Compreender as especificações dos óleos de motor.

Compreender o papel do óleo de motor

O óleo de motor reduz o atrito entre as superfícies

Reduz o desgaste

Reduz o calor entre as peças deslizantes

Reduz a perda de energia

Actua como um líquido de arrefecimento para remover o calor da zona de fricção

Actua como vedante entre o cilindro e os anéis do pistão

O que é a viscosidade do óleo do motor?

A viscosidade é uma medida que categoriza a resistência de um líquido ao fluxo. No entanto, uma vez que o óleo se torna mais fino à medida que aquece e mais espesso à medida que arrefece, a classificação da viscosidade do óleo tem de incluir uma referência de temperatura. Existem também dois tipos de medições da viscosidade do óleo: Cinemática e Absoluta (também designada por dinâmica).

A viscosidade cinemática do óleo de motor é medida em centistokes (cST) ou mm2/s. Um centistoke é 1/100 de um stoke. Um stoke é uma medida determinada pela quantidade de movimento de uma determinada massa (densidade) de líquido (em centímetros) durante um período de tempo, com base em gramas por centímetro cúbico através de um orifício.

Eis um exemplo simples de viscosidade cinemática: faça um orifício de um tamanho definido num copo pequeno e tape-o. Em seguida, encha o copo com óleo de motor a 100° C (212° F). Retire o buraco e meça quantos gramas de óleo passam pelo buraco durante um determinado período de tempo. Tem agora uma classificação cinemática. Infelizmente, os motores não funcionam assim. Medir a resistência do óleo ao fluxo num motor é muito maiscomplicado.

Em primeiro lugar, os motores não dependem da gravidade para obterem o fluxo; fazem circular o óleo sob pressão utilizando uma bomba de óleo. Em segundo lugar, o óleo do motor não escorre simplesmente de um orifício num copo. Tem de viajar entre rolamentos e veios rotativos e através de passagens estreitas da galeria de óleo. À medida que o óleo desliza entre rolamentos e veios e através de passagens, encontra resistência.

Sabendo isso, vamos voltar ao nosso exemplo do copo gotejante. Em vez de deixar a parte superior do copo aberta para a atmosfera, vamos tampá-lo e aplicar 10 psi de pressão. Em seguida, vamos anexar um canudo de 12 "ao orifício na parte inferior do copo. Se repetirmos o teste a -17,7 ° C (0 ° F), obteremos um resultado completamente diferente e esse resultado será sua viscosidade absoluta ou dinâmica.

Por outras palavras, a viscosidade absoluta do óleo de motor é uma medida de como o óleo actua quando o motor está a arrancar e o óleo está a ser bombeado. A viscosidade absoluta/dinâmica de um óleo de motor diz-lhe realmente como o óleo se vai comportar no arranque a frio quando está a arrancar e quão bem bombeia quando está frio.

Como se exprime a viscosidade do óleo do motor?

A Society of Automotive Engineers (SAE) utiliza uma classificação comum de "XW-XX", em que o número que precede o "W" (inverno) é a baixa temperatura absoluta/dinâmica do óleo (desempenho de -17,7°C (0°F) e o outro número representa a alta temperatura cinemática do óleo a 100° C (212°F).

A classificação Winter é calculada utilizando um aparelho de ensaio especial denominado simulador de arranque a frio e cada grau de óleo é medido em mPa's. O grau de alta temperatura do óleo é medido em (cSt).

NOTA IMPORTANTE: Os tipos de óleo apresentados abaixo são testados a temperaturas diferentes! Um óleo 0W é testado a -35°C, enquanto o óleo 5W é testado a -30°C. As viscosidades dos tipos W são MÁXIMAS permitidas, enquanto as viscosidades dos tipos de alta temperatura são MÍNIMAS

Assim, um óleo de grau 5W-30 engrossa menos do que um óleo de grau 10W-30 em tempo frio, o que significa que um óleo 5W-30 permitirá que o motor arranque mais rapidamente e que a bomba de óleo o bombeie mais facilmente do que um óleo 10W-30 à mesma temperatura fria.

A temperaturas mais elevadas, um óleo de grau 5W-30 dilui-se mais rapidamente do que um óleo de grau 5W-40 à mesma temperatura elevada.

Índice de viscosidade (VI)

Todos os óleos diluem-se à medida que aquecem. A taxa de diluição do óleo é expressa pelo seu índice de viscosidade. Se o óleo tiver uma taxa de diluição muito lenta à medida que a temperatura aumenta, então o seu VI é elevado. Por outras palavras, um óleo com um VI elevado mantém uma viscosidade mais consistente numa vasta gama de temperaturas.

O efeito da temperatura na viscosidade do óleo NÃO é uniforme

Por exemplo, a viscosidade cinemática de um óleo mudará MAIS entre 50°F e 59°F do que entre 176°F e 185°F.

"O índice de viscosidade (VI) para matérias-primas e óleos lubrificantes foi desenvolvido por Dean e Davis da Standard Oil no ano de 1929. Nessa altura, não existiam óleos multigrau nem óleos sintéticos. Para a escala VI, foram estabelecidos dois pontos limite. Os óleos com baixa alteração da viscosidade dependente da temperatura (óleos HVI refinados a partir de crudes da Pensilvânia, óleo parafínico) encontravam-se no extremo superior da escala.

