidade, isto é, AGMA 1, AGMA2,......., AGMA 11.
A Figura 1. 6 mostra a correspondência entre essas classificações de viscosidade para a faixa de
óleos lubrificantes mais utilizados na prática.
Fig. 1.6 – Comparação de várias classificações de viscosidade.
Observações:
1) De acordo com normais internacionais em vigor, na indústria mecânica em geral, os óleos lubri-ficantes
devem ser especificados de acordo com a norma ISO (International Standardization
Organization).
2) Atualmente, na quase totalidade, os óleos lubrificantes para veículos automotivos, contêm aditi-vos
aumentadores do índice de viscosidade (ver Tab. 1.2), que é, portanto, maior do que 100.
Esses óleos são referidos como “óleos multiviscosos”; por exemplo, um óleo SAE 10W/50,
comporta-se como um SAE 10W a baixas temperaturas e como um SAE 50 a altas temperatu-ras,
cerca de 100°C. O sufixo W vem da língua inglesa Winter que significa inverno.

6. 1.6
1.2 - INTRODUCÃO À LUBRIFICAÇÃO
1.2.1 - Fundamentos da Lubrificação
A lubrificação visa, principalmente, a reduzir a
resistência de atrito decorrente da interação das super-fícies
de dois sólidos, quando um deles se move em
relação ao outro.
Qualquer substância introduzida entre duas
dessas superfícies, para obter redução de atrito, é de-nominada
lubrificante. O lubrificante também serve
para remover o calor gerado pela interação das super-fícies,
função essa da maior importância em alguns
casos.
Há três regimes de lubrificação, denominados
de película fluida (ou total), película mista (ou parcial)
e lubrificação-limite como indicado na Figura 1.7, ao
lado.
A lubrificação por película fluida é mantida
enquanto existir uma película ininterrupta de
lubrificante entre as superfícies em movimento.
Isso é determinado pela relação entre espessura de
película e rugosidade superficial combinada, normal-mente
definida como “parâmetro da lubrificação”, O.
A espessura de película é função da viscosidade do
lubrificante, da velocidade das superfícies móveis e da
carga. Considera-se como existindo condições de pelí-cula
fluida quando O é superior a quatro. Não há con-tato
metal com metal, portanto, praticamente não deve
haver desgaste.
Em muitos casos, as condições são tais que dão
origem à lubrificação mista, na qual parte da carga é
suportada pela pressão desenvolvida na película
lubrificante e parte pelo contato das superfícies.
Sob tais condições a película fluida é muito fina para
evitar o contato das mais altas asperezas de cada
superfície. Em outras palavras, O é igual a dois,
aproximadamente, sendo que a película-limite
contribui apenas parcialmente na lubrificação.
Finalmente, no caso de cargas muito elevadas e
velocidades muito baixas não existe película de óleo
lubrificante, sendo a separação das superfícies mantida
por uma fina camada de dimensão molecular referida
como camada limite. Nesse regime, O é muito menor
que dois e predomina a natureza química da interface
entre as superfícies lubrificante-metal.
Observação: os valores de O acima são válidos para
mancais de rolamento e engrenagens. Para o caso de
mancais de deslizamento deve-se multiplicar por 2 os
limites de O, ou seja:
š Lubrificação fluida ou plena, O ≥ 8
š Lubrificação parcial ou mista, 4 ≤ O ≤ 8
š Lubrificação limite ou limítrofe, O 4
LUBRIFICAÇÃO POR PELÍCULA FLUIDA
SUPERFÍCIES TOTALMENTE SEPARADAS
POR ESPESSA PELÍCULA DE LUBRIFICANTE.
LUBRIFICAÇÃO POR PELÍCULA PARCIAL OU
MISTA REGIME COM PELÍCULA ESPESSA E
PELÍCULA LIMITE.
LUBRIFICAÇÃO LIMITE O DESEMPENHO
DEPENDE ESSENCIALMENTE DA PELÍCULA
LIMITE.
Fig. 1.7. Condições existentes nos regimes
de película fluida, película mista e de lubri-ficação-
limite. As superfícies mostradas
estão bastante exageradas para fins elucida-tivos.
Em escala, as superfícies reais apare-ceriam
como suaves colinas onduladas, em
vez de picos abruptos.

