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Combustíveise
LubrificantesOtoniel G. L. Ferreira
DER – FAEM – UFPel
Combustíveis
• DEFINIÇÃO:
Substâncias, na forma líquida, sólida ou
gasosa, cuja reação de oxidação (com O2) é
altamente exotérmica
LIBERA GRANDE QUANTIDADE DE CALOR
Combustíveis• CONSTITUIÇÃO:
Átomos de carbono e de hidrogênio
(hidrocarbonetos) formando cadeias curtas ou longas
A reação completa do combustível com o O2
desprende calor energia a ser aproveitada
e os subprodutos gás carbônico (CO2)e água
Obs.: Comb. incompleta monóxido de carbono (CO)
Combustíveis
• CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ORIGEM:
VEGETAL: madeira, resíduos vegetais, carvão vegetal e
metanol;
MINERAL: carvão mineral, petróleo e seus derivados;
BIOQUÍMICA: obtidos por fermentação de substratos
de origem orgânica (ex. álcool etílico, gás metano).
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Combustíveis
• DERIVADOS DO PETRÓLEO
O petróleo dito cru (na forma em que é extraído da jazida)
é um composto de hidrocarbonetos e impurezas
(compostos de enxofre, nitrogênio, água e areia).
O processo de separação das diversas partes do
petróleo é conhecido como REFINAÇÃO.
DERIVADOS DO
PETRÓLEO
_GLP
_querosene
_óleos combustíveis
_gasolina
_diesel
_óleos lubrificantes
_asfalto
_etc...
TORRES DE FRACIONAMENTO DE PETRÓLEOA destilação fracionada baseia-se na diferença de
volatilidade entre os vários componentes do petróleo
FRAÇÕES DO PETRÓLEO
20 a 60 °CSolventes em lavagens a seco. O nome éter vem da alta volatilidade
5 a 6 carbonos
Éter de petróleo
-42 a 20 °CCombustível, gás de cozinha e matéria-prima de compostos
orgânicos e na fabricação de borracha
3 a 4 carbonosGLP
-162 a -75 °CCombustível e matéria-prima de
compostos orgânicos e fabricação de plásticos
1 a 2Gás natural
Ponto de ebulição e utilização principal
Composição aproximadaFrações
3
250 a 350 °CCombustível
15 a 18 carbonos
Óleo diesel
150 a 300 °CIluminação, solvente, combustível
10 a 16 carbonos
Querosene
40 a 200 °CCombustível de motores de
explosão
6 a 10 carbonos
Gasolina
90 a 120 °CSolvente e matéria-prima na
industria petroquímica.8 a 9 carbonos
Nafta ou ligroína
60 a 90 °CSolvente orgânico
7 a 8 carbonosBenzina• GASOLINA:
Principal característica :
- Índice de octano (IO): mede a tendência de uma
gasolina a resistir à detonação;
- IO da gasolina tipo C brasileira especificado pela
ANP 80 - 82 octanos
- Gasolina Premium Petrobras IO de 95, menor
teor de enxofre e composição que evita o acúmulo de
resíduos no motor
• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)
- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100
• GASOLINA:
Outras características
- Estabilidade de armazenamento- Volatilidade
- Poder calorífico- Teor de enxofre
- Queima- Impurezas
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• ÓLEO DIESEL:
Principal característica do óleo diesel:
- Índice de cetano (IC): expressa a maior ou menor
facilidade do óleo diesel entrar em ignição;
> IC mais fácil será a ignição do óleo diesel,
facilitando a partida do motor.
O índice de cetano do óleo diesel é especificado pelo
ANP em no mínimo 45 cetanos (IC adequado: 40 – 60)
• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)
- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100
• ÓLEO DIESEL:
Determinação do Índice de Cetano (IC)
- α-metilnaftaleno IC = 0 (zero)- Cetano ou n-hexadecano IC = 100
• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)
- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100
• ÓLEO DIESEL:
Determinação do Índice de Cetano (IC)
- α-metilnaftaleno IC = 0 (zero)- Cetano ou n-hexadecano IC = 100
• ÓLEO DIESEL:
Outras características importantes
- Ponto de névoa: temperatura na qual as substâncias
sólidas presentes no combustível começam a
cristalizar-se, formando uma mistura não homogênea,
influindo na partida do motor.
Diesel de inverno Petrobras:
_partida rápida e dispensa aditivos ou misturas
_comercializado no RS de maio a setembro
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-Viscosidade: deve ser tal que garanta um bom
funcionamento do sistema de injeção dos motores.
