Qual óleo usar em redutor industrial: AGMA, CLP e DIN 51517

Use o óleo de engrenagem que a plaqueta do redutor (a placa presa na carcaça) ou o manual pede. O pedido vem num código: CLP e AGMA dizem o quanto o óleo é grosso e se ele leva o aditivo que protege os dentes sob carga; ISO VG diz só o quanto ele é grosso. A seguir, o que cada código quer dizer, a tabela que converte um no outro e o ensaio que a norma alemã DIN 51517 exige para comprovar a proteção.

O que o óleo faz dentro do redutor?

O óleo mantém os dentes das engrenagens separados por uma camada finíssima, para que metal não esfregue em metal.

O redutor é a caixa de engrenagens que fica entre o motor e a máquina. Ele baixa a rotação e, em troca, multiplica a força de giro, o torque, como a marcha leve da bicicleta numa subida. Dentro dele, uma engrenagem pequena, o pinhão, gira uma grande, a coroa.

Toda a força do motor passa de um dente para o outro por uma faixa estreita, onde os dois se encostam. Ali o óleo forma uma camada muito mais fina que um fio de cabelo: o filme de óleo. Enquanto o filme aguenta, o dente quase não se gasta.

Na maioria dos redutores, as engrenagens giram em parte mergulhadas no óleo do fundo da caixa e o espalham; nos maiores, uma bomba faz o óleo circular. O mesmo óleo leva o calor embora e protege as peças contra a ferrugem.

O problema começa quando a carga é tanta que o filme não aguenta.

Para que serve o aditivo EP no óleo de engrenagem?

O aditivo EP protege os dentes nos instantes em que o filme de óleo não dá conta e o metal toca o metal. Aditivo é um produto químico que vai no óleo em dose pequena para lhe dar uma qualidade extra; EP quer dizer extrema pressão. A sequência é esta (Figura 1):

1. A força do redutor se concentra na faixa de contato, o que leva a uma pressão muito alta sobre o óleo.

2. O giro arrasta óleo para dentro do contato e forma o filme: quanto mais rápido o giro, mais grosso o filme. Com o filme inteiro, os dentes não se tocam (quadro 1 da figura).

3. A face de trabalho do dente, o flanco, tem picos microscópicos: a rugosidade.

4. Rotação baixa ou óleo quente, que fica mais ralo, deixam o filme mais fino que esses picos (quadro 2 da figura). Com a carga alta, os picos se apertam uns contra os outros e o ponto de contato esquenta.

5. Os picos se tocam, soldam por um instante e são arrancados. Esse dano é o engripamento (em inglês, scuffing): risca o flanco e solta partículas de metal no óleo (quadro 2).

6. O aditivo EP, em geral feito de compostos de enxofre e fósforo, reage com o aço nesses pontos quentes e forma uma película de sacrifício. Ela se gasta no lugar do dente e impede a solda (quadro 3).

7. A película se refaz a cada contato, à custa do aditivo, que vai sendo consumido. O calor e o envelhecimento do óleo também gastam o aditivo.

Figura 1. O contato entre pinhão e coroa, ampliado. O filme inteiro separa os dentes (1). Com o filme fino, mais baixo que os picos, e carga alta, os picos soldam e são arrancados (2). A película do aditivo EP impede a solda (3). Rugosidade exagerada.

Como isso aparece na sua fábrica: ruído e temperatura da caixa acima do normal; riscos nos flancos e partículas presas no bujão magnético, o tampão de dreno com ímã. O dente que já engripou continua marcado depois da troca; o óleo novo protege dali para a frente.

Então basta um óleo bem grosso com EP?

O que é a viscosidade e por que ela importa no redutor?

Viscosidade é a resistência do óleo a escorrer: o mel tem viscosidade alta, a água tem baixa. Junto com a velocidade do giro, ela decide a espessura do filme entre os dentes.

Óleo ralo demais deixa o filme mais fino que os picos, e o desgaste acelera. Óleo grosso demais faz as engrenagens gastarem força para agitá-lo, esquenta a caixa e pesa na partida a frio.

O ponto certo depende da velocidade, da carga e da temperatura. Redutor rápido, de dentes pequenos, pede óleo mais fino; redutor lento, de alto torque, pede óleo mais grosso. Esse ponto é o grau de viscosidade, e o fabricante do redutor o escreve na plaqueta. Sem plaqueta, a Equipe Técnica Kelpen Oil calcula o grau pelos dados do redutor.

Para quem precisa do número: a viscosidade cai quando o óleo esquenta; por isso a norma a mede numa temperatura fixa, 40 °C, e é essa medida que dá nome ao grau.

O que significam CLP, ISO VG e AGMA?