7. 1.7
1.2.2 - Influência da Lubrificação – Coeficiente de Atrito
A introdução de qualquer material entre duas superfícies deslizantes, com o objetivo de reduzir
o atrito e o desgaste, constitui-se numa LUBRIFICAÇÃO.
Dependendo das condições, as seguintes situações podem ser enumeradas:
A - “Lubrificação completa em que não ocorre contato
entre as superfícies que estão separadas por uma pelícu-la
contínua de lubrificante (O – 8, para mancais de des-lizamento).
O coeficiente de atrito, P, para o caso de lubrificantes
líquidos está na faixa de 0,001 a 0,01.
B - Lubrificação Mista onde a lubrificação é menos efeti-va,
de modo que algum contato ocorre entre as superfí-cies
(4 † O † 8, para mancais de deslizamento).
O coeficiente de atrito, P, varia de 0,01 a 0,1. .
C – “Lubrificação de camada limite em que, não obstante a
presença do lubrificante, há contato em cerca de 99%
das superfícies (O † 4, para mancais de deslizamento).
O coeficiente de atrito, P, varia entre 0,1 e 0,3.
D - Quando são usados lubrificantes sólidos como grafite
ou bissulfeto de molibdênio obtêm-se uma situação in-termediária
entre a lubrificação de camada limite e a
lubrificação mista (P = 0,05 a 0,20).
1.2.3 - Aditivos
Aditivos são produtos adicionados aos lubrificantes básicos (óleos ou graxas) para melhorar ou
acrescentar propriedades aos mesmos, com o objetivo de aumentar a eficiência da lubrificação e prote-ção
das peças mecânicas em geral. Os principais aditivos estão relacionados na tabela seguinte.
TABELA 1.2 – ADITIVOS DE LUBRIFICANTES COMUMENTE USADOS
Tipo de
aditivo
Tipo de compostos usados Razões de uso Mecanismo de ação
Antioxidante
ou inibidores
de oxidação
Compostos orgânicos con-tendo
enxofre, fósforo
ou nitrogênio, tais como
aminas orgânicas, sulfetos,
hidróxidos de sulfetos,
fenóis. Metais como zinco
ou bário, são algumas vezes
incorporados.
Impedir a forma-ção
de verniz e
borras nas peças
metálicas. Impedir
a corrosão de man-cais
de liga.
Reduz o volume de oxigênio
absorvido pelo óleo, reduzindo
assim a formação de compos-tos
ácidos. Termina as reações
de oxidação do óleo pela for-mação
de compostos solúveis
inativos ou pela absorção de
oxigênio. O aditivo pode oxi-dar-
se de preferência ao óleo.
Anticorrosivos,
ou preventivos
de corrosão, ou
inibidores da
ação de catali-sadores
Compostos orgânicos con-tendo
enxofre ativo, fósforo
ou nitrogênio, tais como
sulfetos orgânicos, fosfetos,
sais metálicos de ácido tri-fosfórico
e ceras sulfuriza-das.
Impedir a falha de
mancais de liga
pelo ataque corro-sivo
nas superfícies
de outros metais.
Inibe a oxidação, de modo que
não se formam compostos
ácidos, ou permite formar uma
película protetora nos mancais
ou outras superfícies metáli-cas.
A formação da película
química nas superfícies metá-licas
reduz a oxidação do óleo
por efeito catalítico.

