Por que existem diferentes tipos de óleo para motores de carro?

A viscosidade explica por que motores de carro exigem óleos diferentes conforme o clima e o uso, e por que a escolha errada aumenta o desgaste do motor.

Por que existem óleos diferentes para motores de carro? A viscosidade muda com a temperatura, e o motor brasileiro enfrenta amplitudes térmicas relevantes em uma mesma viagem. Esse artigo explica o conceito de atrito, como o óleo reduz o desgaste do motor e por que a manutenção correta também é uma questão de segurança.

Introdução

Todo motor de combustão interna abriga, em seu interior, dezenas de peças metálicas deslizando umas sobre as outras em altíssima velocidade (pistões dentro dos cilindros, mancais do virabrequim, etc.). Essas superfícies, mesmo depois de usinadas e polidas, apresentam irregularidades microscópicas que se chocam a cada movimento, milhares de vezes por minuto. Esse choque constante gera atrito, e o atrito converte parte da energia mecânica do motor em calor e em desgaste do material, energia que deixa de mover o veículo e passa a corroer as peças que deveriam durar. Para reduzir esse efeito, existe o óleo lubrificante. A dúvida que motiva este texto é simples e comum entre quem dirige no Brasil: por que não existe um único óleo, universal, capaz de atender qualquer motor em qualquer condição de clima e de uso?

 

Atrito e viscosidade

Antes de explicar os diferentes tipos de óleo, é necessário entender o que o atrito representa fisicamente. Quando duas superfícies sólidas estão em contato e uma se move em relação à outra, surge uma força que se opõe a esse movimento. Essa força pode ser estimada por uma relação simples, Fat = μN, onde Fat é a força de atrito, N é a força que uma superfície exerce perpendicularmente sobre a outra (chamada de força normal) e μ é o coeficiente de atrito, um número que depende dos materiais em contato e da existência ou não de lubrificação entre eles.

Quanto menor o valor de μ, menor a força necessária para vencer o atrito, e menor a energia perdida em forma de calor a cada ciclo do motor. É exatamente nesse ponto que o óleo atua: ele se interpõe entre as duas superfícies metálicas, formando uma fina camada de fluido que impede o contato direto metal com metal e reduz drasticamente o valor de μ. Sem essa camada, boa parte da energia cinética das peças em movimento se transformaria em calor por atrito seco, o que elevaria a temperatura interna do motor e aceleraria o desgaste de componentes caros de substituir, como o virabrequim e os cilindros.

Só que o óleo não é um sólido rígido, é um fluido, e todo fluido tem uma propriedade chamada viscosidade, que mede a resistência que ele oferece ao escoamento. Um fluido pouco viscoso, como a água, escoa com facilidade e se adapta rápido ao formato do recipiente. Um fluido muito viscoso, como o mel, escoa devagar e resiste mais ao movimento. No nível molecular, essa resistência existe porque as moléculas do fluido precisam deslizar umas sobre as outras para que ele flua, e quanto mais fortes forem as interações entre elas, mais difícil esse deslizamento se torna.

A viscosidade de um óleo lubrificante não é um valor fixo. Ela muda com a temperatura, e muda de forma inversa ao que se poderia imaginar. Quando o motor está frio, o óleo fica mais espesso, mais viscoso, e escoa com dificuldade até as partes que precisam ser lubrificadas, o que explica por que o desgaste do motor é maior justamente nos primeiros segundos após a partida, antes de o óleo circular por completo pelo sistema de lubrificação e pela bomba de óleo.

Quando o motor esquenta, o óleo fica mais fluido, e se ficar fluido demais, a fina camada que separa as peças metálicas pode se romper sob a pressão do movimento, permitindo o contato direto entre metais e aumentando o desgaste exatamente no momento em que o motor trabalha em rotações mais altas. Ou seja, o óleo ideal precisa reunir duas qualidades que parecem opostas: ser fluido o suficiente para circular rápido quando o motor está frio, e viscoso o suficiente para manter a camada de proteção quando o motor está quente e sob carga. É esse equilíbrio, entre dois estados de um mesmo fluido em temperaturas diferentes, que faz existirem tipos diferentes de óleo, e não uma escolha arbitrária de fabricante.

