UNIVERSIDADE POTIGUAR –UnP
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
MESTRADO PROFISSIONAL EM ENGENHARIA DO PETROLEO E GÁS
NATURAL
RICARDO JOSÉ DA SILVA
AVALIAÇÃO DAS CARACTERISTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ÓLEO
LUBRIFICANTE AUTOMOTIVO USADO.
NATAL/RN
2014
RICARDO JOSÉ DA SILVA
AVALIAÇÃO DAS CARACTERISTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DO ÓLEO
LUBRIFICANTE AUTOMOTIVO USADO.
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado Profissional em Engenharia de
Petróleo e Gás, área de concentração em Meio
Ambiente e Desenvolvimento Sustentável na
Indústria do Petróleo e Gás, da Universidade
Potiguar – UnP, como parte dos requisitos para
obtenção do título de Mestre em Engenharia de
Petróleo e Gás Natural.
ORIENTADOR:Prof. Dr.CarlosEnriquede M.
Jerônimo.
NATAL/RN
2014
AGRADECIMENTOS
“Toda caminhada se inicia, com o primeiro passo”. Neste sentido, a
experiência de trilhar os caminhos do estudo e da pesquisa se deve a uma
motivação interior e, ao mesmo tempo, ao incentivo de muitos amigos e amigas que
sempre estão ao meu lado, me animando e acreditando na minha capacidade.
Agradeço a Deus, principalmente por ser o meu mentor, meu guia, minha
força interior, que, nos momentos de desânimo, dúvida, não permite que eu desista
da caminhada.
De um modo muito ESPECIAL, agradeço de coração ao Professor Carlos
Henrique, por tudo que ele fez por mim: paciência, compreensão, incentivo,
amizade, porém, acima de tudo, correto e justo na condução de todo o processo de
orientação.
A professora Regina Brasil, que desde o primeiro contato, acreditou na minha
proposta de pesquisa e que soube, com maestria, conduzir as funções a ela
confiadas com sabedoria.
Aos demais professores, que não mediram esforços, para nos fazer refletir e
interagir com a realidade, embasada de teorias extremamente contextualizadas.
Ao professor Max Chianca que me deu a oportunidade e às demais pessoas
que foram parceiras na construção deste projeto.
Aos colegas de turma, que, apesar do cansaço da lida do dia a dia,
encontrávamos tempo para elaboração de seminários e outras atividades. Foram
momentos de crescimento coletivo. Obrigado a todos de coração.
Aos meus pais, que, mesmo sem a instrução acadêmica, souberam educar a
todos nós seus filhos, com sacrifício e dedicação. Aos meus irmãos e irmãs, que
juntos bebemos na sabedoria de nossos pais, água da coragem e do desejo de
sermos sempre unidos em busca de um mundo melhor.
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo avaliar as características físico-químicas do
óleo lubrificantesob condições de uso, situação que envolve grandes perdas
econômicas e ao meio ambiente,este fato tem motivado vários estudos. Também
apresenta um estudo doprocesso de degradação de óleos lubrificantes automotivos
de base sintética através da determinação dos principais parâmetros presentes nos
óleos lubrificantes antes e após o uso em veículos no período recomendado pelos
fabricantes dos automóveis. Na metodologia usada neste trabalho, foram realizadas
caracterizações
laboratoriais
de
amostras
coletadas
aleatoriamente
nos
veículos,porém as análises físico-químicas efetuadas demonstram a redução de sua
viscosidade e o aumento no teor de cinzas,um abaixamento no seu ponto de fulgor e
número de compostos de cadeia longa C22-C25, bem como o aparecimento de
novos compostos com a presença do oxigênio nos lubrificantes degradados. Os
resultados foram submetidos a uma análise de correlação entre a quilometragem de
uso do óleo lubrificante e os parâmetros de controle.Dessa avaliação foi possível a
determinação de uma análise estatística entre os diferentes parâmetros e a
obtenção de correlação para previsões do comportamento das propriedades, em
função da quilometragem, no qual os óleos foram submetidos,tendo-se efeitos
preditivos validados pelos coeficientes de determinação (R²) e pela análise de
variância (ANOVA) dos modelos obtidos.
Palavras-Chave: Óleos lubrificantes. Degradação.Viscosidade
ABSTRACT
This work aims to evaluate the physico-chemical characteristics of the
lubricating oil under conditions of use, a situation that involves huge economic losses
and the environment, this fact has motivated several studies. Also presents a study
of the degradation of automotive lubricants, synthetic base process by determining
the main parameters present in lubricating oils before and after use in vehicles within
the period recommended by the manufacturers of automobiles. The methodology
used in this study, laboratory characterizations of samples collected randomly on
vehicles were made, but the physicochemical analyzes performed demonstrate the
reduction of its viscosity and increase in ash content, a lowering in its flash point and
number of compounds C22-C25 long chain, as well as the appearance of new
compounds with oxygen in the presence of lubricants degradados. The results were
subjected to a correlation analysis between the mileage use of lube oil and control
parameters. This evaluation was possible to determine a statistical analysis between
different parameters and obtaining correlation for the behavior of properties,
depending on mileage estimates, in which the oils were subjected, having predictive
effects validated by the coefficients of determination (R ² ) and by analysis of
variance (ANOVA) of the obtained models.
