A escolha do lubrificante tem um grande impacto na confiabilidade das máquinas. Engenheiros de manutenção têm várias opções ao selecionar a graxa adequada para suas máquinas. Essa escolha pode ser amplamente influenciada pelas especificações do fabricante (OEM) ou pela experiência prévia com um tipo de graxa em uma aplicação específica.
Graxas formuladas com espessantes à base de lítio representam cerca de 70% do mercado de graxas industriais. A graxa à base de lítio tem sido amplamente utilizada por um longo tempo devido ao seu custo-benefício, confiabilidade e disponibilidade. Contudo, dois desses atributos já não são mais tão verdadeiros. O aumento da demanda por baterias de lítio utilizadas em veículos elétricos (EVs) causou um grande aumento na procura por lítio, o que impactou significativamente a capacidade dos fabricantes de graxa de fornecer graxa à base de lítio de forma confiável e econômica.
Compreendendo as Restrições de Suprimento
Antes de explorar as vantagens das alternativas, é crucial entender as restrições de suprimento que afetam o mercado de lítio. O crescimento exponencial da indústria de veículos elétricos, juntamente com a crescente demanda por baterias de íons de lítio em outras aplicações, levou a um significativo desequilíbrio entre a oferta e a demanda de lítio. Formuladores e misturadores de graxa estão lutando para competir com o mercado de baterias pelo lítio necessário para produzir essa tecnologia de graxa tão comum, limitando severamente o fornecimento dessa commodity outrora abundante. Como resultado do aumento vertiginoso dos preços do lítio, os operadores estão enfrentando desafios para garantir fornecimentos estáveis de graxa à base de lítio, essenciais para a lubrificação de máquinas.
Fundamentos da Formulação de Graxa
A graxa é composta por três componentes básicos: óleo base, aditivos e espessante. O óleo base desempenha a maior parte das tarefas de lubrificação e compõe de 70 a 95% do volume da graxa. O desempenho da graxa pode ser modificado com aditivos que melhoram o desempenho em pressão extrema ou atuam como inibidores de corrosão, entre outras melhorias. Os aditivos podem adicionar até 10% ao volume total da graxa. Finalmente, a graxa contém um agente espessante que representa entre 3 a 30% do volume de uma graxa.
O espessante é o que diferencia uma graxa de um óleo, atuando como uma “esponja” que absorve o óleo base e os aditivos e os mantém em um estado semi-fluido para que a graxa permaneça no lugar. Quando se aplica pressão, o espessante libera o óleo base e os aditivos, proporcionando lubrificação. Quando a pressão é aliviada, o espessante reabsorve os componentes, mantendo-os no lugar até que sejam necessários novamente.
A Ascensão da Graxa de Cálcio Sulfonato Complexo
Os espessantes de graxa de cálcio sulfonato complexo existem há pelo menos 50 anos. No entanto, eles não eram uma opção prática para muitas aplicações gerais porque, historicamente, o desempenho obtido com a graxa de cálcio sulfonato não agregava valor devido ao seu custo elevado. Esses custos têm diminuído ao longo do tempo devido a métodos de refino aprimorados.
Os espessantes à base de lítio mantêm o óleo base e os aditivos no lugar, mas não adicionam muito benefício tribológico à formulação da graxa. Espessantes à base de lítio criam uma estrutura em rede com vazios que contêm o vital óleo base e aditivos.
Os espessantes de cálcio sulfonato complexo apresentam vantagens distintas sobre os espessantes à base de lítio, trazendo benefícios tribológicos que melhoram o desempenho da graxa. Eles proporcionam uma estrutura planar com partículas de calcita que formam planos de cisalhamento entre superfícies metálicas, aumentando a proteção contra desgaste sob pressão extrema. O desempenho em pressão extrema é vastamente aprimorado devido a múltiplos pontos de resposta que absorvem e dispersam as cargas.