-Teor de enxofre:
_Causa corrosão
_Formação de óxidos de enxofre compostos
altamente poluentes
_Em contato com a umidade do ar ácido
sulfúrico chuvas ácidas
- Teor de impurezas: água, sedimentos e cinzas
COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS
_Diminuição dos custos de produção
_Apelo ambiental
_combustíveis menos poluentes
_fontes renováveis
premissas a considerar:
_Balanço energético positivo;
_Inalteração dos motores e,
_Utilização da atual infra-estrutura estocagem e
distribuição
ÁLCOOL ETÍLICO
Obtido por fermentação alcoólica de um substrato
vegetal (cana-de-açúcar no Brasil) e posterior destilação.
- Difícil ignição
- Alto consumo
- Necessidade de transformar o motor
para ciclo Otto pela adição de velas
de ignição e carburador
GÁS NATURAL
- Extraido junto com o petróleo
- Encontrado acumulado em rochas porosas no subsolo
- Necessidade de transformar o motor para ciclo Otto
pela adição de velas de ignição
- Necessidade de instalação de tanques para o
armazenamento do combustível
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BIODIESEL
_Combustível biodegradável derivado de
fontes renováveis que estimulados por um
catalisador reagem quimicamente com
etanol ou metanol transesterificação
_Sub-produto glicerina
_Fontes vegetais oleaginosas como
mamona, dendê, giralssol, babaçu, soja e
algodão
Utilização
_Inicialmente em misturas com óleo mineral
definidas pela ANP
_Mesclas são identificadas pela letra B, seguida do
percentual de biodiesel na mistura
B5 = 5% de biodiesel e 95% de diesel mineral
Bn = ...
B100 = biodiesel puro
_Permitido atualmente: 2%
_Em 2008 2% obrigatório e 5% permitido
_A partir de 2013 obrigatório 5%
Não são biodiesel óleos vegetais puros (soja, mamona, girassol) e óleos reutilizados (frituras)
Podem ser utilizados mas não são biodiesel
Podem servir de matéria-prima para biodiesel
Não passaram pelo processo de transesterificação
Problemas de características físico-químicas
(viscosidade, densidade e formação de depósitos
carbonosos)
ARMAZENAMENTO E MANIPULAÇÃO
Prejuízos decorrentes do uso de óleo diesel contaminado:
- Desgaste do sistema de alimentação;
- Aumento do consumo de combustível;
- Perda de potência e,
- Aumento do custo de manutenção do motor.
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NA PROPRIEDADE RURAL O ÓLEO DIESEL PODE SER ARMAZENADO DAS SEGUINTES FORMAS:
Em grandes reservatórios
(acima ou abaixo do solo)
Geralmente cilíndricos
Instalados com declividades na
direção de sua maior dimensão
Em reservatórios móveis que
além de armazenarem podem
transportar o combustível
Esquema de um reservatório acima do nível do solo
Tampa
Bomba
FiltroDreno
Respiro
Em tambores
Tomar cuidados adicionais:
- não utilizar tambores feitos de chapas galvanizadas;
- jamais jogar os tambores de caminhões ou carretas;
- não deixar os tambores ao relento;
- não mover o tambor antes do abastecimento
Forma correta de armazenamento de combustíveis em tambores dispostos horizontalmente e
verticalmente
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RECEBIMENTO DE NOVAS REMESSAS DE COMBUSTÍVEL
Deixar em repouso por, no mínimo, 36 horas antes de
utilizá-lo permitir a decantação das impurezas
Abastecer o trator ao final da jornada de trabalho e
com o motor ainda quente devido a condensação de
água junto às paredes internas do tanque de combustível
MEDIDAS DE SEGURANÇA REFERENTE AO LOCAL DE ARMAZENAMENTO
Armazenar em local de pouco movimento, distante das demais instalações da propriedade e de fontes de calor
Instalar placas de advertência:
“Não Fume”, “Perigo”, “Inflamável”
Instalar extintores de incêndio em
locais visíveis e de fácil acesso
MEDIDAS DE SEGURANÇA REFERENTE AO LOCAL DE ARMAZENAMENTO
Manter as instalações elétricas do depósito em bom
estado de conservação;
Instalar pára-raios nas imediações do depósito;
Aterrar tanques metálicos - acima do nível do solo;
O pessoal envolvido no abastecimento deve ser
instruído no combate de incêndios no local.