Keywords: Lubricating oils. Degradation. Viscosity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Produtos derivados do Petróleo ................................................................ 14
Figura 2 - Processo de Re-Refino de Óleo Lubrificante Usado ............................... 46
Figura 3 -Amostra de Lubrificantes Usados ............................................................. 52
Figura 4 - Banho Viscosímetro ................................................................................. 55
Figura 5 – Mufla ........................................................................................................ 55
Figura 6 - Centrífuga Profissional ............................................................................. 56
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 -
Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Cinzas ..................57
Gráfico 2-
Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Ponto de Fulgor ...58
Gráfico 3 -
Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro densidade ............59
Gráfico 4-
Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Viscosidade a
100°C x Amostras ................................................................................59
Gráfico 5-
Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro de Viscosidade
Mínima .................................................................................................60
Gráfico 6-
Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Cinzas, Ponto de
Fulgor e Quilometragem ......................................................................61
Gráfico 7 -
Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Cinzas,
Viscosidade e Quilometragem..............................................................61
Gráfico 8-
Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Viscosidade a
40°C x quilometragem ..........................................................................62
Gráfico 9-
Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Ponto de Fulgor e
Quilometragem .....................................................................................63
Gráfico10-
Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro de Viscosidade
Mínima e Quilometragem .....................................................................64
Gráfico 11 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Viscosidade a 40°C
e 100°C ................................................................................................64
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Quilometragem x Amostras ......................................................................53
Tabela 2 - Laudo de Densidade, Cinzas e Cor ASTM das Amostras .......................54
Tabela 3 - Laudo de Ponto de Fulgor, Viscosidade a 40º e a 100ºC das Amostras ......54
Tabela 4 -Índice de Viscosidade e Corrosividade ao Cobre a 100ºC das Amostras ....54
Tabela 5- Propriedades das Características dos Óleos Lubrificantes Analisados ....67
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 1 ..............................................72
ANEXO B - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 2 ..............................................73
ANEXO C - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 3 ..............................................74
ANEXO D - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 4 ..............................................75
ANEXO E - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 5 ..............................................76
ANEXO F - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 6 ..............................................77
ANEXO G - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 7 ...............................................78
ANEXO H - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 8 ...............................................79
ANEXO I -
RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 9 ...............................................80
ANEXO J - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 10 .............................................81
ANEXO K - RELATÓRIO DE ENSAIO AMOSTRA 11 ............................................82
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO............................................................................................. 11
2
OBJETIVOS................................................................................................. 13
2.1
OBJETIVO GERAL....................................................................................... 13
2.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................ 13
3
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA................................................................... 14
3.1
PETRÓLEO E REFINO................................................................................ 14
3.1.1
Destilação atmosférica.............................................................................. 14
3.1.2
Destilação a vácuo..................................................................................... 17
3.2
BASES LUBRIFICANTES............................................................................ 19
3.2.1
Óleos básicos minerais............................................................................. 20
3.2.2
Bases sintéticas......................................................................................... 20
3.2.3
Óleos básicos não convencionais............................................................ 24
3.2.4
Classificação dos básicos......................................................................... 26
3.3
CARACTERÍSTICAS DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES................................ 27
3.3.1
Viscosidade................................................................................................. 27
3.3.1.1 Unidades e Métodos de Medir Viscosidade................................................. 30
3.3.1.2 Relações de Viscosidade/Temperatura........................................................ 32
3.3.2
Índice de Viscosidade................................................................................ 33
3.3.3
Grau API...................................................................................................... 35
3.3.4
Ponto de Fluidez......................................................................................... 36
3.3.5
Ponto de Fulgor.......................................................................................... 36
3.3.6
Resíduo de Carbono.................................................................................. 37
3.3.7
Cor................................................................................................................ 38
3.3.8
Cinzas........................................................................................................... 39
3.3.9
Número de Precipitação............................................................................. 39
3.3.10 Número de Neutralização........................................................................... 40
3.3.11 Número de Saponificação.......................................................................... 40
3.3.12 Número de Emulsão.................................................................................... 41
3.3.13 Corrosão....................................................................................................... 42
3.3.14 Insolúveis..................................................................................................... 42
3.4
TIPOS E CLASSIFICAÇÕES DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES...................... 43
3.5
RE-REFINO DE ÓLEOS LUBRIFICANTES USADOS................................... 44
3.6
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO.................................................................. 47
4
ESTADO DA ARTE....................................................................................... 50
5
METODOLOGIA DA PESQUISA (MATERIAIS E MÉTODOS)................... 52
6
RESULTADOS E DISCUSSÕES................................................................. 57
7
CONCLUSÃO.............................................................................................. 65
REFERÊNCIAS............................................................................................ 68
ANEXOS....................................................................................................... 71
11
1
INTRODUÇÃO
Os óleos lubrificantes representam cerca de 2% dos produtos derivados de
petróleo e são largamente empregados para fins industriais. Após um período prédeterminado pelo fornecedor, osóleos lubrificantes sofrem alterações em suas
estruturas formando compostos oxigenados, poliaromáticos, resinas, lacas e podem
ser contaminados com metais.
O produto resultante dadegradação deste óleo é considerado perigoso por
ser tóxico e apresentar grande potencial de riscoao meio ambiente e à saúde
pública.
O descarte indiscriminado deste óleo agride o meio ambiente e desperdiça
uma promissorafonte de recursos e, portanto, se faz necessário desenvolver
tecnologias para a sua recuperação. Deacordo com a resolução do Conselho
Nacional do Meio Ambiente (CONAMA 9/93), é crimeambiental descartar na
natureza, comercializar, fornecer, transportar, queimar ou dar qualquer outrodestino,
que não seja a recuperação, aos óleos usados.
Sendo assim, a questão da reciclagem de óleos lubrificantes usados ganha
cada vez maisespaço no contexto da conservação ambiental.Nos países
desenvolvidos,
a
coleta
de
óleos
usados
é
geralmente
tratada
como
umanecessidade de proteção ambiental. Na França e na Itália, um imposto sobre os
óleos lubrificantescusteia a coleta dos mesmos.
Em outros países, esse suporte vem de impostos para tratamento de
resíduos em geral. Nos Estados Unidos e Canadá, ao contrário do que ocorre no
Brasil,normalmente é o gerador do óleo usado quem paga ao coletor pela retirada do
mesmo.
Entre 1991 e 1993, a ONU financiou estudos sobre a disposição de óleos
usados. A principal conclusão desses estudos foi que a solução para uma
disposição segura de óleos lubrificantes usados é o re-refino.