São três jeitos de fazer o pedido, e só dois dizem o tipo de óleo. ISO VG diz só o grau de viscosidade; CLP e AGMA dizem o grau e também se o óleo leva aditivo EP (Figura 2).

Figura 2. A plaqueta traz um destes códigos. CLP e AGMA dizem o grau e o tipo de óleo; ISO VG diz só o grau. Na numeração tradicional da AGMA, que as normas atuais trocaram pelo ISO VG, AGMA 5 equivale a ISO VG 220.

ISO VG é o grau de viscosidade da norma ISO 3448: o número é a viscosidade a 40 °C. "ISO VG 220" diz o quanto o óleo é grosso e não diz se ele tem EP.

CLP vem da norma alemã de óleos de engrenagem, a DIN 51517. Cada uma das três partes soma uma proteção à anterior:

• C (parte 1): óleo sem aditivo (a norma tem como base o óleo mineral).

• CL (parte 2): o C mais proteção contra a ferrugem e contra a oxidação, o envelhecimento do óleo pelo calor e pelo oxigênio do ar.

• CLP (parte 3): o CL mais aditivo EP. A sigla descreve o desempenho; a base pode ser mineral ou sintética. Em "CLP 220", o número é o grau ISO VG.

AGMA é a associação americana dos fabricantes de engrenagens (American Gear Manufacturers Association). Na numeração tradicional da AGMA (a que as normas atuais trocaram pelo ISO VG, mas que as plaquetas ainda trazem), cada grau de viscosidade ganha um número, e o sufixo diz o tipo de óleo:

• EP: com aditivo de extrema pressão;

• Comp: óleo composto, com gordura misturada ao óleo, para o redutor de rosca sem fim, que aparece adiante;

• sem sufixo: só com proteção contra oxidação e ferrugem, sem aditivo EP.

As duas normas têm ensaios e limites diferentes: compre o óleo que declara, no rótulo, a norma que a plaqueta cita. Se a plaqueta traz só o ISO VG, confirme no manual se o redutor pede EP.

Para quem precisa do número: o ISO VG é a viscosidade cinemática a 40 °C em mm²/s, o mesmo que centistokes (cSt), com 10% de tolerância para cima ou para baixo. O ISO VG 220 vai de 198 a 242 cSt.

A numeração tradicional da AGMA vem das edições até a AGMA 9005-D94. Desde a 9005-E02, a norma usa o próprio ISO VG mais o tipo de óleo e guarda o número antigo só como referência; a edição atual é a 9005-F16. A plaqueta antiga continua dizendo "5 EP".

Qual a tabela de óleo de redutor?

A tabela cruza o grau ISO VG com a numeração tradicional da AGMA e com as duas linhas de óleo de engrenagem da Kelpen Oil, uma mineral e uma sintética. Elas diferem no óleo básico, o líquido que forma a maior parte do lubrificante: o mineral vem do petróleo refinado e o sintético é feito por síntese química. Os grupos de óleo básico estão no artigo sobre o que são óleos básicos.

Lendo a tabela: "CLP 220" e "AGMA 5 EP" pedem o mesmo tipo de óleo, ISO VG 220 com EP. A coluna AGMA é a escala tradicional, para converter o código da plaqueta; a norma que cada linha atende está no parágrafo seguinte. O ISO VG 32 corresponde ao AGMA 0, que não tem versão EP. A escala tem ainda o AGMA 1 (ISO VG 46) e segue acima do ISO VG 1000.

Toda a linha Turan EP, do ISO VG 68 ao 1000, atende à DIN 51517 parte 3 (CLP) e à AGMA 9005. A linha Turan S, de bases 100% sintéticas, atende à DIN 51517 parte 3 (CLP) e à ISO 12925-1, a norma internacional dos óleos de engrenagem fechada.

Para quem precisa do número: as classes mais usadas da ISO 12925-1 em engrenagem fechada sobem em degraus: CKB (mineral com proteção contra oxidação e ferrugem), CKC (o CKB mais aditivo EP) e CKD (o CKC que aguenta mais calor sem se degradar). A norma tem ainda classes para rosca sem fim, sintéticos e engrenagem aberta.

A DIN 51502 acrescenta ao CLP uma sigla da base sintética, como HC (hidrocarboneto sintético), PG (poliglicol) e E (éster), em "CLP PG". O sintético que cumpre os requisitos do CLP também é CLP, com a sigla da base ao lado.

O rótulo diz EP. Como saber se o óleo aguenta mesmo?

Como se comprova a capacidade de carga de um óleo de engrenagem?