8. 1.8
(continuação) TABELA 1.2 – ADITIVOS DE LUBRIFICANTES COMUMENTE USADOS
Tipo de
aditivo
Tipo de compostos usados Razões de uso Mecanismo de ação
Detergentes Sabões de elevado peso
molecular de alquil-fenolatos,
sulfonatos e
alcoolatos de bário, cálcio e
magnésio. Podem conter
sais metálicos dispersos.
Manter limpas as
superfícies metáli-cas
e impedir a
formação de depó-sitos
de todos os
tipos.
Por meio da reação química,
os produtos de oxidação solú-veis
em óleo são impedidos de
se tornarem insolúveis e se
depositarem nas várias partes
do motor.
Dispersantes Alquil-sucinamidas de ele-vado
peso molecular, ami-nas
e tiofosfatos.
Manter em suspen-são
a borra poten-cial
que formaria
insolúveis, impe-dindo
sua deposi-ção
nas partes me-tálicas.
A aglomeração e deposição de
fuligem do combustível e pro-dutos
insolúveis da decompo-sição
de óleo são evitadas pela
particulação das mesmas num
estado finamente dividido. As
partículas de contaminação em
forma coloidal permanecem
em suspensão no óleo.
Agentes de
oleosidade ou
polares
Compostos de elevado peso
molecular contendo carbo-no,
hidrogênio e oxigênio,
tais como óleos graxos,
certos ácidos graxos, sabões
de chumbo, ceras oxidan-tes.
Reduz o atrito sob
condições parciais
de lubrificação
limite.
Adsorção preferencial de ma-teriais
tipo polar aderindo for-temente
às superfícies metáli-cas.
Agentes de
oleosidade,
resistência de
película, ex-trema
pressão
(EP) e antides-gaste
Compostos orgânicos con-tendo
cloro, fósforo e enxo-fre,
tais como ceras clora-das,
fosfatos e fosfetos or-gânicos,
tais como tricresil
fosfato e ditiofosfato de
zinco e sabões de chumbo,
tais como naftenato de
chumbo.
Reduzir o atrito, a
deformação, esco-riação
e grimpa-mento.
Pela reação química, é forma-da
uma película nas superfí-cies
metálicas em contato, a
qual tem menor resistência ao
cisalhamento do que o metal
básico, reduzindo assim o atri-to
e impedindo o caldeamento
e grimpamento das superfícies
em contato, quando há ruptura
da película.
Preventivos de
ferrugem
Sulfonatos, aminas, óleos
graxos e certos ácidos gra-xos,
ácidos de cera oxidada,
fosfatos, derivados haloge-nados
de certos ácidos gra-xos.
Impedir a ferrugem
das partes metáli-cas
durante os pe-ríodos
de paralisa-ção
ou trânsito, ou
de equipamento
novo ou reparado.
Adsorção preferencial na su-perfície
metálica de tipos de
materiais polares superficial-mente
ativos. Esta película
repele o ataque pela água.
Neutraliza ácidos corrosivos.
Desativadores
metálicos
Compostos orgânicos com-plexos
contendo nitrogênio
e enxofre, tais como certas
aminas e sulfetos comple-xos.
Alguns sabões.
Passiva, impede ou
contra-ataca o efei-to
catalítico de
metais em oxida-ção.
Formam película protetora
inativa pela adsorção ou ab-sorção
física ou química.
Formam um complexo catali-ticamente
inativo com íons
metálicos solúveis ou insolú-veis.
Depressantes
de ponto de
fluidez
Naftaleno ou fenol alquila-do
de cera e seus polímeros.
Polímeros de metacrilato.
Baixar o ponto de
fluidez de óleos
lubrificantes.
Encobrem os cristais de cera
no óleo pra evitar o seu cres-cimento
e a absorção do óleo a
baixas temperaturas.