Os óleos lubrificantes estão entre os poucos derivados de petróleo que não
são totalmente consumidos durante o seu uso. Fabricantes de aditivos e
formuladores de óleos lubrificantes vêm trabalhando no desenvolvimento de
produtos com maior vida útil, o que tende a reduzir a geração de óleos usados. No
entanto, com o aumento da aditivação e da vida útil do óleo, crescem as dificuldades
no processo de regeneração após o uso.
12
Dentre os processos de separação existentes, iremos estudar a extração
como método para a recuperação de óleos lubrificantes usados.
Há muitos anos, a extração vem sendo empregada como uma poderosa
técnica laboratorial de separação. Sua aplicação industrial teve início quando se
buscava uma alternativa capaz de remover hidrocarbonetos aromáticos do
querosene.
Desde então, a extração tem despertado grande interesse industrial sendo
aplicada em diversas áreas tecnológicas, tais como: extração de metais,manufaturas
de antibióticos, purificação de elementos físseis e no combate à poluição.
Entretanto, na indústria de petróleo que ela obtém a mais larga aplicação.
Entre os inovadores processos de separação destacam-se a extração por
micro emulsão.
Os sistemas micro emulsionados vem sendo crescentemente utilizados em
processos de separação devido à sua capacidade de solubilizar dois líquidos de
polaridades diferentes, reduzir a tensão superficial/interfacial e produzir uma grande
área interfacial entre a fase contínua e a fase dispersa.
Assim, os sistemas micro emulsionados se mostram potencialmente capazes
de atuar naremoção dos compostos originados da degradação parcial do óleo,
recuperando-o para o seu uso original.
13
2
OBJETIVOS
Este trabalho tem o objetivo de desenvolver uma avaliação das características
físico-químicas dos óleos lubrificantes automotivos usados 100% sintéticos de
mesma marca e de mesmo tipo (Elaion5W40).
2.1
OBJETIVO GERAL
É que através das análises destes óleos lubrificantes automotivos usados
100% sintético e suas quilometragens,possamos verificar suas atuações no sentido
de redução do atrito e o desgaste das peças. Além disso, o tipo de resíduos que se
depositam, contaminantes suspensos e verificando suas propriedades como:
viscosidade, índice de viscosidade, grau API, ponto de fulgor fazer uma correlação
entres estas propriedades e caracterizando verificar o nível de degradação de cada
um e com isto fazer uma análise, para verificar qual destes são menos degradantes
aquelas temperaturas na qual foram submetidos.
Os mesmos serão submetidos a temperatura de mínima de 40ºC e a máxima
de 100ºC.
2.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Para que alcancemos os nossos objetivos com sucesso, realizaremos as
seguintes etapas em nosso trabalho:
Avaliação das análises da composição do lubrificante acabado sem alteração
e nos demais óleos lubrificantes usados com suas respectivas quilometragem,
verificando viscosidades, densidades teor de cinzas, cor, índice de viscosidade,
ponto de fulgor e corrosividade, além
do comportamento dos componentes da
composição. De oxidação responsável pela degradação de óleos lubrificantes e
fazer um comparativo com o óleo lubrificante acabado.
14
3
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
3.1
PETRÓLEO E O REFINO
O petróleo, no estado em que é extraído do solotem pouquíssimas
aplicações.É uma complexa mistura de moléculas,compostas principalmente de
carbono e hidrogênio hidrocarbonetos e algumas impurezas.O petróleo cru é
submetido a processos de separação,conversão e tratamentos nas refinarias, onde
é separado em diversos e variados produtos como mostra a Figura 1.
Figura 1 – Produtos derivados do Petróleo
Fonte: PROMIMP
3.1.1 Destilação Atmosférica
O petróleo, após deixar o último trocador da bateria de pré-aquecimento, está
ainda com uma temperatura abaixo da requerida para que ocorra um fracionamento
eficaz. Com a finalidade de elevar-se mais a temperatura, possibilitando, desta
forma, que as condições ideais de fracionamento sejam atingidas, a carga é
15
introduzida em fornos tubulares, onde recebe energia térmica produzida pela queima
de óleo e/ou gás combustível.
Para que se consiga vaporizar todos os produtos que serão retirados na torre
de destilação atmosférica, a carga deverá ser aquecida até o valor estipulado, porém
não deve ser ultrapassada uma temperatura limite, a partir da qual tem início a
decomposição das frações pesadas presentes no óleo bruto. O craqueamento
térmico é uma ocorrência altamente indesejável em unidades de destilação, porque
provoca a deposição de coque nos tubos dos fornos e nas regiões das torres,
causando diversos problemas operacionais. A máxima temperatura a que se pode
aquecer o petróleo, em que se inicia a decomposição térmica, corresponde 400ºC.
À saída dos fornos, com a temperatura próxima de 400ºF, boa parte do
petróleo já se encontra vaporizado, e, nessas condições, a carga é introduzida na
torre.
O ponto de entrada é conhecido como zona de vaporização ou “zona de
flash”, e é o local de Processos de Refino onde ocorre a separação do petróleo em
duas correntes: uma constituída de frações vaporizadas que sobem em direção ao
topo da torre, e outra, líquida, que desce em direção ao fundo.
As torres possuem em seu interior bandejas e/ou pratos e recheios, que
permitem a separação do cru em cortes pelos seus pontos de ebulição, porque, à
medida que os pratos estão mais próximos ao topo, suas temperaturas vão
decrescendo. Assim, o vapor ascendente, ao entrar em contato com cada bandeja,
tem uma parte de seus componentes condensada. À medida que os vapores
seguem em direção ao topo, trocam calor e massa com o líquido existente em cada
prato. Os hidrocarbonetos cujos pontos de ebulição são maiores ou iguais à
temperatura de uma determinada bandeja, aí ficam retidos, enquanto a parte
restante do vapor prossegue em direção ao topo até encontrar outra bandeja, mais
fria, onde o fenômeno repete-se.