Desempenho Aprimorado em Condições Extremas
Espessantes à base de complexo de sulfonato de cálcio oferecem o benefício adicional de uma estrutura de cadeia longa, formando um arranjo de espessamento com alto peso molecular para melhorar a resistência ao desgaste. Essa proteção contra desgaste em condições de alta pressão extrema é especialmente benéfica em rolamentos que operam sob cargas pesadas e movimentos mais lentos. Espessantes à base de complexo de sulfonato de cálcio proporcionam excelente estabilidade mecânica, resistência à oxidação e à água, garantindo uma proteção consistente contra o desgaste e um desempenho confiável durante toda a vida útil de uma carga de graxa. O complexo de sulfonato de cálcio também se destaca em fornecer proteção excepcional contra desgaste por micromovimentos, vital para equipamentos que passam por ciclos repetidos de parada e partida ou oscilações de curta duração.
Vida Útil Prolongada dos Equipamentos
Outro benefício comprovado da graxa de complexo de sulfonato de cálcio é sua capacidade de manter a estabilidade mecânica por longos períodos. Um teste de campo foi realizado em grandes rolamentos principais de turbinas eólicas de movimento lento, que operam sob cargas variáveis e transitórias pesadas. Nos testes, uma graxa de complexo de sulfonato de cálcio manteve a carga máxima de 1200N/1200N durante 12 meses de uso contínuo no teste SRV Step Load EP (ASTM D5706). Esse nível de proteção consistente contra pressão extrema foi verificado por meio de análise de vibração e inspeção visual dos rolos e pistas dos rolamentos. Uma graxa de complexo de lítio utilizada como controle não conseguiu igualar esse desempenho, caindo para 500N/500N após apenas três meses de uso nas mesmas condições.
Conformidade Ambiental e Regulatória
No mundo ambientalmente consciente de hoje, os operadores estão sob crescente pressão para adotar práticas sustentáveis e cumprir regulamentações rigorosas. As graxas à base de sulfonato de cálcio estão alinhadas com esses objetivos, pois são mais ecológicas. As graxas à base de lítio podem levantar preocupações ambientais devido à quantidade de água e energia necessárias durante o processo de mineração e ao potencial de contaminação das fontes de água. O cálcio também está amplamente disponível em todo o mundo e é muito mais fácil e menos intensivo em recursos para extrair e processar.
Custo-benefício e Estabilidade de Fornecimento
Talvez a vantagem mais convincente das graxas espessadas com complexo de sulfonato de cálcio no cenário atual seja seu custo-benefício e estabilidade de fornecimento. Com os preços do lítio em alta e as restrições de fornecimento se tornando mais pronunciadas, os operadores estão em busca de alternativas que ofereçam desempenho confiável, sejam facilmente disponíveis quando necessárias e não ultrapassem o orçamento. A graxa de sulfonato de cálcio apresenta uma solução prática, sendo frequentemente mais econômica do que a graxa de lítio e menos suscetível a interrupções na cadeia de suprimentos. Ao diversificar as opções de lubrificantes e reduzir a dependência de produtos à base de lítio, as empresas podem mitigar o impacto das condições de mercado flutuantes e garantir operações ininterruptas.
Abraçando a Inovação para a Confiabilidade das Máquinas
No cenário em constante evolução da confiabilidade das máquinas, a adaptação é a chave para o sucesso. À medida que as indústrias enfrentam restrições de fornecimento no mercado de lítio, o foco está cada vez mais voltado para tecnologias alternativas de lubrificação, com a graxa de complexo de sulfonato de cálcio emergindo como uma das principais candidatas. Adotar a tecnologia de graxa de complexo de sulfonato de cálcio é uma decisão fácil, pois ela é altamente compatível com a graxa à base de lítio, oferece melhor desempenho, tem um fornecimento confiável e um preço competitivo.
Oferecendo desempenho superior, vida útil prolongada dos equipamentos, conformidade ambiental e custo-benefício, a graxa de complexo de sulfonato de cálcio apresenta uma proposta atraente para operadores que buscam melhorar a confiabilidade das máquinas enquanto navegam em condições de mercado desafiadoras. Ao abraçar a inovação e diversificar as estratégias de lubrificação, as empresas podem proteger suas operações contra interrupções e garantir seu caminho para um crescimento sustentável.
Por Brian Burks
Traduzido pela equipe de conteúdos da Noria Brasil.
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ML 05/2024: "The Rising Value of Calcium Sulfonate Complex Grease in Machinery Reliability"
