O sistema de lubrificação é vital para o funcionamento eficiente e prolongado dos motores aeronáuticos, assegurando que as partes móveis funcionem suavemente e sem desgaste excessivo.

Neste post, exploraremos os fundamentos do princípio da lubrificação, as propriedades essenciais dos óleos lubrificantes e os diferentes sistemas de lubrificação utilizados. Além disso, discutiremos as características e funções dos óleos, a importância da viscosidade e os tipos de sistemas de lubrificação que garantem a proteção e o desempenho dos motores em diferentes condições operacionais.

1. PRINCÍPIO DA LUBRIFICAÇÃO

Para minimizar o atrito entre duas superfícies em contato, como nas partes móveis de um motor, a aplicação de óleos lubrificantes é fundamental.

Mesmo superfícies que aparentam ser extremamente lisas possuem irregularidades microscópicas que geram atrito. O óleo lubrificante cria uma camada protetora entre as superfícies, impedindo o contato direto entre elas, o que resulta na diminuição do desgaste e na facilitação do movimento.

Isso ocorre porque a resistência ao movimento dentro do óleo é significativamente menor do que o atrito gerado entre superfícies sólidas em contato direto.

2. FUNÇÕES SECUNDÁRIAS DO ÓLEO LUBRIFICANTE

Além da função primária de lubrificação, o óleo lubrificante desempenha várias funções secundárias essenciais para o bom funcionamento do motor aeronáutico:

1. Auxílio no Resfriamento do Motor: O óleo circula pelas partes internas do motor, absorvendo o calor gerado durante a combustão e outras operações internas. Este calor é então dissipado quando o óleo passa através do radiador de óleo, ajudando a manter a temperatura do motor dentro de limites operacionais seguros. Esse processo é crucial para evitar o superaquecimento e preservar a integridade estrutural das peças metálicas do motor.
2. Limpeza Interna do Motor: O óleo lubrificante contém aditivos detergentes e dispersantes que atuam na remoção e prevenção do acúmulo de impurezas e resíduos de combustão. Esses aditivos evitam a formação de depósitos de carbono e outros contaminantes que poderiam comprometer o desempenho do motor. O óleo transporta essas partículas até os filtros, onde são removidas do sistema, garantindo que o interior do motor permaneça limpo e funcionando eficientemente.
3. Atuação como Fluido Hidráulico: Em sistemas como os tuchos hidráulicos das válvulas e no controle de passo ou ângulo das pás da hélice, o óleo lubrificante também atua como fluido hidráulico. Esse papel é fundamental para o funcionamento preciso e eficiente desses componentes, que dependem de uma pressão de óleo adequada para operar corretamente. A viscosidade e estabilidade do óleo são características essenciais para que ele possa cumprir essa função sem comprometer a operação do motor.

3. PROPRIEDADES DO ÓLEO

Os motores aeronáuticos a pistão utilizam óleos lubrificantes que podem ser de origem mineral, derivados do petróleo, ou sintéticos, desenvolvidos para oferecer características específicas que atendem às exigências operacionais rigorosas desses motores. As propriedades dos óleos são críticas para assegurar o desempenho e a durabilidade do motor em diferentes condições de operação.

1. Óleos Minerais: Derivados diretamente do petróleo, os óleos minerais são amplamente utilizados devido à sua capacidade de formar uma película lubrificante eficaz que protege as partes móveis do motor. Esses óleos são valorizados por sua estabilidade térmica e resistência à oxidação. No entanto, sua performance pode ser influenciada pela temperatura, necessitando de aditivos para melhorar a estabilidade em condições extremas.
2. Óleos Sintéticos: Desenvolvidos para superar algumas das limitações dos óleos minerais, os óleos sintéticos são formulados para oferecer maior resistência à oxidação, estabilidade térmica e uniformidade em sua composição química. Essas propriedades permitem que os óleos sintéticos mantenham suas características lubrificantes em uma ampla faixa de temperaturas, proporcionando proteção superior contra o desgaste e a corrosão. Isso é particularmente importante em operações onde a variação de temperatura é significativa, como em voos de alta altitude ou em climas extremamente frios.