Como o líquido existente em cada prato está em seu ponto de ebulição e
existe sempre uma diferença de temperatura entre dois pratos vizinhos, sua
composição varia de prato a prato, o que torna o líquido mais pesado à medida que
se aproxima do fundo da torre, e o vapor mais leve à medida que se aproxima do
topo.
À proporção que as frações condensam-se, o nível em cada bandeja vai
aumentando, e o excesso é derramado ao prato inferior. Ao atingir este prato, que se
16
encontra a uma temperatura mais alta, as frações leves, pertencentes ao prato
superior são revaporizadas.
O líquido que transborda prato a prato é conhecido como refluxo interno,
sendo essencial a um bom fracionamento.
Em determinados pontos da coluna, os produtos são retirados da torre,
segundo as temperaturas limites de destilação das frações desejadas.
Os componentes mais leves da carga, que não se condensaram em nenhum
prato, saem pelo topo, sendo condensados em trocadores de calor fora da torre. O
líquido, depois de resfriado, é recolhido em um tambor de acúmulo. Deste, uma
parte retoma a torre como refluxo de topo e a outra parte é enviada para
armazenamento ou alimentação de outro sistema.
As finalidades principais do refluxo de topo são o controle da temperatura de
saída de vapor da torre e a geração do refluxo interno, que, como já comentado, é
fundamental a um perfeito fracionamento.
Como complemento ao refluxo de topo, pode existir um refluxo de produto
lateral circulante. O refluxo circulante ou intermediário é uma corrente que deixa a
torre como líquido, é resfriada e devolvida à coluna alguns pratos acima da retirada.
Sua função principal é retirar calor da torre, gerando mais refluxo interno, porém esta
corrente não interfere diretamente no fracionamento, uma vez que o mesmo produto
que é coletado num determinado prato é devolvido inalterado em sua composição à
coluna.
As frações intermediárias, que saem lateralmente na torre, possuem
componentes mais leves que são retidos no líquido, quando o vapor atravessa o
prato de retirada. Esses compostos baixam o ponto inicial de ebulição e o ponto de
fulgor dos cortes, sendo necessária a sua eliminação. Isto é feito em pequenas
torres conhecidas como retificadoras laterais ou “strippers”.
Nesses equipamentos, injeta-se vapor d’água, que baixa a pressão parcial
dos
hidrocarbonetos.
Embora
a
pressão
total
mantenha-se
constante,
o
abaixamento da pressão parcial dos hidrocarbonetos equivale a uma diminuição da
pressão total, e, dessa maneira, sem que haja variação na temperatura, as frações
mais leves são vaporizadas e levadas juntamente com o vapor d’água de volta à
torre principal.
Na torre de destilação, usa-se o vapor d’água para retificar o produto de
fundo, recuperando frações arrastadas que pertencem à retirada imediatamente
17
superior à “zona de flash”. As correntes de vapor d’água que entram na coluna,saem
pelo topo juntamente com os hidrocarbonetos leves, sendo condensados ambos em
conjunto.
Devido à diferença de densidade entre a água e os hidrocarbonetos líquidos
condensados, a primeira é facilmente eliminada no tambor de acúmulo do produto
de topo.
Uma torre de destilação de petróleo que trabalhe em condições próximas da
atmosférica tem como produtos laterais o óleo diesel, o querosene, e a nafta
pesada.
Pelo topo saem vapores de nafta leve e GLP, que são condensados fora da
torre, para, posteriormente, serem separados. O resíduo da destilação atmosférica
que deixa o fundo da coluna é conhecido como resíduo atmosférico (RAT). Dele
ainda podem ser retiradas frações importantes, através da destilação a vácuo, que
será estudada mais tarde.
Quando há a necessidade de se projetar unidades de grande capacidade de
carga, ou de se ampliar a carga de uma unidade de destilação já existente, utiliza-se
uma torre de pré-fracionamento (pré-flash).
Essa torre retira do petróleo os cortes mais leves (GLP e nafta leve),
permitindo, desta forma, ampliar a carga total da unidade ou dimensionar os fornos e
o sistema de destilação atmosférica para um menor tamanho.
Processos de Refino O petróleo pré-vaporizado que deixa a torre de pré-flash
é encaminhado aos fornos e daí à torre atmosférica, onde são retirados a nafta
pesada, o querosene e o diesel, tendo como produto de fundo o resíduo atmosférico.
3.1.2 Destilação a Vácuo
O resíduo atmosférico, subproduto da destilação atmosférica do petróleo, é
um corte de alta massa molar e de baixo valor comercial. Sua única utilização
prática é como óleo combustível. Contudo, nele estão contidas frações de elevado
potencial econômico, tais como os gasóleos, que não podem ser separados por
meio da destilação usual, pois, devido a suas altas temperaturas ebulição à pressão
atmosférica, é impossível vaporizá-los, em face do limite de 400ºC, imposto pela
decomposição térmica dos hidrocarbonetos pesados.
18
Sabemos que a temperatura de ebulição varia diretamente com a pressão.
Logo, se baixarmos a pressão, as temperaturas de ebulição das frações também
cairão, ou seja, elas serão vaporizadas a uma temperatura menor que a necessária
à sua vaporização quando se trabalha sob pressão atmosférica. Assim, trabalhandose a pressões sub-atmosféricas, é possível retirar-se do cru reduzido os gasóleos,
por meio da destilação a vácuo.
A destilação a vácuo é empregada usualmente em dois casos: produção de
óleos lubrificantes ou produção de gasóleos para carga da unidade de
craqueamento catalítico. O primeiro caso será discutido quando forem estudados os
processos de refino para obtenção de lubrificantes e parafinas. Por ora, será dada
uma ênfase maior ao segundo caso.
