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A IMPORTÂNCIA DA TRIBOLOGIA NA MANUTENÇÃOTHE IMPORTANCE OF TRIBOLOGY IN THE MAINTENANCECleia Belino¹; Edmar de Oliveira2; Fernando Almeida3; Igor Caetano4; Leatrice Santos5;Lucas Dias6; Willian Pires7; Ítalo Coutinho81Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.cleiabelno@gmail.com.br.2Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.edmardeoliveira@outlook.com,3Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.fernandoram0s@hotmail.com,4Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.igorbdsantos@gmail.com,5Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.leatricersantos@gmail.com.6Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MGwillianwbp@gmail.com.7Graduandos em Engenharia Mecânica. Centro Universitáriode Belo Horizonte - UniBH, 2018. Belo Horizonte, MG.lucas-dreis@hotmail.com.8Doutorando em Administração. FUMEC, 2018. Professor doCentro Universitário de Belo Horizonte - UniBH. BeloHorizonte, MG. icoutinho@prof.unibh.br.RESUMO: Neste trabalho será apresentada um breve esclarecimento acerca do estudo da tribologia e suasaplicações. Será apresentado também as aplicações cotidianas desse tema tão importante. O objetivo destetrabalho é divulgar a importância dos estudos em tribologia como uma importante ferramenta para odesenvolvimento da tecnologia.PALAVRAS-CHAVE: Tribologia, lubrificação, atrito, avanço nos processos.ABSTRACT: This paper will present a brief explanation about the study of tribology and its applications. It will alsopresent the everyday applications of this important subject. The purpose of this paper is to disclose the importanceof studies in tribology as an important tool for the development of technology.KEY WORDS: Tribology, lubrication, friction, process advancement.1. INTRODUÇÃOna área de lubrificação, atrito e desgaste cresceuconsideravelmente, pois se trata de um assunto emAo longo da evolução industrial os equipamentosforam modernizados, porém ainda existem aspectosque são alvos de estudo e melhorias. Segundoque causa atraso nos processos industriais e se fortratado com desleixo o equipamento pode A (2018), a tecnologia a serviço de melhoriase-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
nte prejuízo.Estudos de falhas mecânicas em sistemas móveisSeu foco constitui-se de estudar o desgaste. Osquatro modos mais tradicionais são mostrados naFigura 1 abaixo.demonstraram que 75% destas devem-se ao desgastedas superfícies em atrito. A nível de estudo e pesquisanas áreas que envolvem a fricção, desgaste elubrificação criou-se o termo tribologia que seclassifica como a ciência que estuda os fenômenos defricção e o seu efeito associado ao desgaste dosmateriais devido ao seu contato e movimento noutrassuperfícies o que pode ser confirmado por Radi(2014).Figura 1 - Tipos de desgaste.Fonte: Radi, 2014.O termo tribologia, que vem do grego Τριβο (Tribo esfregar) e Λογοσ (Logos - estudo) foi utilizado,Segundo STOETERAU (2004). O desgaste adesivooficialmente, pela primeira vez em 1966 em umocorre quando a ligação adesiva entre as superfícies érelatório feito por H. Peter Jost para o comitê dosuficientemente forte para resistir ao deslizamento, odepartamento inglês de educação e ciência conformeresultado dessa adesão é uma deformação plásticaÁlava (2018).causada na região de contato gerando uma trinca queDevido a esta evolução percebeu-se a necessidade deaplicar processos de melhorias que, além de contribuirpara o prolongamento de vida útil do equipamento,trazem consigo a vantagem de uma manutenção maiseficiente e otimização do processo.pode se propagar levando à geração de um terceirocorpo e a uma transferência completa de material.No desgaste abrasivo ocorre remoção de material dasuperfície. Esse desgaste ocorre em função doformato e da dureza dos dois materiais em contato.O desgaste por fadiga ocorre quando o desgaste éPortanto este artigo tem como objetivo abordar ocampo da tribologia a expondo pontos importantes desua história, sua aplicação e importância a fim deagregar conhecimento nesta área e sublinhar suasprincipais melhorias em diversos processos.ocasionado pelo alto número de repetições domovimento.O desgaste corrosivo ocorre em meios corrosivos,líquidos ou gasosos. Neste tipo de desgaste sãoformados produtos de reação devido às interaçõesquímicas2. REFERENCIAL TEÓRICO2.1. O