Lubrificantes & LubrificaçãoDEFINIÇÃO:
Interposição de uma substância (fluida ou sólida),
de propriedades adequadas, entre duas superfícies que
apresentem movimento relativo entre si, visando à
redução de atrito entre essas partes.
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•Tipos de Lubrificação:
- Lubrificação sólida:
Quando se emprega uma substância sólida
grafita
- Lubrificação fluida:
Quando se introduz líquido entre as superfícies em
movimento
óleos minerais, derivados do petróleo
ATRITO
Força que se opõe ao movimento, ou à tendência de
movimento, de um corpo, oferecendo uma resistência ao
seu deslocamento.
O atrito dos fluidos < dos sólidos
Por isso se introduz fluidos entre dois sólidos para
evitar que entrem em contato direto
Há produção do atrito fluido
O contato sólido com sólido provoca:
aquecimento das partes
consumo extra de energia
ruído
deformaçãodesgaste das partes
Figura de duas superfícies polidas em contatoA
B
A
B
V ista ao m icro scó p io
TIPOS DE ATRITO
•Com relação ao contato entre as superfícies sólidas
- Atrito de deslizamento:
Ocorre quando arrasta-se ou tenta-se arrastar um
corpo sobre outro.
- Atrito de rolamento:
Ocorre entre uma superfície qualquer e um cilindro ou
uma esfera.
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• Com relação ao estado de movimento dos corpos
- Atrito estático:
Ocorre quando o movimento ainda não se iniciou,
ou seja, a força aplicada ao corpo ainda não é
suficiente para vencer o atrito entre as superfícies.
- Atrito cinético:
Ocorre no momento em que se inicia o movimento
do corpo.
Atrito cinético é normalmente inferior ao atrito estático.
REGRAS IMPORTANTES A RESPEITO DO
ATRITO
a força de atrito é diretamente proporcional à carga
aplicada entre as superfícies ( > carga; > Fa);
a força de atrito não depende, sensivelmente, da
velocidade relativa entre as superfícies;
a lubrificação e o polimento das superfícies diminuem
o atrito;
a força de atrito praticamente não depende da área
de contato entre as superfícies;
i.e: Um caixote é arrastado pela mesma força, não
importando se encontra-se sobre sua face de maior ou
menor área.
a força de atrito de rolamento é inversamente
proporcional ao ∅ da esfera ou do cilindro em questão;
i.e: Duas esferas de mesma massa e mesmo
material, aquela com maior ∅ deslocada mais
facilmente
LEIS DO DESGASTE
a quantidade de desgaste é diretamente proporcional à carga;
a quantidade de desgaste é diretamente proporcional à distância deslizante;
a quantidade de desgaste é inversamente proporcional à dureza da superfície.
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• Tipos de lubrificantes:
a) Gasosos;
b) Sólidos;
c) Líquidos;
d) Pastosos;
• Tipos de lubrificantes:
a) Lubrificantes gasosos:
De uso restrito, geralmente em locais de difícil
penetração.
Ex.: ar, nitrogênio e gases halogenados
Problemas com as elevadas pressões requeridas para
mantê-lo entre as superfícies e de vedação
NÃO SÃO UTILIZADOS EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS
b) Lubrificantes sólidos:
Geralmente apresentam grande resistência à
pressão e a temperaturas elevadas.
Os lubrificantes mais utilizados são:
Grafita Bissulfeto talco micade molibdênio
c) Lubrificantes líquidos:Dentre os lubrificantes líquidos, os óleos
lubrificantes são os mais importantes.
Óleos lubrificantes industriais:
Se destinam à lubrificação de máquinas industriais
como compressores, turbinas, bombas, etc...
Óleos lubrificantes automotivos:
Destinados à lubrificação de motores de combustão
interna e sistemas de transmissão de potência
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Podem ainda ser subdivididos de acordo com a sua
origem e formulação
Óleos minerais puros:
Obtidos a partir dos processos de refinação do
petróleo São a base da maioria dos óleo comerciais
Óleos aditivados:
São óleos minerais aos quais se adicionam
substâncias para reforçar ou acrescentar determinadas
características do óleo base
Óleos graxos:
Óleos orgânicos de origem animal (lanolina, banha de
porco, óleo de mocotó) ou vegetal (babaçu, mamona)
Óleos compostos:
Mistura de óleos minerais e óleos graxos visam
aumentar a oleosidade dos óleos minerais
Óleos sintéticos:
Produzidos pela indústria petroquímica por síntese
química atende as especificações mais severas
(altas temperaturas, alto índice de viscosidade, etc.).