O resíduo atmosférico que deixa o fundo da torre principal é bombeado e
enviado aos fornos da seção de vácuo, para que sua temperatura seja aumentada.
Da mesma forma que na destilação atmosférica, a temperatura de saída dos fornos
não deve ultrapassar a temperatura inicial de craqueamento térmico. A
decomposição dos hidrocarbonetos, além da formação de depósitos de coque nas
tubulações e na região abaixo da “zona de flash”, provoca a geração de gases leves,
fazendo com que a pressão aumente, devido à sobrecarga no sistema de produção
de vácuo.
A carga aquecida, após deixar os fornos, entra na “zona de flash” da torre de
vácuo. A pressão nessa região da torre é em torno de 100 mmHg (2 psi), o que
provoca a vaporização de boa parte da carga. É importante salientar que quanto
mais baixas forem as pressões atingidas, melhores serão as condições de
fracionamento.
As torres de vácuo possuem normalmente um grande diâmetro, pois o volume
ocupado por uma determinada quantidade de vapor bem maior em pressões
reduzidas que em pressões atmosféricas.
Os hidrocarbonetos vaporizados na “zona de flash”, como na destilação
convencional, atravessam bandejas e/ou recheios de fracionamento e são coletados
em duas retiradas laterais: gasóleo leve (GOL) e gasóleo pesado (GOP).
O gasóleo leve é um produto ligeiramente mais pesado que o óleo diesel e
pode, em certas ocasiões, ser a ele misturado, desde que seu ponto final de
ebulição não seja muito elevado.
19
O gasóleo pesado é um produto bastante importante devido à sua utilização
(em conjunto com o gasóleo leve) como carga para unidades de craqueamento
catalítico ou pirólise.
Não existe retirada de produto de topo, saindo somente vapor d’água,
hidrocarbonetos leves e uma pequena quantidade de ar. Esses gases são
continuamente succionados da torre pelo sistema de produção de vácuo.
O abaixamento de pressão é feito por intermédio de uma série de
condensadores e ejetores, que, por intermédio da condensação do vapor d’água e
de algum hidrocarboneto, produzem o vácuo. Após o último estágio de ejetores e
condensadores, os gases incondensáveis (ar e hidrocarbonetos leves) podem ser
queimados em fornos ou em tocha química.
Quando os cortes laterais são destinados ao craqueamento catalítico, deve-se
controlar, principalmente, o ponto final de ebulição, o resíduo de carbono e o teor de
metais do GOP. Isto é feito variando-se a vazão de retirada desse produto da torre.
Entre a “zona de flash” e a retirada de gasóleo pesado existe um conjunto de telas
de aço superpostas, conhecido como “Demisterpad”. Esse equipamento tem por
finalidade evitar o arraste pelo vapor de partículas pesadas do produto de fundo, que
iria contaminar os cortes laterais, aumentando o resíduo de carbono e o teor de
metais da carga para craqueamento.
O produto residual da destilação é conhecido como resíduo de vácuo. É
constituído de hidrocarbonetos de elevadíssimas massas molares, além de contar
com uma razoável concentração de impurezas. Conforme as suas especificações,
pode ser vendido como óleo combustível ou asfalto.
Tal como na destilação atmosférica, também pode ser injetado vapor d’água
no fundo da torre, visando a retificar-se o resíduo de vácuo (pv), vaporizando as
frações mais leves arrastadas.
3.2
BASES LUBRIFICANTES
Sabe-se, de acordo com Carreteiro e Belmiro (2006) que as bases
lubrificantes são as principais constituintes dos agentes lubrificantes geralmente
originarias do petróleo, as bases são combinadas com aditivos especiais que lhes
conferem propriedades físicas ou químicas adicionais
20
As bases lubrificantes são essencialmente obtidas do refino do petróleo cru,
os chamados óleos básicos minerais e da síntese de compostos relativamente puros
com propriedades adequadas para o uso dos lubrificantes, chamados bases
sintéticas.
3.2.1 Óleos básicos minerais
São os mais comuns para emprego em lubrificação. Os óleos minerais são
obtidos do petróleo e, consequentemente, suas propriedades relacionam-se à
natureza do óleo cru que lhes deu origem e ao processo de refinação empregado.
Conforme já vimos, o petróleo consiste, fundamentalmente, de carbono (C) e
hidrogênio (H), sob a forma de hidrocarbonetos. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006,
p. 20).
Estes componentes encontram-se dispostos das mais diversas formas. O
petróleo, portanto, vem a ser usualmente, uma mistura de centenas de
hidrocarbonetos líquidos, com vários hidrocarbonetos sólidos e gasosos dissolvidos.
(FARAH,2012).
Como cada série diferente de hidrocarbonetos é caracterizada por sua própria
relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio, temos, por exemplo:
a) os compostos da série parafínica (alcanos);
b) Série naftênica (cicloparafinas)
Segundo Farah (2012) os petróleos de base parafínica não contêm
praticamente asfalto.
Já
os
petróleos
de
base
asfáltica,
constituídos
basicamente
por
hidrocarbonetos naftênicos, não apresentam parafina. Quando os petróleos
apresentam concomitantemente proporções razoáveis de asfalto e parafina, são
classificados de base mista, sendo constituídos por hidrocarbonetos parafínicos,
naftênicos e aromáticos. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
3.2.2 Bases Sintéticas
Cardoso (2008) refere que as necessidades industriais e, especialmente
militares, de lubrificantes aptos a suportar as condições mais adversas possíveis
21
conduziram ao desenvolvimento dos produtos sintéticos isto é, obtidos por síntese
química.
Alguns fatores como novos projetos de equipamentos, menores e mais
severos; novos conceitos de manutenção, onde o tempo de funcionamento
ininterrupto e a vida útil do equipamento e do óleo tornam-se importantes; o aumento
dos custos operacionais de inatividade e de mão-de-obra e a necessidade de
aumento de produção com o mesmo projeto de máquina, viabilizaram o incremento
da utilização de produtos mais sofisticados como os sintéticos. (CARDOSO, 2008).