QUE É TRIBOLOGIAA palavra tribologia é derivada das palavras grega“tribos” que significa atrito, e “logos” que significaestudo, de forma literal significa “Estudo do Atrito”.Tribologia é definida como: a ciência e a tecnologia dainteração entre superfícies com movimento relativo edos assuntos e práticas relacionadas.e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: sreaçõessãoconhecidas como reações triboquímicas e vida.Os modos de desgaste podem ocorrer em diversosmecanismos eles são descritos pela consideração . Geralmente o desgaste ocorre através demais de um modo, portanto o conhecimento em tornode cada mecanismo de desgaste e em cada modo setorna importante. O pesquisador tem que ter sempre
3em mente o tipo de aplicação do material que eledevidoaimportantescontribuiçõesparaodeseja testar para que possa simular as mesmasentendimento dos fenômenos de atrito e desgaste, dacondições de velocidade, de movimento e de cargaVinci antecipou em séculos algumas descobertas quefacilitando assim sua pesquisa e filtrando quais ao osnão foram aproveitadas por seus contemporâneos etipos de desgaste que podem ou não ocorrer duranteseguidores, ele mediu através de suas pesquisasos testes.forças de atrito em planos horizontais e inclinados,demonstrou que estas são dependentes da força2.2. HISTÓRIAnormal ao deslizamento dos corpos e independentesda área de contato aparente, propôs uma distinçãoA tribologia reúne os conhecimentos em diversasáreas como na física, na química, na mecânica e naciência dos materiais isto para explicar e prever oentre atrito de escorregamento e de rolamento al à força normal (RADI, 2014).comportamento de sistemas físicos que são utilizadosem sistemas mecânicos. A tribologia é unificada nãoA Figura 2 mostra os desenhos dos equipamentospelos conhecimentos básicos, mas pela área dedesenvolvidos por da Vinci para a determinação daaplicação. Os campos do conhecimento que formam aforça de atrito. Estes, sem dúvida, constituem-se nostribologia existiam antes mesmo de se prever seuprimeiros tribômetros documentados na história daestudo, a pesquisa acerca dos fenômenos decivilização.lubrificação como, atrito e desgaste antecedem muitoa 1966 (STOETERAU, 2004).Um dos exemplos que podemos notar são as pinturasrupestres e descobertas arqueológicas que mostram,mesmo que de forma mais simplificada, a principalmente para a redução do atrito. Por exemplo:No período Paleolítico 1 o fogo era gerado pelo atritode pedaços de madeira ou lascas de pedras. Já noperíodo Mesolítico 2, o homem descobre novosmateriais e técnicas a serem utilizados na confecçãoFigura 2 - Tribômetro construído por da Vinci.Fonte: Site tribonet.org Tribômetrosdas ferramentas de trabalho, como instrumentos decaça mais eficientes e avançados. Numa tumbaContribuições importantes que merecem destaque eegípcia, encontrou-se o que parece ser o primeirotambém foram realizadas por Leonardo Da Vinciregistro pictórico de um tribologista em ação que eramforam: estabelecer a importância dos lubrificantes paraegípcios usando trenós para transportar uma enormediminuir a força de atrito; considerar o efeito dae pesada estátua na imagem foi notado que sobre osrugosidade no deslizamento e demonstrar que apés da estátua havia um homem jogando líquido nointerposição de esferas (ou objetos que permitemcaminho para reduzir o atrito e possibilitar o transporterolamento, como pedras e galhos) entre corposda estátua.diminui a resistência ao movimento. Outros pioneirosda tribologia foram Guillaume Amontons (1663-1705),Após a renascença, Leonardo da Vinci (1452 – 1519),John Theophilius Desanguliers (1683- 1744), Leonardque pode ser considerado o pai da tribologia moderna,Euler (1707-1783), Charles-Augustin Coulomb (1736 –e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