Por ensaio padronizado, exigido pela norma que o óleo declara atender. O principal é o FZG: uma máquina gira um par de engrenagens padrão mergulhado no óleo e aumenta a carga em estágios, de 1 a 12, até aparecer o engripamento do quadro 2 da Figura 1.

É um teste de esforço, como a esteira do cardiologista que aumenta a inclinação aos poucos. Quanto mais alto o estágio que o óleo aguenta, maior a capacidade de carga dele.

O ensaio de quatro esferas mede a resistência à solda de outro jeito: uma esfera de aço gira apertada contra três esferas paradas, mergulhadas no óleo, e a carga sobe até as quatro soldarem. O resultado sai em carga de solda e não se converte em estágio FZG.

A DIN 51517 parte 3 pede também ensaios de envelhecimento, ferrugem, corrosão do cobre, espuma, separação da água (importante em papel e siderurgia), compatibilidade com as vedações e desgaste de rolamento. Daí o filtro para comparar fornecedores: "EP" no rótulo é adjetivo; "conforme DIN 51517 parte 3" se confere, porque a norma fixa o estágio FZG mínimo e todos os outros ensaios.

Para quem precisa do número: o FZG segue a DIN ISO 14635-1 (antes, DIN 51354-2), método A/8.3/90; a sigla é do centro de pesquisa em engrenagens da Universidade Técnica de Munique. A escala termina no estágio 12; o óleo que passa dele sem falhar recebe o resultado "maior que 12". A DIN 51517 parte 3 pede estágio de falha 12 ou mais. O ensaio de quatro esferas segue a ASTM D2783, que mede a carga de solda.

E um aditivo tão reativo pode atacar alguma peça da caixa?

Óleo com aditivo EP pode atacar bronze e vedações?

Pode, quando a fórmula do óleo não combina com a caixa. O enxofre mais reativo, que protege o aço, também ataca as ligas de cobre, como o bronze.

O caso típico é o redutor de rosca sem fim: um parafuso, a rosca, gira uma coroa de bronze, e os dois deslizam muito um sobre o outro, o que esquenta o contato. Buchas e gaiolas de rolamento (a peça que separa as esferas ou os roletes) também podem ser de bronze.

Com o bronze quente, o ataque pode ser rápido e avança sem ruído: a coroa perde material, e o óleo escurece e acumula partículas.

Essa agressividade se mede no ensaio de corrosão em lâmina de cobre: uma lâmina polida fica no óleo quente, e a mancha que se forma é comparada a uma escala.

Para a rosca sem fim existem também óleos de baixo atrito, como o composto e alguns sintéticos. Com coroa de bronze, a Equipe Técnica Kelpen Oil indica o óleo antes da compra.

Nas vedações, a compatibilidade depende do material da borracha do retentor, o elastômero, e da temperatura. A linha Turan S é compatível com os elastômeros de vedação; para qualquer óleo, confirme com o fabricante da vedação. O risco maior aparece na troca de um tipo de base por outro, assunto da próxima seção.

Para quem precisa do número: a corrosão em lâmina de cobre segue a NBR 14359, 3 horas a 100 °C, com a escala da ASTM D130, da classe 1 (mancha leve) à classe 4 (corrosão).

Quando o sintético compensa no redutor?

Quando a temperatura, o intervalo de troca ou o custo de parada passam do que o óleo mineral atende bem. Os básicos sintéticos usados em redutor mudam menos de viscosidade com a temperatura e resistem mais à oxidação. Na prática, o óleo afina menos na caixa quente, engrossa menos na partida a frio e dura mais entre uma troca e outra (Figura 3).

Figura 3. Ilustração: o grau é medido a 40 °C, por isso as curvas de dois óleos do mesmo grau se cruzam ali. Fora desse ponto, o sintético típico de redutor afina menos no calor e engrossa menos no frio. Não é dado de produto.

A conta costuma fechar na caixa quente, na partida a frio e onde a troca é cara. Caixa quente é a que trabalha perto do limite do óleo mineral; a Equipe Técnica Kelpen Oil diz se é a sua, a partir da temperatura medida na carcaça com o redutor em carga.

Exemplos: turbina eólica, em que trocar o óleo exige subir até a nacele (a cabine no alto da torre), caixa de extrusora de plástico e redutores de carga alta nas indústrias de papel, aço, petróleo, têxtil, madeira e cimento. Nesses casos, o critério deixa de ser o preço do litro e passa a ser o custo por hora de operação.

Na troca de mineral para sintético, drene e limpe a caixa antes. Algumas bases sintéticas, como o PAG (poliglicol), não se misturam com o óleo mineral e podem atacar a tinta interna da caixa e certos retentores. Por isso, a Equipe Técnica Kelpen Oil confirma se a troca compensa e como migrar.