Os óleos com alteração significativa da viscosidade (óleos LVI, refinados a partir de crudes do Golfo do Texas, óleo nafténico) representavam o limite inferior. O seu VI foi indicado com 0 - este era o pior VI possível. Os valores de VI referiam-se a óleos minerais. Os óleos lubrificantes foram então comparados com estes valores de referência. Se o óleo fosse semelhante ao óleo parafínico, um VI de 100Para aumentar o VI para valores superiores a 100, foram desenvolvidos posteriormente novos tipos de óleos de base e aditivos especiais." -Anton Paar

O VI do óleo de motor varia entre -60 e 400, dependendo dos tipos de modificadores de viscosidade utilizados pela refinaria ou pelo misturador de óleo. Normalmente, o óleo de motor contém entre 5% e 20% de aditivos melhoradores de viscosidade.

Isto é importante. As pessoas pensam muitas vezes que o primeiro e o segundo números são valores cinemáticos, mas não são. O número antes do W é a viscosidade absoluta do óleo durante o arranque com base no ASTM TEST D5293 (simulador de arranque a frio) e a viscosidade de bombagem com base no ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 ou ASTM D6896 (mini-viscosímetro rotativo). O arranque a frio simula o arranque a frio de um motor a várias temperaturascom base na viscosidade projectada do óleo a ser testado. Por outras palavras, os testadores não utilizam a mesma temperatura para cada óleo.

Por exemplo, para obter uma classificação 0W, o óleo não deve exceder uma viscosidade máxima de arranque de 6200 mPa (megapascal) a -31°F (-35°C) e uma viscosidade máxima de bombagem de 60.000 mPa a -40° F/C.

Veja este gráfico para compreender como dois óleos com o mesmo primeiro número podem ter duas viscosidades absolutas diferentes.

Obviamente, é mais importante utilizar um óleo 0W ou 5W em climas mais frios para ajudar no arranque e na capacidade de bombeamento, mas um óleo 0W ou 5W também ajuda no arranque e na capacidade de bombeamento em temperaturas mais quentes.

Vamos agora examinar as diferenças em mPa absoluto/dinâmico de dois óleos com o mesmo primeiro número: 10W40 e 10W-60

O óleo 10W-40 tem uma viscosidade dinâmica de 735,42 mPa a 0°C. Mas o óleo 10W-60 tem uma viscosidade dinâmica de 1453,82 mPa a 0°C. Ambos os óleos são 10W! Por isso, apesar de serem ambos 10W, têm características de arranque e bombagem completamente diferentes.

Tipos de modificadores do índice de viscosidade

Os óleos de grau normal e de grau múltiplo contêm modificadores de viscosidade para óleos convencionais e sintéticos. Os fabricantes utilizam uma variedade de produtos, como polímeros ou copolímeros solúveis em óleo.

Depressores do ponto de fluidez e do ponto de fluidez

O ponto de fluidez de um óleo é a temperatura a que o óleo deixa de fluir. Os aditivos depressores do ponto de fluidez retardam o espessamento do óleo a temperaturas mais baixas, retardando a cristalização dos componentes parafínicos do óleo, o que faz baixar as temperaturas do ponto de fluidez.

Melhoradores do índice de viscosidade (VII)

Os melhoradores de viscosidade são geralmente moléculas de polímero de cadeia longa e de elevado peso molecular que mudam de forma com as alterações de temperatura. Quando estão frios, estão bem dobrados ou enrolados. Quando estão no estado frio, não aumentam a viscosidade do óleo. No entanto, à medida que a temperatura do óleo aumenta, as moléculas "desenrolam-se/desdobram-se".compensam as características de diluição térmica do óleo, ou seja, actuam como um espessante para reduzir a diluição do óleo.

- copolímeros de olefinas (OCP)

- metacrilatos de polialquilo (PAMA)

- poli-isobutilenos (PIB)

- polímeros em bloco de estireno

- metilmetacrilato (MMA)

- borracha de polibutadieno (PBR)

- cis-poliisopreno (uma borracha sintética)

- palmitato de polivinilo

- caprilato de polivinilo,

- copolímeros de palmitato de vinilo com acetato de vinilo,

Mas há uma desvantagem nos polímeros VII. Quanto maior for o peso molecular do polímero, mais ele se expande. Mas quanto maior for o peso molecular, mais eles são propensos a "cisalhar" quando fluem entre duas partes móveis. Se um refinador/triturador de petróleo utilizar uma concentração mais elevada de polímeros VII de elevado peso molecular, mais eles podem evitar a diluição do óleo quando este é novo. Mas à medida que o óleoPor conseguinte, os polímeros de cadeia longa decompõem-se rapidamente devido ao "cisalhamento" entre as peças móveis. De facto, durante um curto período de tempo, o cisalhamento provocado pelo motor pode fazer com que um óleo 5w30 se comporte como um óleo 5w20 (ou inferior), o que leva a uma diminuição da proteção do motor.

Por outro lado, um misturador/refinador pode adicionar alguns polímeros de elevado peso molecular juntamente com polímeros de baixo peso molecular em conjunto com um stock de base de viscosidade mais elevada para proporcionar um equilíbrio entre o adelgaçamento a altas temperaturas e uma maior duração do óleo.

Em resumo

Para além dos aditivos relacionados com a viscosidade, as refinarias e os misturadores adicionam aditivos anticorrosivos, modificadores de fricção, detergentes e anti-espuma.

A escolha da viscosidade e da qualidade da matéria-prima de base, bem como dos tipos e das quantidades de aditivos, é da inteira responsabilidade do refinador ou do misturador independente, sendo uma receita que se baseia no preço das matérias-primas e na reputação de qualidade que o refinador ou o misturador pretendem alcançar.