Segundo Farah (2012) algumas das vantagens técnicas dos lubrificantes
sintéticos é sua resistência a temperaturas extremas, melhor resistência a oxidação,
estabilidade química, maior vida útil com conseqüente redução do descarte de óleo
usado, ficando o preço bem mais elevado que é um fator importante na comparação
com os óleos minerais. Portanto, as utilizações de óleos sintéticos sempre requerem
uma análise de custo e benefício.
Farah (2012) menciona que os principais óleos sintéticos em uso atualmente
podem ser classificados nos seguintes grupos:
- Olígômeros de Olefina (PAO's ou Polialfaolefinas)
São as bases sintéticas mais usadas na formulação de lubrificantes, feitas a
partir da combinação de duas ou mais moléculas de deceno em oligômeros ou
polímeros de cadeia curta, tratadas com hidrogênio a alta pressão. As PAO's são
estruturas compostas essencialmente de hidrocarbonetos, sem presença de enxofre,
fósforo ou outro metal. Devido a serem isentas de parafinas de cadeia longa,
possuem ponto de fluidez muito baixo e um alto índice de viscosidade. Possuem boa
estabilidade térmica, porém alguma limitação para dissolver alguns aditivos, o que
normalmente é resolvido pela adição de uma pequena quantidade de éster,
aumentando seu poder de solvência.
O primeiro processo comercialmente viável para fazer uma PAO foi
desenvolvido pela GulfOil em 1951, utilizando um catalizador de AlCl 3 e a Móbil Oil
patenteou e melhorou o processo em 1960, utilizando BF 3/A1C13 como catalizador.
(CARRETEIRO e BELMIRO, 2006).
As PAO's tiveram um crescimento de mercado muito pequeno, devido ao
custo comparado ao óleo mineral, e só no final da década de 1990 experimentou um
22
crescimento significativo, principalmente devido a especificações européias cada vez
mais restritas para os lubrificantes automotivos.
- Ésteres de Ácidos Dibásicos
São caracterizados por excelentes propriedades à baixas temperaturas,
estabilidade ao calor, boa estabilidade térmica e à oxidação, alto índice de
viscosidade, boas características ao manter em suspensão os materiais formadores
de depósitos e são superiores aos óleos de petróleo na sua relação viscosidadetemperatura e menos voláteis. Não são corrosivos para metais, porém têm um
acentuado efeito solvente sobre borrachas, vernizes e plásticos.
São formulados a partir principalmente dos ácidos adípico, azeláico, sebácico,
dodecanodióico, ftálico e dimérico com os álcoois 2-etilexiico, trimetilexiico, n-octilico,
isononílico, isodecílico e tridecílico. (FARAH,2012).
São empregados como lubrificantes de motores à jato (especificação MIL-L7808),
óleos
hidráulicos
especiais
e
óleos
para
instrumentos
delicados
(instrumentoils).
- Ésteres de Organofosfatos
Têm um poder lubrificante muito alto e não são inflamáveis os óleos de
petróleo. Sua volatilidade é baixa e sua relação viscosidade-temperatura é melhor
que a dos óleos de petróleo. Sua resistência à oxidação é boa, mas sua estabilidade
só é satisfatória até 150°C. Alguns ésteres de organofosfatos têm tendência a
hidrolisar, e os produtos da hidrólise podem formar ácidos fosfóricos corrosivos.
(CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
São principalmente usados comoaditivos de média extrema-pressão eagentes
antiespumantes.
- Ésteres de Silicatos
Estes compostos possuem qualidades de baixa volatilidade e relação
viscosidade-temperatura que os colocam entre os melhores sintéticos. Entretanto,
sua estabilidade térmica e hidrolítica deixam a desejar. Depósitos abrasivos podem
23
ser formados a temperaturas superiores a 200°C. Em presença de água, os silicatos
se decompõem formando um gel e sílica abrasiva.
São usados como fluidos de transferência de calor, fluidos hidráulicos de alta
temperatura e como constituintes de graxas especiais de baixa volatilidade.
- Silicones
Silicone é empregado para designar fluidos que são pólímeros de metilsioxano, polímeros de fenil-siloxano ou polímeros de metil-fenil-siloxano.
O aumento do teor de fenil aumenta a estabilidade ao calor, mas diminui o
índice de viscosidade, embora permanecendo sempre acima do nível dos óleos de
petróleo.
Os óleos de silicone encontram campo particularmente em aplicações que
requerem a mínima variação possível da viscosidade com a temperatura. A relação
da viscosidade temperatura do silicone é superior não apenas à dos óleos minerais,
mas à de todos os outros sintéticos.
Sua volatilidade é muito baixa, a resistência à oxidação é muito alta e são
muito boas sua estabilidade térmica e hidrolítica. Entretanto, seu custo é por demais
elevado, problema, aliás, comum aos outros sintéticos, embora em menor escala.
O poder lubrificante dos fluidos de silicone é similar ao dos óleos de petróleo
sob cargas moderadas e médias. Sob cargas pesadas seu comportamento varia
enormemente em função dos metais das partes a lubrificar.
Apesar de sua boa estabilidade térmica, a oxidação em elevada temperatura
provoca a formação de gel.
- Compostos de Ésteres de Poliol (POE ou Poliol éster)
Os Poliol ésteres têm sido usados como lubrificantes em diversas aplicações
e também como fluidos hidráulicos especiais. São obtidos pela reação de ácidos
graxos monobásicos o valérico, isopentanóico, hexanóico, heptanóico, etc... com
álcoois de estrutura poliédrica, ou seja sem hidrogênio no carbono , o neopentil
glicol, trimetilolpropano, pentaeritritol e di-pentaeritritol.