4. VISCOSIDADE E FLUIDEZ

A viscosidade de um óleo é definida como a resistência ao escoamento, enquanto a fluidez representa a facilidade com que o óleo se movimenta. Embora sejam perspectivas diferentes, ambas refletem a mesma propriedade física do óleo. A viscosidade é expressa em centistokes (cSt) e medida através de viscosímetros, que determinam o tempo necessário para que uma quantidade específica de óleo escoe por um orifício calibrado a uma temperatura pré-determinada.

Por exemplo, a água apresenta uma viscosidade de 1 cSt e o mel de abelhas, 2200 cSt, ambos a 20°C. É fundamental mencionar a temperatura ao reportar a viscosidade, pois o calor tende a reduzir a viscosidade dos líquidos.

Os óleos lubrificantes são classificados em faixas de viscosidade. As classificações SAE (Society of Automotive Engineers) e a específica para aviação são amplamente utilizadas, diferindo apenas nos números adotados para designar essas faixas. A tabela a seguir ilustra essa correspondência:

Notas Importantes:

• Os valores numéricos utilizados na classificação para aviação geralmente são o dobro dos valores da classificação SAE, exceto para o óleo 65.
• Enquanto os quatro graus de viscosidade apresentados são os mais comuns na aviação, a SAE define um total de 11 graus, abrangendo uma ampla variedade de óleos, além dos destinados à aviação.
• A antiga classificação Saybolt, que possuía graduações semelhantes às da aviação, atualmente está em desuso.

A seleção da viscosidade correta é essencial para o desempenho do motor e depende da temperatura ambiente onde a aeronave será operada. Por exemplo, o óleo SAE 50 pode ser ideal para uso em regiões quentes, enquanto o SAE 15 pode ser mais adequado para regiões frias. Alternativamente, um óleo multiviscoso ou multigraduado, como o SAE 15W50, pode ser utilizado em ambas as condições, pois se comporta como SAE 50 em altas temperaturas e como SAE 15 em baixas temperaturas.

Viscosímetros: Os viscosímetros utilizados para medir a viscosidade dos óleos de motores operam medindo o tempo de escoamento do óleo através de um orifício calibrado a uma temperatura especificada. Por exemplo, o óleo designado “Saybolt 120SSU210” indica um óleo que leva 120 segundos para escoar em um viscosímetro Saybolt a 210°F. A unidade de medida mais comum para viscosidade é o mm²/s, conhecido como centistokes (cSt).

5. Ponto de Fluidez ou Ponto de Congelamento

O ponto de fluidez, também conhecido como ponto de congelamento, é a temperatura mínima na qual o óleo lubrificante ainda mantém sua capacidade de fluir. Quando a temperatura cai abaixo deste ponto, o óleo perde sua fluidez e deixa de escoar adequadamente, o que pode impedir a partida e o funcionamento eficaz do motor em condições de frio extremo.

Para assegurar que o motor possa ser iniciado e operado em baixas temperaturas, é crucial que o ponto de fluidez do óleo seja suficientemente baixo. Para alcançar essa característica, os óleos lubrificantes frequentemente contêm aditivos que reduzem o ponto de fluidez, permitindo que o óleo permaneça fluido mesmo em condições ambientais severas.

6. Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor é a temperatura na qual o óleo lubrificante começa a liberar vapores que podem se inflamar ao entrarem em contato com uma fonte de ignição. Um ponto de fulgor elevado é desejável porque indica que o óleo pode operar com segurança em altas temperaturas sem risco de inflamação, o que é essencial para manter a estabilidade e a segurança do motor em condições severas de operação.

7. Estabilidade

A estabilidade do óleo refere-se à sua capacidade de manter suas propriedades físicas e químicas durante o uso prolongado. A estabilidade é essencial para garantir que o óleo continue a proporcionar lubrificação eficaz ao longo do tempo, mesmo sob condições de operação extremas. Aditivos específicos podem ser incorporados ao óleo para melhorar sua resistência à oxidação, degradação térmica e formação de depósitos, aumentando assim sua longevidade e desempenho.

8. Neutralidade

A neutralidade do óleo é uma medida de sua acidez ou alcalinidade. Manter a neutralidade é crucial para prevenir a corrosão interna das peças metálicas do motor, que pode ocorrer se o óleo se tornar ácido. A preservação da neutralidade do óleo, com a ajuda de aditivos neutralizantes, assegura que o motor permaneça protegido contra danos corrosivos, contribuindo para a durabilidade e confiabilidade do sistema.