41806) e Charles Hatchett (1760-1820), Osbornecorrentes, compressores e outros componentes aReynolds (1842-1919), Heirich Rudolph Hertz (1869 –cada ano. As condições operacionais adversas na1851), George Vogelpohl (1900-1975), Frank PhilipindústriaBoluden (1903-1968). Estes cientistas e muitos outros,especiais aos lubrificantes. Entre esses desafiosderamoestão, por exemplo, alta pressão, cargas de choque edesenvolvimento da tribologia. Em 1979 Dowsontensão vibratória, assim como temperaturas extremas,publicou um livro intitulado “History of tribology” ondeparadas frequentes e imprevistas e também operaçãosão mostradas as contribuições mais importantes deem baixa velocidade, que os lubrificantes usados têmcada um deles.que suportar. Além disso, todos os �ãorepresentamdesafiosestruturais estão sujeitos a altas concentrações dePortanto, a justificativa deste artigo nada mais é que ovolume de conhecimento que pode ser absorvidodiantedeumassuntotãointeressanteepoeira e partículas de sujeira no ar ambiente(KLÜBER, 2015).deabrangência tão visível como é possível notar,Engrenagens abertas e fechadas são componentesprincipalmente em torno da engenharia mecânica.estruturais importantes a serem considerados em umausina de mineração quando se trata de sto.Lubrificantes adesivos transparentes para grandes2.3. IMPORTÂNCIAengrenagens de caixa aberta oferecem vantagensSua importância se dá diante do fato de estudo epesquisa em torno do aumento da vida útil deequipamentos e automaticamente uma demandamenor de manutenção neste mesmo equipamento,visto que a melhora de sua lubrificação e do contatoadequado entre peças que possivelmente sofreriamdesgaste levaria a um curso de utilidade maiordaquele equipamento. A melhora também visa aimplantação de tecnologia, o que é visto atualmentecomo algo crucial diante do desenvolvimento deindústrias e empresas que visam seu nome oslubrificantesadesivosconvencionais pretos. Uma grande parte do totalmundial de engrenagens abertas em operação, alta ebaixa velocidade, já está lubrificada com esses ará no futuro próximo, o que pode serobservado na Figura 3 que segue. Para engrenagensfechadas, os lubrificantes à base de poliglicol são umaopção para aumentar consideravelmente o grau deeficiência energética e, consequentemente, diminuiros custos operacionais.maiscontribuições se adquire para melhoria de um produtomaior será a satisfação do cliente, aumentando ademanda e gerando maior lucro ao empresário.2.4. APLICAÇÃOPara manter a funcionalidade das máquinas em umaplanta de processamento mineral, várias toneladas delubrificantes são usadas para as numerosas caixas ta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/Figura 3 - Engrenagens trabalhando com óleos especiais.Fonte: (Fernandez, 2007).
5em muitos casos, os lubrificantes especiais têm umSegundo Klüber (2015), geralmente lubrificantes sãopapel importante a desempenhar.necessários quando as superfícies que deslizam ourolam umas contra as outras precisam ser separadasAsengrenagenspara facilitar a fricção mecânica. Ao decidir sobre umlubrificadas com óleos minerais dopados de altalubrificante, é importante considerar várias condiçõesqualidade, que atendem a todos os requisitos empara encontrar a solução mais eficiente e econômicatermos de resistência a pressão, velocidades epara um determinado ponto de fricção. Todo o sistematemperaturas,tribológico deve ser levado em conta, incluindo:adequadamente. Com os crescentes requisitos desempenho, no entanto, os óleos minerais atingem corpo base (por exemplo, a engrenagem deseu limite, especialmente em termos de resistênciacircunferência),térmica. Óleos com viscosidade mais alta ou graxas corpo oposto (por exemplo, o pinhão),fluidas com extrema pressão ou aditivos antidesgaste substância intermediária (lubrificante),são, portanto, necessários. Se o risco de atrito é meioenvolvente(porexemplo,poeira,condições ambientais, etc.).Influenciandoparâmetroscomoparticularmente elevado, existe uma tendência parausar óleos sintéticos, por exemplo, com base emcondiçãodaengrenagem, temperatura de operação, velocidade,vibrações, ialfaolefinas são miscíveis com óleos minerais eprolongam os intervalos de troca de óleo, emcomparação com os óleos minerais aproximadamenteostrês vezes. Os poliglicóis, que não são miscíveis comfabricantes de componentes e equipamentos para aóleos minerais, ampliam os intervalos de troca de óleoprodução de minerais, mas também os operadores deaté cinco vezes e aumentam a eficiência dasplantas de mineração. A implementação consistente eengrenagens fechadas em até 10%. A economia deorientada para a aplicação do procedimento deenergia potencial gerada com esses óleos leva aavaliação descrito acima leva a reduções de custocustos operacionais significativamente mais tivas para manutenção e reparo quandoconduzida por operadores de plantas de mineração2.5. ESTUDOS RECENTEScom o apoio de um tribologista ou especialista emaplicação.A tribologia