Para quem precisa do número: quanto a viscosidade muda com a temperatura se mede pelo índice de viscosidade (NBR 14358); quanto maior o índice, menos ela muda.

Com o óleo certo na caixa, falta saber quando trocá-lo.

Como saber a hora de trocar o óleo do redutor?

Pela condição do óleo, medida em laboratório, além do calendário. O redutor é fechado, e o óleo guarda o que aconteceu lá dentro: comparado com uma amostra do óleo novo, ele mostra quanto envelheceu e se o aditivo está se gastando.

Estes são os ensaios do redutor no laboratório da Kelpen Oil, em Arujá (SP). A lista completa está no artigo sobre os ensaios do laboratório de lubrificantes.

Duas leituras da tabela pedem cuidado. O óleo EP novo já tem acidez própria, que vem do aditivo, e ela pode até cair no começo do uso. O que conta é quanto ela sobe em relação à amostra do óleo novo do mesmo lote.

Fósforo e enxofre estáveis, sozinhos, não garantem que o aditivo ainda protege: ao completar o nível, com o mesmo óleo ou com outro, o óleo novo traz aditivo novo e esconde o gasto do antigo. Por isso a leitura junta acidez, viscosidade e partículas.

Nós, da Kelpen Oil, formulamos lubrificantes e distribuímos óleos básicos desde 1999. O mesmo laboratório libera cada lote que formulamos (o laudo de lote é de óleo novo) e faz a análise de óleo em uso para qualquer empresa, inclusive com óleo de outro fabricante, como serviço pago. Em redutor de acesso difícil, é a análise que permite trocar o óleo numa parada programada, e não às pressas depois de uma falha.

Para a comparação valer, colete a amostra com a caixa na temperatura de trabalho, sempre do mesmo ponto, e envie junto um pouco do óleo novo.

Qual óleo usar em cada redutor?

O grau vem da plaqueta; o tipo de óleo vem das condições da caixa. O quadro resume a escolha entre os óleos para redutores industriais da Kelpen Oil.

Perguntas frequentes

Qual o óleo para redutor de velocidade? O redutor de velocidade é o próprio redutor industrial e usa óleo de engrenagem CLP, no grau ISO VG da plaqueta. Na Kelpen Oil, a linha Turan EP vai do ISO VG 68 ao 1000, e a linha Turan S cobre os graus da tabela acima.

Qual o melhor óleo para redutor? O que atende ao código da plaqueta e comprova a capacidade de carga pela norma que declara, como a DIN 51517 parte 3. Entre mineral e sintético, vence o menor custo por hora de operação.

Qual é o óleo para engrenagem industrial? Para caixas de engrenagens fechadas, o CLP no grau especificado. O óleo de câmbio e diferencial do carro (classes API GL-4 e GL-5) é outra família e não substitui o CLP: o GL-5 leva enxofre muito ativo, que pode atacar bronze. Se a plaqueta antiga pede grau SAE, a Equipe Técnica Kelpen Oil indica o ISO VG correspondente.

Pode usar óleo hidráulico no redutor? Só quando o manual do redutor pede. O óleo hidráulico antidesgaste (classe HLP, DIN 51524 parte 2) é feito para bombas e costuma vir em graus mais finos. A norma também exige dele um FZG menor: estágio 10 ou mais, contra 12 ou mais do CLP.

Glossário

• Redutor: caixa de engrenagens que baixa a rotação do motor e aumenta o torque entregue à máquina.

• Pinhão e coroa: o par de engrenagens do redutor; o pinhão, menor, aciona a coroa, maior.

• Filme de óleo: camada de óleo que separa as superfícies em movimento.

• Aditivo EP (extrema pressão): em geral compostos de enxofre e fósforo, que reagem com o aço nos pontos quentes e formam uma película de sacrifício.

• Engripamento (scuffing): solda instantânea e arrancamento dos picos dos dentes quando o filme de óleo não aguenta.

• ISO VG: grau de viscosidade do óleo a 40 °C, em cSt, pela ISO 3448.

• FZG: ensaio com engrenagens padrão que mede, em estágios de 1 a 12, a carga que o óleo suporta antes do engripamento.

Fale com a Equipe Técnica

Antes de ligar, anote o código da plaqueta, o tipo de engrenagem, o material da coroa (é bronze?), a rotação, a carga e a temperatura da caixa e do ambiente. Com esses dados, a Equipe Técnica Kelpen Oil confirma o óleo adequado ao seu redutor.

Se o redutor já opera e a dúvida é a condição do óleo, envie uma amostra ao laboratório de Arujá (SP) para a análise do óleo em uso, como serviço pago. Salve este artigo ou envie para quem cuida da manutenção dos redutores na sua empresa.