9. Oleosidade

A oleosidade, ou “oiliness” em inglês, é a capacidade de um óleo lubrificante de aderir às superfícies metálicas das peças que precisam ser lubrificadas. Essa propriedade é essencial porque garante a formação de uma película lubrificante eficaz sobre as partes móveis do motor, prevenindo o contato direto entre superfícies metálicas, o que minimiza o desgaste e prolonga a vida útil dos componentes.

10. Aditivos

Os aditivos são compostos químicos incorporados ao óleo lubrificante para aprimorar suas propriedades e desempenho. Entre os principais aditivos utilizados estão:

• Antioxidantes: Esses aditivos são responsáveis por aumentar a estabilidade do óleo, prevenindo a oxidação que pode resultar na formação de borras, agentes corrosivos e depósitos. Eles são fundamentais para manter a integridade do óleo em ambientes onde o contato com o oxigênio pode acelerar sua degradação.
• Dispersantes: A função dos dispersantes é manter os compostos de chumbo e outros resíduos sólidos em suspensão, evitando que se acumulem nos anéis do pistão e em outras partes críticas do motor. As partículas dispersadas são eventualmente removidas pelos filtros do sistema de lubrificação, garantindo que o óleo permaneça limpo e eficiente.
• Antiespumantes: Esses aditivos são formulados para prevenir a formação de espuma no óleo lubrificante. A presença de espuma pode resultar em uma lubrificação inadequada, uma vez que a espuma pode impedir o fluxo contínuo de óleo nas partes do motor que necessitam de lubrificação, levando ao potencial de falhas mecânicas.

Os óleos multiviscosos, que são projetados para funcionar eficientemente em uma ampla faixa de temperaturas, contêm um aditivo específico conhecido como “VI Improver” ou “melhorador do índice de viscosidade”. Este aditivo, embora essencial para manter a viscosidade do óleo em diferentes temperaturas, não é eficaz na dispersão de resíduos de chumbo. Por esse motivo, em regiões quentes onde a facilidade de partida a frio não é uma preocupação, alguns pilotos preferem utilizar óleos minerais monograduados em vez de óleos multiviscosos, para garantir uma melhor dispersão de resíduos e uma maior proteção do motor.

11. SISTEMAS DE LUBRIFICAÇÃO

SISTEMAS DE LUBRIFICAÇÃO Os motores a pistão podem ser lubrificados por três diferentes processos:
a) Lubrificação por salpique
b) Lubrificação por pressão
c) Lubrificação mista

12. LUBRIFICAÇÃO POR SALPIQUE

No sistema de lubrificação por salpique, o óleo lubrificante é disperso pelo interior do motor através do movimento das peças móveis. Em pequenos motores, esse método é exemplificado pela biela, que, ao se mover, salpica o óleo acumulado no fundo do cárter para as partes superiores do motor. Esse processo garante que as superfícies móveis recebam a lubrificação necessária durante a operação.

A principal vantagem desse sistema é sua simplicidade, o que o torna ideal para motores menos complexos, onde as demandas de lubrificação não são tão rigorosas. No entanto, em motores que possuem partes de difícil acesso ou que requerem uma lubrificação mais precisa, outros métodos de lubrificação, como a lubrificação por pressão, podem ser necessários para complementar a lubrificação por salpique e assegurar a proteção adequada de todos os componentes.

13. LUBRIFICAÇÃO POR PRESSÃO

No sistema de lubrificação por pressão, uma bomba de óleo é responsável por distribuir o lubrificante para todas as partes críticas do motor. O funcionamento desse sistema pode ser ilustrado da seguinte forma: o óleo é bombeado através de um orifício no mancal, de onde segue por canais internos no eixo de manivelas e na biela, até alcançar o pino do pistão. Uma vez no pino, o óleo extravasa pelas laterais, lubrificando as paredes do cilindro. Esse trajeto assegura que todas as partes envolvidas sejam adequadamente lubrificadas durante a operação do motor.

Este sistema é altamente eficiente, pois garante uma lubrificação contínua e precisa em todas as áreas críticas do motor, mesmo sob condições operacionais extremas. No entanto, essa eficiência vem com um grau maior de complexidade no design e manutenção, o que o torna menos comum em motores menores ou menos sofisticados.