Custo elevado
Classificação da lubrificação
Lubrificação Hidrostática:
O fluido é introduzido sob pressão, de modo a separar as
partes, fazendo com que as saliências microscópicas em
uma e em outra superfície sejam separadas.
Não deve existir movimento entre as partes até que o lubrificante seja introduzido
Lubrificação Hidrodinâmica:
O filme de lubrificação entre as superfícies é formado
pelo próprio movimento relativo destas cunha de óleo
Lubrificação Total:
A espessura da camada lubrificante é superior à soma
das alturas das rugosidades.
- o atrito gerado é pequeno;
- o desgaste insignificante
C -espessura da película; A e B -altura das saliências (vistas ao microscópio
CORPO MÓVEL
CORPO FIXO
C
A
B
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Lubrificação Limite:
A espessura da película é apenas igual a soma das
alturas das saliências Há desgaste
C -espessura da película; A e B-altura das saliências (vistas ao microscópio)
CORPO MÓVEL
CORPO FIXO
CA
B
Lubrificação Mista:
Até que se inicie o movimento a camada de lubrificante
não tem espessura suficiente para separar totalmente as
superfícies lubrificação limite
Quando se inicia o movimento, há a formação da cunha
de óleo lubrificação total
LIMITE TOTAL
CARGA
CARGA
PARTE FIXA
INÍCIO DOMOVIMENTO
O CORPOADQUIREVELOCIDADE
PRESSÃO HIDRODINÂMICA
VISCOSIDADE
Expressa a facilidade com que um óleo escoa
resistência interna oferecida pelas moléculas de um
fluido quando se tenta movimentá-lo
A B
Viscosímetro Saybolt Viscosímetro cinemático
A viscosidade é expressa em tempo (s) para determinada quantidade de óleo fluir através de um orifício calibrado a uma determinada temperatura.
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CLASSIFICAÇÃO DOS LUBRIFICANTES LÍQUIDOS
Numeração SAE:
Agrupa os óleos lubrificantes segundo a sua
viscosidade em determinadas temperaturas.
Não considera fatores de qualidade ou desempenho
Quanto > o numero SAE > a viscosidade do óleo
Não importando se o número é seguido ou não por letra
Óleo SAE 40 é mais viscoso que um óleo SAE 20
Viscosidade medida a temperaturas próximas ou
inferiores a 0°C óleos de inverno (série W)
0 w, 5 w, 10 w, 15 w, 20 w e 25 w
Visam a lubrificação adequada durante a partida
Viscosidade medida a 100°C óleos de Verão.
20, 30, 40, 50 e 60
Evita que as altas temperaturas de funcionamento
causem um aumento no consumo e desgaste do motor
VISCOSIDADE versus TEMPERATURA
A variação da viscosidade é inversamente proporcional à variação da temperatura
ÍNDICE DE VISCOSIDADE (IV)
Indica a variação da viscosidade de um óleo em função
da variação da temperatura
> IV < mudança na viscosidade causada pela
alteração da temperatura
IV = (L – U) . 100(L – H)
onde:
L – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo de IV=100
H – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo de IV=0
U – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo em estudo
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Óleos Multiviscosos
Óleos que possuem alto IV pouco afetados pelo
aumento da temperatura
Reúnem características de óleos de verão e de
inverno simultaneamente.
Vantagens:- lubrificam adequadamente o motor numa faixa
mais ampla de temperatura
- facilitam a partida a frio
- diminuem o desgaste do motor
Óleo SAE 20W-50
Se comporta como um óleo
SAE 20 a baixas
temperaturas e como um
SAE 50 em temperaturas
altas MULTIVISCOSO
Classificação de serviço (API):
O sistema de classificação API leva em conta:
Tipo de trabalhoTipo de motorCaracterísticas do combustívelPráticas de manutenção
Séries:S: agrupa os lubrificantes para motores ciclo OttoC: reúne os lubrificantes para motores ciclo diesel
Categorias (A, B, C, D, DII, E, F.4):A: baixa classificação de serviçoF: alta classificação de serviço
• Classificação de serviço:
Motores dois tempos operando em serviço severo.