 

Viscosidade dinâmica e o clima brasileiro

Para lidar com essa variação, a indústria automotiva usa desde 1911 um sistema de classificação criado pela SAE (Society of Automotive Engineers). A norma técnica, conhecida como SAE J300, organiza os óleos por grau de viscosidade. Um óleo identificado como monoviscoso (por exemplo, SAE 40) atende bem a uma única faixa de temperatura de operação, e por isso ficou restrito a aplicações específicas, como motores estacionários ou veículos antigos que operam sempre em condições parecidas. Já um óleo multiviscoso, identificado por dois números separados pela letra W, de winter (inverno em inglês), como no caso do SAE 5W-30, foi formulado para se comportar como um óleo fino na partida a frio, comportamento representado pelo primeiro número seguido de W, e como um óleo mais espesso quando o motor atinge a temperatura normal de funcionamento, comportamento representado pelo segundo número, medido a 100°C. Quanto menor o número antes do W, mais fluido o óleo permanece em baixas temperaturas, o que reduz o desgaste nos primeiros segundos de funcionamento do motor.

Além da viscosidade, existe ainda uma segunda classificação, ligada à composição química e aos aditivos do óleo (identificada pelas siglas da API, American Petroleum Institute), que determina, entre outras coisas, a capacidade do produto de manter suas propriedades por mais tempo e de proteger contra a formação de borra e depósitos internos, mas essa segunda classificação não altera o raciocínio central sobre viscosidade tratado aqui.

Essa capacidade de um mesmo óleo se comportar como fino a frio e como espesso a quente não é uma propriedade natural do petróleo do qual o lubrificante é derivado, é resultado de aditivos químicos incorporados na formulação, chamados melhoradores de índice de viscosidade. Esses aditivos são moléculas longas, do tipo polímero, que se comportam de maneira diferente conforme a temperatura. Em baixa temperatura, elas se enrolam sobre si mesmas, ocupando pouco espaço e interferindo pouco na fluidez do óleo, o que preserva o comportamento fino desejado na partida a frio; em alta temperatura, essas mesmas moléculas se distendem, ocupam mais espaço no fluido e aumentam a resistência ao escoamento, compensando a tendência natural de qualquer óleo de ficar mais fino quando aquecido. É essa engenharia molecular, e não apenas a origem mineral ou sintética da base do óleo, que permite a um único produto, como um SAE 5W-30, atender tanto a manhã fria quanto a tarde quente sem que o motorista precise trocar de óleo entre um trajeto e outro. Óleos de base sintética, em geral, sustentam esse comportamento por mais tempo e em faixas de temperatura mais amplas do que óleos de base mineral, o que explica parte da diferença de preço entre eles, mas o princípio físico da variação de viscosidade com a temperatura é o mesmo para as duas bases.

Essa distinção entre óleos importa particularmente no contexto brasileiro, onde a variação térmica ao longo de um único dia, e ao longo de uma mesma viagem, pode ser considerável. Um motorista pode sair de manhã cedo com temperaturas próximas de 10°C em uma região serrana e chegar à tarde a uma área com mais de 35°C, sem que o motor deixe de precisar de proteção adequada em ambos os extremos, muitas vezes na mesma estrada e no mesmo trajeto. Isso explica por que os óleos multiviscosos, adaptados a essa amplitude térmica, são hoje o padrão de mercado no país, enquanto óleos monoviscosos ficaram restritos a nichos.

Conclusão

A existência de diferentes tipos de óleo, portanto, não decorre de uma estratégia comercial das montadoras ou das marcas de lubrificantes, decorre de uma exigência física real e mensurável. A viscosidade de um fluido muda com a temperatura, e o motor de um carro opera em uma faixa ampla de temperaturas ao longo de sua vida útil, da partida a frio pela manhã ao funcionamento em plena carga em um dia quente de estrada. Entender essa relação ajuda a explicar por que a recomendação do fabricante do veículo, indicada no manual do proprietário deve ser respeitada na escolha do óleo.

Usar um óleo mais fino do que o indicado para o clima e para o motor aumenta o risco de o filme lubrificante se romper em temperaturas altas, elevando o coeficiente de atrito e o desgaste das peças, justamente quando o motor mais precisa de proteção. Usar um óleo mais espesso do que o necessário, por sua vez, dificulta a circulação nos primeiros segundos após a partida a frio, momento em que o motor já é naturalmente mais vulnerável por falta de lubrificação plena.

Da mesma forma, respeitar o intervalo de troca recomendado pelo fabricante importa porque o óleo perde suas propriedades de viscosidade ao longo do uso, por degradação térmica e por acúmulo de partículas resultantes do próprio desgaste que ele deveria evitar, e um óleo degradado deixa de cumprir de forma eficiente a função de reduzir o atrito descrita pela relação Fat = μN.

Esses três hábitos, verificar a especificação correta indicada no manual do veículo, evitar substituições por conta própria baseadas apenas no preço mais baixo disponível no momento, e cumprir o intervalo de troca recomendado mesmo quando a quilometragem rodada no período foi pequena, traduzem diretamente um princípio físico simples em uma prática concreta que reduz o risco de pane mecânica na estrada, com reflexo direto na segurança de quem dirige e de quem trafega ao redor.