14. LUBRIFICAÇÃO MISTA

A lubrificação mista é um sistema amplamente empregado em motores aeronáuticos a pistão, que integra os métodos de lubrificação por pressão e por salpique. Essa combinação assegura uma cobertura completa e eficiente, proporcionando uma lubrificação ideal para todas as partes críticas do motor.

15. RESERVATÓRIO DE ÓLEO

Os motores podem ser equipados com reservatórios de óleo em sistemas de cárter molhado ou cárter seco. O sistema de cárter seco é particularmente mais adequado para motores com cilindros invertidos, pois oferece melhor gerenciamento do óleo e previne problemas relacionados à posição do motor durante o funcionamento.

16. Reservatórios Auxiliares de Óleo

Existem dois principais tipos de reservatórios auxiliares de óleo utilizados em motores aeronáuticos: os colhedores e os decantadores.

• Colhedores: Estes reservatórios são projetados para coletar óleo em pontos críticos, como nos comandos das válvulas dos cilindros instalados de cabeça para baixo. Em motores com cilindros invertidos, sem a presença dos colhedores, o óleo poderia se acumular nos cabeçotes dos cilindros inferiores durante paradas prolongadas do motor. Esse acúmulo de óleo poderia até mesmo chegar à câmara de combustão, aumentando o risco de “calço hidráulico”, uma condição em que o pistão não consegue atingir o ponto morto alto durante a partida do motor devido à presença de óleo, impedindo o movimento normal do pistão e potencialmente causando danos ao motor.
• Decantadores: Estes reservatórios são utilizados para separar o óleo da espuma, garantindo que o óleo que retorna ao sistema de lubrificação esteja livre de bolhas de ar. A presença de espuma no óleo pode comprometer a eficácia da lubrificação, pois a espuma impede o fluxo contínuo do óleo às partes críticas do motor. No entanto, os decantadores podem ser desnecessários se o óleo utilizado contiver aditivos antiespumantes de alta qualidade, que previnem a formação de espuma desde o início.

17. BOMBA DE ÓLEO

No sistema de lubrificação dos motores aeronáuticos, as bombas de engrenagens são comumente utilizadas devido à sua eficiência e confiabilidade. Existem dois tipos principais de bombas de óleo, classificadas de acordo com sua função:

• a) Bomba de Pressão ou Recalque: Esta bomba é responsável por bombear o óleo do reservatório diretamente para o motor. Ela assegura que o óleo seja distribuído de maneira adequada pelas diversas partes do motor, proporcionando a lubrificação necessária para o funcionamento seguro e eficiente das peças móveis. Esse tipo de bomba é crucial para manter a pressão do óleo constante e suficiente durante a operação do motor, especialmente em condições de alta carga.
• b) Bomba de Recuperação ou de Retorno: Usada principalmente em motores de cárter seco, essa bomba tem a função de retornar o óleo que já circulou pelo motor de volta ao reservatório. Nos sistemas de cárter seco, o óleo não fica armazenado na parte inferior do motor (cárter), mas é continuamente retirado pela bomba de recuperação e armazenado em um reservatório externo. Este sistema evita o acúmulo excessivo de óleo no cárter, garantindo que o motor seja lubrificado de forma consistente e eficiente, independentemente da atitude da aeronave durante o voo.

18. FILTRO DE ÓLEO

O filtro de óleo desempenha um papel crucial no sistema de lubrificação dos motores aeronáuticos, sendo responsável por reter as impurezas presentes no óleo, garantindo que ele circule limpo por todas as partes do motor. O processo de filtragem é realizado por meio de um elemento filtrante, que pode variar em sua construção e material.