Os poliol ésteres são mais estáveis nas altas temperaturas que os ésteres
dibásicos, e podem fluir a temperaturas de -54°C. Sua principal aplicação é em
24
lubrificantes para turbinas a jato. Também é utilizado em pequenas quantidades
para ajudar a solubilização de aditivos em formulações com PAO.
- Polibutenos ou Poliisobutilenos
São butenos ou isobutilenos polimerizados. Podem ser utilizados como
espersantes e matéria prima para aditivos. Também como base de óleos para
laminação de metais, cabos de aço, engrenagens e outros.
- Poliglicóis (Polialquilenoglicóis ou PAG)
São polímeros sintetizados a partir de óxidos de etileno e de propileno,
normalmente disponíveis em grande variedade de viscosidades. Tem principal
aplicação o óleo para compressores, devido sua insolubilidade nos gases em geral,
e também encontra grande aplicação em fluidos de freio, hidráulicos de base aquosa
à prova de fogo, e fluidos para usinagem de metais.
- Alquilados Aromáticos
São obtidos a partir da reação de uma olefina com um núcleo aromático.
Possui características similares às PAO's, mas com alguma limitação na amplitude
da faixa de viscosidade. São utilizados como base sintética para lubrificantes
automotivos e industriais.
3.2.3Óleos Básicos Não Convencionais
Vamos adotar a terminologia usada pela indústria de lubrificantes, chamando
de óleos básicos não convencionais, aqueles óleos obtidos por processos de refino
especiais de derivados de petróleo ou pela utilização de síntese a partir do gás
natural. (FARAH,2012).
Outras tecnologias estão em desenvolvimento, partindo de matérias primas
diversas, porém, consideraremos apenas dois tipos de bases que se enquadram
nessa categoria. (CARDOSO, 2008)
25
- Óleos de Alto ou Altíssimo Índice de Viscosidade
Também chamados de HVI ou VHVI ou High ou Very High Viscosity Index
estes óleos são básicos refinados de petróleo que recebem um tratamento severo
com hidrogênio, aumentando substancialmente seu índice de viscosidade. O
processo pode ser dividido em três seções principais:
1. Hidrocraqueamento - saturação. Por ação de catalisadores, o produto é
craqueado, saturado e convertido, a alta pressão, em compostos iso-parafínicos não
reativos.
2.Hidroisomerização- reestruturação. As parafinas de cadeia longa são
cataliticamente isomerizadas em iso-parafinas ramificadas e menores, que possuem
maior fluidez a baixas temperaturas.
3. Hidroacabamento - estabilização. A Saturação é feita a alta temperatura e
alta pressão de H2 atingindo elevado nível de eficiência.
O resultado é uma excelente estabilidade à oxidação e o produto final é livre
de compostos aromáticos, além de elevar o índice de viscosidade.
- Tecnologia GTL (GasToLiquid)
Baseada no processo Fischer Tropsch descoberto em 1923 pelos cientistas a
Hans Tropsch e Franz Fischer, esta tecnologia converte o gás de síntese em
combustível e lubrificante sintético. Muito utilizado pelos alemães na Segunda
Guerra Mundial, ficou abandonado até a década de 1990, quando um novo cenário
mundial estimulou sua utilização. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
Osprincipaisaspectosdeste novo cenáriosão:

Novas descobertas de reservas de gás natural;

Avanços na pesquisa de catalisadores;

Restrições ambientais exigindo produtos cada vez mais “limpos”;

Alta nos preços do petróleo.
A tecnologia GTL, contém os seguintes passos de processo:
O gás natural entra em um reator auto térmico-reformador junto com oxigênio
(ar) e vapor, gerando o chamado gás de síntese (CO + H2).
O gás de síntese é então levado ao reator Fischer-Tropsch, onde através de
catalisadores (Fe ou Co), produz parafinas lineares.
26
A última etapa é a hidroisomerização catalítica (zeólita ou Pt) para aumento
do ponto de fluidez e melhorar outras propriedades como o índice de viscosidade
que pode atingir até 144.
Esta tecnologia produz produtos com um grau de pureza extremamente sem
sub-produtos indesejáveis.
No Brasil, existem grandes ocorrências de gás natural e as rotas GTL podem
ampliar a viabilidade econômica para essas reservas. (FARAH,2012).
Pode-se esperar que a tecnologia Gas To Liquid (GTL) ocupará uma posição
de grande importância na fabricação de óleos básicos ao final desta década,
fornecendo
óleos básicos
de altíssima pureza
e
excelente
desempenho.
(CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
3.2.4 Classificação dos básicos
Cardoso (2008) menciona também que atendendo às necessidades de
qualidade da indústria automobilística o API (American Petroleum Institute) nos
Estados Unidos e a ATIEL (Association Technique de L 'Industrie Europe anne dês
Lubrifiants) na Europa adotaram um sistema de classificação, com a finalidade de
padronizar as especificações de óleos básicos para todas as refinarias existentes no
mundo. Assim, tomou-se parâmetros principais os seguintes itens: Teor de Enxofre,
Teor de Saturados e o Índice de Viscosidade, os grupos foram classificados da
seguinte forma:

GRUPO I: Teor de Enxofre maior que 0,03 %, Teor de saturados menor
que 90 % e o índice de Viscosidade situado entre 80 e 120.

GRUPO II: Os óleos classificados neste grupo, já recebem um tratamento
com hidrogênio que coloca o teor de Enxofre menor que 0,03 % e o teor
de saturados maior que 90 %, mas o índice de Viscosidade continua entre
80 e 120.

GRUPO III: Com um tratamento mais severo com hidrogênio e um
processo de isomerização, o índice de Viscosidade é elevado acima de
120, continuando o teor de Enxofre abaixo de 0,03 % e o teor de
saturados acima de 90 %.
27

GRUPO IV: Neste grupo foram colocadas todas as Polialfaolefinas
(PAO's).