9. 1.9
(continuação) TABELA 1.2 – ADITIVOS DE LUBRIFICANTES COMUMENTE USADOS
Tipo de
aditivo
Tipo de compostos usados Razões de uso Mecanismo de ação
Melhoradores
de índice de
viscosidade
Olefinas ou isoolefinas po-limerizadas.
Polímeros de
butileno, polímeros, éster
ácido metacrílico, polímero
de estireno alquilado.
Baixar a intensida-de
de mudança de
viscosidade com
relação à tempera-tura.
Aumenta mais a viscosidade a
100ºC, proporcionalmente, do
que a 40ºC, devido à sua alte-ração
de solubilidade.
Inibidores de
espuma
Polímeros de silicone. Impedir a forma-ção
de espuma
estável.
Reduzem a tensão interfacial
de modo que as pequenas bo-lhas
de ar possam combinar-se
para formar bolhas maiores
que se separam mais rapida-mente.
Lubrificação Polar
Certos materiais, tais como ácidos gra-xos
ou outros agentes de oleosidade, são efica-zes
na redução do atrito sob parciais condições
de lubrificação-limite. A molécula graxa (gor-durosa),
que tem a propriedade de oleosidade
(lubricidade) em condições de película fina,
difere da molécula de óleo lubrificante porque
um de seus extremos é altamente reativo e tem a
capacidade de estabelecer uma forte união com
a superfície metálica. Ela é denominada molé-cula
polar, pois é atraída pela superfície metá-lica
a exemplo do que ocorre com a limalha de
ferro ao ser atraída por um imã. Os materiais
polares podem reagir com os metais que conta-tam,
formando pequena quantidade de sabão
metálico que aumenta as boas qualidades lubri-ficantes
dos materiais polares.
Nos casos em que grandes cargas, baixas
velocidades ou operação intermitente impedem
a formação de uma película espessa, é recomen-dável
usar lubrificantes que contenham agentes
de oleosidade do tipo polar.
Fig. 1.8 – Lubrificação polar
Lubrificação de Extrema Pressão (EP)
Em algumas condições de lubrificação-limite,
nas quais os óleos minerais contendo aditi-vos
polares já não são eficazes, os lubrificantes de
extrema-pressão (EP) podem ser necessários. A
finalidade dos aditivos EP é modificar as superfí-cies
de atrito de tal modo que se evite a soldagem
dos pontos altos e escoriações (crateração ou pit-ting
destrutivo) devido à inadequada resistência
da película de óleo nas superfícies. Sob condições
de contato metal-com-metal, nas velocidades e
pressões reinantes, originam-se altas temperaturas
devidas ao atrito e, nessas circunstâncias, a pelícu-la
de lubrificação limite é formada por reação
química entre os aditivos EP e as superfícies me-tálicas.
Isso só ocorre para superfícies de aço ou
ferro fundido. No caso de superfícies mais moles
(bronze ou latão, por exemplo), as temperaturas
instantâneas de contato não são suficientemente
altas para gerar a reação química entre o aditivo
EP e as superfícies.
Fig. 1.9 – Lubrificação com aditivo EP

10. 1.10
1.3 - MANCAIS
Os mancais são basicamente suportes ou guias de partes móveis. São elementos essenciais na
grande maioria das máquinas e seu bom funcionamento é, portanto, fundamental para o bom desempe-nho
das mesmas.
1.3.1 - Classificação dos Mancais
1.3.1.1 - Quanto à Construção
Considerando-se a definição de que mancais são guias ou suportes fixos dos componentes mó-veis
das máquinas, podemos classificar os mancais em:
a) Mancal de guia axial - quando uma peça desliza sobre a outra, como no caso da mesa de uma
frezadora que desliza sobre suas guias.
b) Mancal guia radial - cuja finalidade é simplesmente posicionar o eixo de uma turbina de eixo
vertical, por exemplo, (ver Fig. 1.24)
c) Mancal de Deslizamento - na classificação mais comum, é o mancal que serve de apoio a um
eixo em rotação, havendo deslizamento da superfície do eixo relativamente à superfície do
mancal (Fig. 1.10, Fig. 1.12).
d) Mancal de Rolamento ou de Anti-Fricção - elementos rolantes (pequenas esferas ou rolos) são
interpostos entre a superfície fixa de apoio e a superfície em movimento (rotatória) do eixo.
Dessa maneira, em condições ideais, a superfície em movimento do eixo irá rolar sobre os
elementos rolantes, não havendo deslizamento entre as superfícies do eixo e do suporte fixo.
Portanto, as perdas de potência por atrito podem ser reduzidas consideravelmente, daí o nome
de mancal Anti-Fricção (Fig. 1.11 e Fig. 1.13). Observação: na prática, quase sempre, os man-cais
de rolamento são simplesmente designados por “rolamentos”
Fig. 1.10 – Mancal de deslizamento – grande área
efetiva de “contato” e, portanto, grande capacida-de
de carga
Fig. 1.11 – Mancal de rolamento – menor área
efetiva de contato e, portanto, menor capacidade
de carga em relação a um mancal de deslizamento