Existem diferentes tipos de elementos filtrantes utilizados nos filtros de óleo:

• Elementos Filtrantes Metálicos: Um exemplo simples de elemento filtrante é uma tela metálica que retém partículas maiores. Em alguns casos, o elemento filtrante pode ser constituído por um conjunto de discos ranhurados superpostos, que podem ser removidos e limpos periodicamente para manter a eficácia da filtragem.
• Elementos Filtrantes Descartáveis: Atualmente, são muito comuns os elementos filtrantes descartáveis, que são feitos de materiais fibrosos dobrados ou corrugados para aumentar a área de filtragem. Esses elementos são projetados para uso único e devem ser substituídos regularmente para garantir a eficiência do sistema de filtragem.
• Filtro Tipo “Spin-On”: Este tipo de filtro é amplamente utilizado devido à sua facilidade de manutenção. O filtro “spin-on” é inteiramente descartável, o que elimina a necessidade de desmontá-lo para limpeza. Para a manutenção, basta remover o filtro usado e substituí-lo por um novo, garantindo que o sistema de lubrificação continue a operar de forma eficiente e segura.

19. RADIADOR DE ÓLEO

O radiador de óleo tem a função de resfriar o óleo quente, assegurando que ele mantenha sua viscosidade ideal para uma lubrificação eficiente. Esse componente é essencial para prevenir o superaquecimento do óleo e garantir que ele continue a proteger as partes móveis do motor sob diferentes condições operacionais.

20. VÁLVULAS DO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

No sistema de lubrificação dos motores aeronáuticos, várias válvulas são empregadas para controlar o fluxo de óleo, garantindo que ele circule de maneira eficiente e segura. Abaixo estão os principais tipos de válvulas utilizadas:

a) Válvula Unidirecional: Esta válvula permite que o óleo flua em apenas um sentido, impedindo o retorno do fluxo. É um componente fundamental no sistema de lubrificação e pode ser conhecida por diferentes nomes, dependendo de sua aplicação específica. Em um exemplo típico, o fluxo reverso é bloqueado por uma esfera que, ao ser pressionada pelo óleo em sentido normal, é empurrada contra a força de uma mola, permitindo que o óleo flua no sentido correto.

b) Válvula de Alívio ou Reguladora de Pressão: A função desta válvula é manter a pressão do óleo dentro de um limite seguro, evitando que ela ultrapasse determinado valor. Quando a pressão na saída da bomba de óleo excede esse valor predefinido, a válvula cede, liberando parte da pressão acumulada para manter o sistema funcionando de forma estável e protegida contra sobrepressão. aplicação típica na ilustração abaixo.

c) Válvula de Contorno ou “Bypass”: Esta válvula entra em ação quando um dispositivo, como o filtro de óleo, fica obstruído. Ela permite que o óleo contorne o dispositivo entupido, evitando o bloqueio total do sistema de lubrificação. Se o filtro estiver obstruído, a pressão aumentada da bomba empurra a esfera da válvula de contorno, permitindo que o óleo continue a circular, assegurando a continuidade da lubrificação.

d) Válvula Termostática: Esta válvula regula o fluxo do óleo em relação à temperatura. Sua função é impedir que o óleo passe pelo radiador enquanto ainda estiver frio, o que permite um aquecimento mais rápido do óleo. Somente após o óleo atingir a temperatura adequada, a válvula termostática permite que ele passe pelo radiador, assegurando a manutenção da temperatura ideal durante a operação do motor.

21. INSTRUMENTOS DO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

Os termômetros e manômetros de óleo são instrumentos essenciais para monitorar a temperatura e a pressão do óleo, fornecendo dados cruciais para a operação segura do motor.

Esses dispositivos permitem que os operadores mantenham o controle sobre as condições do óleo, garantindo que ele esteja funcionando dentro dos parâmetros ideais e ajudando a prevenir falhas que possam comprometer o desempenho ou a segurança do motor.

22. TERMÔMETRO DE ÓLEO

O termômetro de óleo, utilizado em motores aeronáuticos, é um instrumento que apresenta de forma visual a temperatura do óleo. Geralmente, esse termômetro possui uma aparência simples, com uma faixa verde indicando a faixa de temperaturas normais de operação do óleo.

Após a partida do motor, é essencial aquecê-lo na rotação recomendada até que o termômetro indique que o óleo atingiu a faixa verde de temperatura. Somente quando o óleo estiver dentro dessa faixa, a operação do avião deve ser iniciada. Esse procedimento assegura que o óleo esteja na temperatura ideal para proporcionar uma lubrificação eficiente, prevenindo desgaste excessivo das peças móveis e garantindo o bom funcionamento do motor.