tem sido um tema bastante discutido tantona área automotiva quanto na área de saúde, poisAs engrenagens fechadas desempenham um papelquando se trata de lubrificação a atenção deve sercada vez maior nas fábricas de processamentoredobrada.mineral. Ainda de acordo com Klüber (2015), ademanda geral da indústria por mais desempenhoUmexemplodissotemsidooestudoecom custos operacionais reduzidos também se aplicaaperfeiçoamento da prótese de quadril que fica presaa eles, já que as engrenagens precisam transferira pélvis. A bola desliza dentro de uma carcaçaainda mais energia, enquanto duram mais e exigemesférica, geralmente feito de polietileno de alto pesomenos paralisações. Como o potencial para soluçõesmolecular ou cerâmica, encaixado na pélvis, o quede construção oferecidas por rolamentos, dentes depode ser observado na Figura 4 a seguir.engrenagens, eixos e vedações tem sido exploradoe-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
6articulações artificiais são lubrificadas naturalmenteutilizando o fluido natural do corpo sendo que assimas superfícies experimentam muito poucas taxas dedesgaste.Ainda de acordo com Freng (2016), ituição, por várias razões, geralmente ocorremnum período de sete anos. Houve, no entanto, umperíodo no início dos anos 2000, quando houve oFigura 4 - Prótese de um quadrilFonte: Site tribonetsurgimento de problemas com algumas articulaçõesSegundo Freng (2016), a substituição do quadrilfornece talvez o mais impressionante exemplo de nto de rotina e a cada ano no Reino Unidocerca de 100.000 pacientes recebem esta substituiçãodo quadril (THR). Em todo o mundo, 10% dos homense 18% das mulheres a idade de 60 anos tem sintomasde osteoartrite, que é um dos as dez mais comunsincapacitantes doenças nos países desenvolvidos.Embora o quadril artificial conjunto existiu por muitosanos, o mesmo era primitivo e nada satisfatório para otratamento da osteoartrite grave. Na década de 1960,Sir John Charnley foi pioneiro no desenvolvimento doquadril total moderno na artroplastia no HospitalWrightington, em Wigan, e passou assim as próximasduas décadas refinando a substituição conjunta edesenvolvendotambémosprocedimentosparaimplante. As próteses de quadril modernas evoluíramconsideravelmente, mas a maioria ainda substituía ocorpo natural por uma articulação de bola e a carcaçacom um metal muito liso (aço inoxidável ou liga decobalto-cromo) na cabeça do fêmur articulando em umcopo encaixado na pélvis feito de um polietileno deartificiais do quadril. Um novo design de THR foiintroduzido que tinha uma cabeça femoral de metalarticulando em um copo metálico (em vez ituídas em um taxa significativamente maior doque o metal / polietileno, cerâmica / polietileno oucerâmica / cerâmica. As causas do fracasso eramprincipalmente tribológicas – enquanto em muitospacientes o metal-metal atuando nos rolamentosexecutaram bem, em alguns casos houve uma reaçãoadversa aos detritos de metal e íons (como o cobalto eo cromo usados na liga) liberado no corpo pordesgaste da articulação. Entendendo o complexoprocesso de lubrificação e desgaste que ocorrem es dispositivos, o campo da tribologia médicaagora se estende muito mais amplamente do quesomente nas substituições de quadril podendo serabrangida para outros tipos de articulações protéticas,para a redução do atrito de luvas cirúrgicas ecateteres, aplica-se também na lubrificação de lentesde contato, e até mesmo na limpeza e desgaste dedentes.alta liga. Ficou menor, mas ainda substancial, uso deuma bola de cerâmica de alumina com um copo depolietileno, ou cerâmica para ambos os componentes.O desafio para o designer era o de reproduzir comfacilidade a gama de movimentos que nós sereshumanos temos e também articulação natural, aomesmo tempo com uma fixação segura ao osso. Ase-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/2.6. TRIBÔMETROO tribômetro é um equipamento versátil para mediçãode propriedades de atrito e desgaste de combinaçõesde materiais e lubrificantes sob condições específicasde carga, velocidade, temperatura e atmosfera. Acaracterização tribológica envolve estudos sobre as