11. 1.11
1.3.1.2 - Quanto à Lubrificação
a) Mancal de Contato Direto ou Seco (Fig. 1.12a) - mancal cuja
superfície de apoio é constituída de materiais de baixo coefici-ente
de atrito, tais como Teflon, Nylon, e muitos outros (Ref. 1)
que dispensam, portanto, o uso de lubrificantes. Também po-dem
ser classificados nessa categoria os mancais lubrificados
com lubrificantes sólidos, tais como o bissulfeto de Molibdênio
(MoS2) e o Grafite.
Fig. 1.12 – Mancal radial
b) Mancal de Deslizamento Lubrificado (Fig. 1.12b, Fig. 1.14) - se o filme de lubrificante é for-mado
unicamente devido à velocidade de rotação do eixo, viscosidade do lubrificante e confor-mação
geométrica do mancal, este é denominado como segue:
Mancal Hidrodinâmico ⇒ lubrificante líquido ou graxa
Mancal Aerodinâmico ⇒ lubrificante gasoso.
Por outro lado, se o filme de lubrificante é formado devido à ação de uma pressão externa
(bomba hidráulica ou compressor de ar) o mancal é designado como:
Hidrostático ⇒ lubrificante líquido (ver Figs. 4.40 e 4.41)
Aerostático ⇒ lubrificante gasoso.
1.3.1.3 - Quanto à Direção da Carga Aplicada
a) Mancais Radiais - a carga é aplicada na direção radial, normal ao eixo (Fig. 1.10, Fig. 1.12).
b) Mancais Axiais ou de Escora - a carga é aplicada na direção do eixo (Fig. 1.13, Fig. 1.14).
c) Mancais Mistos ou Combinados - suportam car-gas
radiais e axiais simultaneamente. Podem ser
constituídos por uma única peça, como a bucha
flangeada da Fig. 1.15, ou por um mancal radial e
um mancal axial adjacentes entre si e fixados à
carcaça da máquina (Fig. 1.16) ou a uma caixa de
mancal combinado (Fig. 1.17).
Fig. 1.15 – Mancal misto
Fig. 1.13 - Rolamento Axial Auto-compensador
de Rolos - quando em funcionamento atua co-mo
uma “bomba de óleo”, no sentido indicado
pelas setas.
Fig. 1.14 – Mancal axial de deslizamento
hidrodinâmico, de sapatas setoriais pivota-das
(ver princípio de formação do filme de
óleo e geração da pressão hidrodinâmica na
Fig. 1.20 e na Fig. 1.21).

12. 1.12
Fig. 1.17 – Mancal misto em caixa de aço
Fig. 1.16 – Mancal misto – composto por
uma bucha radial bipartida e um mancal
axial de sapatas setoriais pivotadas,
1.3.2 – Mancal “fixo” ou “bloqueado”/mancal “livre”
Em geral, um eixo é apoiado em um ou mais mancais “livres” e em um mancal “fixo” ou
“bloqueado”; tanto para mancais de deslizamento como para mancais de rolamento. O mancal “fixo”
posiciona o eixo e suporta carga axial e carga radial simultaneamente, enquanto que o mancal “livre”
suporta somente carga radial e permite, portanto, qualquer alongamento ou contração térmica do eixo.
Os mancais mistos mostrados nas Figs. 1.16 e 1.17 são exemplos típicos de mancais “fixos” de
deslizamento, enquanto que o rolamento de uma carreira de esferas da Fig. 1.11 pode ser utilizado
como mancal “fixo” de rolamento, pois além de carga radial, ele pode suportar simultaneamente uma
carga axial, em qualquer dos dois sentidos (veja também a Fig. 1.18).
De maneira semelhante, o mancal misto mostrado na Fig. 4.22 suporta carga axial ora num sen-tido,
ora no outro.
Rolamento “fixo”
ou “bloqueado”
Rolamento “livre”
Fig. 1.18 – Eixo apoiado em rolamentos