CD II
Motores de aspiração natural, operando em condições suaves ou moderadas, utilizando combustível de baixo teor de enxofre.
CA
Motores quatro tempos de alta rotação. Supera a categoria CE quanto ao consumo de lubrificante e formação de depósitos nos pistões.
CF.4
Motores de aspiração natural, operando em condições suaves ou moderadas, utilizando combustível de alto teor de enxofre (1%).
CB
AplicaçãoCategoria
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Aditivos
Produtos usados em concentrações baixas com a
finalidade de realçar algumas qualidades dos
lubrificantes, ceder-lhes novas ou eliminar as
indesejáveis
antioxidantes anticorrosivos
detergentes dispersantes
agentes extrema pressão antiespumantes
melhoradores de IV inibidores de ferrugem
agentes antidesgaste
Óleos para Transmissões
Numeração SAE: 70W, 75W, 80W, 85W, 90, 140 e 250
Classificação de serviço API:GL3 = Indicada para engrenagens cônicas helicoidais sob condições de carga e velocidade moderadas.
GL4 = Indicada para todo tipo de engrenagens operando sob condições alta velocidade e baixo torque ou vice-versa.
GL5 = Idêntica a categoria GL- 4, mas possui aditivaçãonecessária para resistir também às cargas de choque.
d) Lubrificantes pastosos:representados pelas GRAXAS
Pastas homogêneas de consistência semifluida à
sólida, formadas pela combinação de um fluido (óleo
lubrificante) e um espessante (sabões metálicos, argila),
com características lubrificantes.
Utilização lubrificação de locais onde o emprego de
óleos não seja adequado, devido à sua fluidez natural,
razões construtivas ou de manutenção
Desvantagens das graxas em relação aos óleos:Dissipam menos calor
Não lubrificam tão bem em altas velocidades
Resistem menos à oxidação
Muitas vezes para relubrificar é necessário abrir o
mancal para retirar a graxa usada
Vantagens das graxas em relação aos óleos:
Promovem melhor vedação contra a água e impurezas
Maior economia nos locais onde o óleo escorre
Possuem maior adesividade
Não necessitam de controle de nível
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Principais características das graxas:Consistência (mole/dura) padronizada pela NLGI
Bombeabilidade facilidade ou dificuldade em fluir
quando bombeada
Ponto de gota Tº em que começa a haver separação
entre o sabão e o óleo
Aditivos para graxas:EP = Mancais que suportam carga elevadaAdesividade = para locais que com vibrações ou
sujeitos a força centrífugaAnticorrosivo= neutralizam ácidos da oxidaçãoAntiferrugem= inibem a ação corrosiva da água
Principais espessantes utilizados na formulação das
graxas:
- Sabão de cálcio:
resistente ao ataque da umidade (insolúveis
em água)
baixo custo
não devem ser utilizadas em locais em que
a temperatura exceda 60°C
recomendado para a lubrificação de
mancais de buchas, chassis de veículos e bombas d’água.
- Sabão de sódio:resistentes às altas temperaturas (90 a 120°C)solúvel em águaindicadas para a lubrificação de mancais de
rolamentos e juntas universais
- Sabão de lítio:
insolúveis em água
utilizadas em locais com altas temperaturas (até
150°C)
muito utilizada em máquinas agrícola
Classificação de Consistência NLGI para graxas
Mole2
Semifluida0Muito Mole1
Extra Dura6Muito Dura5
Dura4Média3
Semifluida000Tipo de GraxaGrau NLGI*
*NLGI: National Lubricating Grease Institute – Instituto Nacional de Graxas Lubrificantes dos EUA
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LUBRIFICAÇÃO DE MÁQUINAS E IMPLEMENTOS
Transmissão por correntes:
correntes de roletes de dentes
corrente comum ou cadeia de elos de elos livres
LUBRIFICAÇÃO DE MÁQUINAS E IMPLEMENTOS
Transmissão por correntes:
Recomenda-se aplicação de óleo de média
viscosidade com boas características de adesividade e
antigotejamento
almotolia
Eixos e árvores: Engrenagens:Normalmente lubrificadas com lubrificantes
líquidos por banho de óleo
ÓLEO
BUJÃO DEESCAPE
BUJÃO DEPREENCHIMENTO
BUJÃO DEESVAZIAMENTO
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Mancais: Mancais:
Mancais de rolamento
Mancais de atrito
Como engraxar? Equipamento para engraxar
20
MUITO OBRIGADO