7reais condições de uso do material assim como osestudos sobre o coeficiente de atrito, taxa de desgastee durabilidade do filme. Estes estudos podem seraplicados em diversas áreas tais como automotiva,aeroespacial, eletrônica, biomédica e ótica, segundoJost (1960). Diversos ensaios podem ser realizados,tais como, o de riscamento (útil na avaliação daadesão e na medição de dureza de filmes finos), deindentação (que permite a determinação do módulo deYoung e da dureza) e o de fadiga (para a análise dadurabilidade e resistência do material). A Figura 5mostraumafotoeaFigura6mostraumaFigura 6 - Representação esquemática de cada uma daspartes do tribômetro.Fonte: (Radi,2014).representação esquemática do tribômetro que foiadquirido pelo Laboratório Associado de Sensores(LAS) do Instituto Tecnológico de Pesquisas EspaciaisEle é composto por unidades que podem serem São José dos Campos através do projeto FAPESPclassificadas como superiores (que ficam acima dajovem pesquisador nº03/13373-8 e do projeto da “redeamostra) e inferiores (que ficam abaixo da amostra enano” processo nº 555029/2005-0.são usadas para fixação da amostra).Dentre as unidades superiores temos: Sensores de carga: Que atuam na aplicação dacarga determinada pelo usuário através de umprograma que faz a interface entre o equipamentoe o usuário para o equipamento. É no sensor decarga que se fixa o contra-corpo (esfera ou pinoque ficará em contato com a amostra durante oensaio). O grupo conta com dois sensores decarga cujas capacidades variam de 0,20-20,00 Ne de 1,00-100,00 N; Unidade de posicionamento lateral: Utilizado paraposicionar o pino (ou esfera) e também pararealizar os ensaios de movimento recíproco linear(vai-e-vem).Figura 5 - Tribômetro modelo UMTFonte: Site tribonet.orgJá as unidades superiores são divididas em: Unidade de movimento rotacional: Utilizada paraarealizaçãodeensaioscommovimentorotacional e também para fixação da amostra;e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: www.unibh.br/revistas/exacta/
8 Unidade de movimento recíproco linear: Além dospossibilidade de combinação de suas unidades.ensaios em modo recíproco linear é utilizada paraIsso faz com que um grande número de ensaiosfixação e posicionamento da amostra.possa ser realizado em um único equipamento.A tribologia é um ramo de profundo estudo nosdias3. CONCLUSÃOalta relevância o estudo da tribologia comodeabrangeváriasáreasdoconhecimento como explicado acima, tanto noPortanto com este trabalho conclui-se que é ortamento de inúmeros materiais aplicados adiversas situações de desgaste. Foi possívelobservar também que grande número de ensaiospode ser realizado no tribômetro devido àramo da medicina quanto no ramo industrial. o por se tratar de uma área que aindacabe um processo de otimização pois diversasmáquinaseprocessosquedependemdatribologia são utilizados na sociedade em diversossetores.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASÀLAVA, MRA Grupo. Tribologia, 2018. Disponívelem: ios-de-materiais/tribologia/ Acessoem: 14 mai. 2018.DROPSA. Sistema de lubrificação tribologia. 2018.FERNANDEZ, G. P., “Application Of Tribology TheStudy And Developmente Of Materials ToAutomotive Clutch”, 2007. 142 f. Dissertação demestrado, Universidade Federal de Uberlândia.FRENG, Ian Hutchings., “A lot more thanlubrification”,2016.Disponívelem: http://www.ingenia.org.uk/Ingenia/Articles/1009 .Acesso em: 21 mai. 2018.JOST, H.P, 1960, “Lubrication (tribology) educationand research, Jost Rep., Department of Educationand Science, HMSO, London, 1966, p.4. Citado em:SINATORA, A., 2005, “Tribologia: um resgatehistórico e o estado da arte”, Prova de Erudição,São Paulo.KLÜBER LUBRICATION. “Klüber Lubrication OffersSpecialty Lubricants for Open Drives and GearsKeeping Mineral Processing Plants Up andRunning”,2015.Disponívelem: e-xacta, Belo Horizonte, Vol. X, N.º Y, p. aa-bb. (ano). Editora UniBH.Disponível em: eral-processing-plants-up-andrunning/ . Acesso em: 21 mai. 2018.RADI, Polyana et al. Tribologia, conceito eaplicações.2014Disponívelem: http://www.bibl.ita.br/xiiiencita/FUND18.pdf Acessoem: 14 mai. 2018.STOETERAU, Rodrigo Lima. Tribologia, Apostila de2004. Universidade Federal De Santa Catarina, CentroTecnológico Departamento De Engenharia Mecânica.UEMA.Tribologia,2018Disponívelem: ostila1.pdf Acesso em: 14 mai. 2018.
A palavra tribologia é derivada das palavras grega "tribos" que significa atrito, e "logos" que significa estudo, de forma literal significa "Estudo do Atrito". Tribologia é definida como: a ciência e a tecnologia da interação entre superfícies com movimento relativo e dos assuntos e práticas relacionadas.