13. 1.13
A Figura 1.19 mostra outro exemplo de eixo apoiado em um mancal fixo e um mancal livre,
sendo que o mancal “fixo” é constituído por dois rolamentos de uma carreira de esferas de contato
angular (precisão P4) montados em “O”, enquanto que o mancal “livre” é um rolamento de duas
carreiras de rolos cilíndricos (precisão UP).
Mancal “fixo” Mancal “livre”
Fig. 1.19 – Árvore principal de um torno mecânico – acionamento por correia V.
1.3.3 – Princípio de formação do filme de óleo em um mancal de deslizamento hidrodinâmico
As Figuras 1.20 e 1.21 mostram o princípio de formação do filme de óleo e geração da pressão
hidrodinâmica em um mancal axial de sapatas setoriais. O processo depende essencialmente da
velocidade de rotação do colar, da viscosidade do óleo lubrificante e da existência de uma superfície
inclinada na sapata, em “contato” com o colar giratório. Observação: como será visto no Capítulo 4, o
princípio é praticamente idêntico, para o caso de um mancal radial (ver item 4.3.1 e Figs. 4.6 e 4.7).
Mancal de sapatas fixas
Formação do filme de óleo
Mancal de sapatas pivotadas Sapata pivotada
Fig. 1.20 – Princípio de funcionamento de um mancal de deslizamento axial de eixo vertical, de
sapatas setoriais. As sapatas e o disco rotativo ficam mergulhados dentro do óleo. Por aderência, o
óleo é arrastado pelo disco rotativo (colar) sobre as sapatas, formando um filme de óleo que separa as
superfícies em atrito e suporta a carga exercida pelas partes rotativas.

14. 1.14
Fig. 1.21 – Formação do filme de óleo entre o colar e as sapatas setoriais pivotadas de um mancal
Kingsbury. As sapatas são apoiadas sobre placas niveladoras.
Fig. 1.22 - Mancal axial de eixo vertical – refrigeração do óleo por meio de serpentinas

15. 1.15
Fig. 1.23 – Mancal de escora de uma turbina Kaplan

16. 1.16
Fig. 1.24 – Localização dos mancais guia e de escora de uma turbina Kaplan de eixo vertical

17. 1.17
Fig. 1.25 – Turbina Francis, destacando-se o mancal de escora no comprimento médio do eixo, entre os
rotores da turbina e do gerador

18. 1.18
1.3.4 – Vantagens e desvantagens dos mancais de deslizamento em relação aos rolamentos
De uma maneira geral, os mancais de deslizamento apresentam várias vantagens em relação aos
rolamentos, tais como:
š Maior capacidade de carga, devido à maior área efetiva de “contato”
š Podem trabalhar em maiores velocidades e a temperaturas mais elevadas
š Maior resistência à ferrugem e corrosão
š Maior facilidade de montagem e desmontagem na máquina em questão
š O filme de óleo amortece vibrações e diminui ruídos
š Menor custo para o caso de mancais de grande porte
No entanto, os mancais de deslizamento apresentam algumas desvantagens, tais como:
š Maior custo para o caso de mancais pequenos e médios, devido à maior padronização e quanti-dade
de fabricação dos rolamentos
š Não podem trabalhar em baixas velocidades de rotação, exceto os mancais hidrostáticos
š Apresentam maior dificuldade de alinhamento durante a montagem
Observação: Uma descrição detalhada de todos os tipos de mancais, seu projeto e lubrificação, bem
como a lubrificação dos mais variados elementos de máquinas (tais como Engrenagens, Correntes,
Cabos de Aço, Cames, etc.), pode ser encontrada na Ref. 1.
BIBLIOGRAFIA:
1) Neale, M.J. Tribology Handbook. Butterworths, England, 1973.
2) Jacobson, B.O. Rheology and Elastohydrodynamic Lubrication. Amsterdam: Elsevier, 1991.
382 p.
3) Gross, W. A; Castelli, V. Fluid Film Lubrication. New York: Wiley-Interscience, 1980. 774 p.
4) Powell, J. W. Design of Aerostatic Bearings. Brighton: Machinery, 1970. 280 p.
5) Dowson, D; Higginson, G. R. Elasto-Hydrodynamic Lubrication. Oxford: Pergamon Press,
235 p.
6) Stansfield, F. M. Hydrostatic Bearings for Machine Tools and Similar Applications.
Brighton: Machinery, 1970. 227 p.