23. MANÔMETRO DE ÓLEO

O manômetro de óleo, assim como o termômetro de óleo, é um instrumento fundamental para monitorar as condições de operação do motor. Ele exibe a pressão do óleo e geralmente inclui uma faixa verde que indica as pressões normais de operação.

Ao dar partida em um motor frio, é esperado que a pressão do óleo suba rapidamente para um valor elevado, acima da faixa normal. Esse aumento inicial ocorre devido à alta viscosidade do óleo em baixas temperaturas. Se a pressão não subir dentro de 30 a 60 segundos após a partida, o motor deve ser desligado imediatamente, pois isso pode indicar uma falha no sistema de lubrificação, o que pode levar a danos graves ao motor.

Após essa rápida subida inicial, a pressão deve começar a diminuir gradualmente à medida que o óleo se aquece e sua viscosidade diminui. O objetivo é que a pressão atinja a faixa verde, indicando que o óleo está na condição ideal para lubrificar o motor de forma eficiente.

24. INSPEÇÃO E MANUTENÇÃO DO LUBRIFICANTE

Em motores aeronáuticos, o consumo de óleo é um fenômeno normal, principalmente devido à evaporação. Esse processo de evaporação é intensificado pela baixa pressão atmosférica encontrada durante o voo, o que torna essencial a verificação do nível de óleo antes de cada decolagem para garantir que ele esteja dentro dos parâmetros recomendados.

Além disso, o óleo lubrificante deve ser trocado em intervalos específicos, conforme determinado pelo fabricante do motor. Com o tempo, o óleo sofre uma lenta deterioração devido às condições de operação, perdendo suas propriedades lubrificantes essenciais. A troca regular do óleo é vital para manter a eficiência do sistema de lubrificação, prevenir desgaste excessivo das peças do motor e garantir o bom funcionamento e a longevidade do motor.

QUESTIONÁRIO

1. Qual é a função principal do sistema de lubrificação?
   – Reduzir atrito e desgaste.
2. Por que o óleo lubrificante é vital para motores aeronáuticos?
   – Protege partes móveis do motor.
3. O que o óleo lubrificante impede?
   – Contato direto entre superfícies.
4. Como o óleo lubrificante auxilia no resfriamento do motor?
   – Absorve e dissipa calor.
5. Qual a função dos aditivos detergentes no óleo?
   – Remover impurezas do motor.
6. Como o óleo lubrificante atua em sistemas hidráulicos?
   – Funciona como fluido hidráulico.
7. Qual a principal diferença entre óleos minerais e sintéticos?
   – Estabilidade térmica e resistência à oxidação.
8. Como a viscosidade do óleo é medida?
   – Em centistokes (cSt).
9. O que influencia a seleção da viscosidade do óleo?
   – Temperatura ambiente.
10. O que define o ponto de fluidez do óleo?
    – Temperatura mínima para o óleo fluir.
11. Qual a importância do ponto de fulgor do óleo?
    – Indica a segurança em altas temperaturas.
12. Por que a estabilidade do óleo é essencial?
    – Mantém propriedades durante uso prolongado.
13. O que é neutralidade do óleo?
    – Medida de acidez ou alcalinidade.
14. O que significa a oleosidade do óleo?
    – Capacidade de aderir a superfícies metálicas.
15. Qual a função dos antioxidantes no óleo?
    – Prevenir a oxidação do óleo.
16. Quais são os três tipos de sistemas de lubrificação?
    – Salpique, pressão, mista.
17. Como funciona a lubrificação por salpique?
    – Movimento dispersa o óleo internamente.
18. O que a lubrificação por pressão garante?
    – Lubrificação contínua e precisa.
19. Qual é o sistema de lubrificação mais comum em motores aeronáuticos?
    – Lubrificação mista.
20. Qual é a principal função do reservatório de óleo?
    – Armazenar óleo no sistema de lubrificação.
21. Por que os decantadores são usados em motores aeronáuticos?
    – Separar óleo da espuma.
22. Qual é a função da bomba de pressão?
    – Bombear óleo para partes críticas do motor.
23. Como a válvula termostática ajuda na lubrificação?
    – Regula fluxo de óleo conforme a temperatura.
24. Qual é a função do manômetro de óleo?
    – Medir pressão do óleo no motor.
25. Por que é importante verificar o nível de óleo antes do voo?
    – Garantir que está dentro dos parâmetros recomendados.