GRUPO V: Os outros óleos sintéticos que não estão enquadrados nos
outros grupos,como os ésteres, poliglicóis, etc.

GRUPO VI: Foi criado exclusivamente para abrigar um tipo de oligômero
de olefina fabricado na Europa, chamado de Polinternalolefina (PIO's), a
fim de simplificar os processos de aprovação.
Por questões comerciais, e para atender uma demanda de mercado,
algumas refinarias realizaram melhorias nos processos de refino, com vistas a
aumentar o Índice de Viscosidade dos produtos finais, embora os teores de
enxofre e saturados continuem sendo enquadrados nos mesmos grupos.
Foram criadas então, algumas categorias não oficiais, mas, com grande
aceitação pelo mercado. São elas:

GRUPO I (plus): Ainda com alto teor de enxofre e baixo teor de saturados,
mas, com condições de processo ajustadas para um índice de
Viscosidade mais elevado, variando entre 100 e 105.

GRUPO II (plus): Algumas refinarias, com ajustes nas condições de
processo conseguem fazer um grupo II com índice de Viscosidadena faixa
de 110 a 120.

GRUPO III (plus): Não disponível comercialmente ainda. Espera-se para a
segunda metade desta década. Tendo o gás natural com fonte, é
chamado também de tecnologia Gas To Liquido ou simplesmente GTL.
Terão um índice de Viscosidade acima de 140. (FARAH ,2012).
3.3
CARACTERÍSTICAS DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES
3.3.1 Viscosidade
A viscosidade do óleo tem importância fundamental na lubrificação
hidrodinâmica.
28
A NBR 10441 descreve um procedimento específico para a determinação da
viscosidade cinemática, de produtos líquidos de petróleo, tanto transparentes quanto
opacos, pela medição do tempo de escoamento de um volume de líquido fluindo sob
gravidade através de um viscosímetro capilar de vidro calibrado. A viscosidade
dinâmica pode ser obtida pela multiplicação da viscosidade cinemática medida pela
massa específica do líquido, determinadas na mesma temperatura. O resultado
obtido neste ensaio depende do comportamento da amostra e se aplica a líquidos
cujas forças de cisalhamento e taxas de cisalhamento sejam proporcionais (fluidos
de
comportamento
newtoniano).
Entretanto
se
a
viscosidade
variar
significativamente com a taxa de cisalhamento, resultados diferentes podem ser
obtidos a partir de viscosímetros com diâmetros capilares diferentes. O
procedimento e os valores de precisão para óleos combustíveis residuais, os quais
em algumas condições exibem comportamento não-newtoniano, também estão
incluídos.
A viscosidade de um fluido é a propriedade que determina o valor de sua
resistência ao cisalhamento. A viscosidade é devida, primariamente, à interação
entre as moléculas do fluido.
O conceito de viscosidade foi estabelecido, em princípio, por Isaac Newton.
Louis Navier, na França, e George Stokes, na Inglaterra, no início do século XIX
estudaram matematicamente o equilíbrio dinâmico dos fluidos viscosos. Hágen e
Poiseuffle estudaram o escoamento dos líquidos em condutos circulares capilares,
enquanto Boussinesq e Reynolds se notabilizaram nos estudos do escoamento
turbulento.
De acordo com a ASTM (American Societg for Testingand Materiais), temos
as seguintes definições:
- Viscosidade Absoluta (dinâmica) de um liquido newtoniano – é a força
tangencial sobre a área unitária de um de dois planos paralelos separados de uma
distância unitária quando o espaço é preenchido com o líquido e um dos planos
move-se em relação ao outro com velocidade unitária no seu próprio plano. A
viscosidade dinâmica ou absoluta e geralmente reportada pela unidade poise (P)
que tem as dimensões gramas por centímetro por segundo ou centipoise (cP) que é
igual a 0,01P. No sistema SI, utiliza-se o Segundo-Pascal (Pa-s) que corresponde a
10P.
29
- Viscosidade Cinemática de um líquido newtoniano - é o quociente da
viscosidade dinâmica ou absoluta dividida pela densidade, /d, ambos à mesma
temperatura. A unidade da viscosidade cinemáticamais utilizada, é o stoke, que tem
as dimensões centímetros quadrados por segundo. É prática comum na indústria do
petróleo exprimir a viscosidade cinemática em centistokes (cSt). Um stoke equivale a
100 cSt. No sistema SI temos o milímetro quadrado/segundo(mm2/s). 1mm2/s =
1cst.
Líquido Newtoniano (simples) - é aquele no qual o grau de cisalhamento (rate
ofshear) é proporcional à tensão de cisalhamento (shearing stress).
- Viscosidade Saybolt Universal - o tempo de escoamento em segundos de
60 ml de amostra fluindo através de um orifício Universal calibrado sob condições
específicas.
- Viscosidade Saybolt Furol - o tempo de escoamento em segundos de 60
ml de amostra fluindo através de um orifício Furol calibrado sob condições
específicas. A viscosidade Furol é aproximadamente 1/10 da viscosidade Universal
e é recomendada para os produtos de petróleo que tenham viscosidade maiores que
mil segundos (Saybolt Universal), tais óleos combustíveis (fuel oils) e outros
materiais residuais. A palavra Furol é uma contração de fuel androad oils.
Escoamento Newtoniano - é caracterizado pelo líquido no qual o grau de
cisalhamento (rate ofshear) é proporcional à tensão de cisalhamento (shearing
stress). A razão constante da tensão de cisalhamento para o grau de cisalhamento é
a viscosidade do líquido.
Assim, a viscosidade cinemática (Equação 1) é função apenas do
comprimento e tempo (grandezas cinemáticas).então: v = viscosidade cinemática
µ = coeficiente de viscosidade e d=densidade
Equação 1
30
Em que a análise dimensional nos dá L² T-¹. Entretanto, para fins práticos, a
viscosidade dos óleos lubrificantes é expressa em tempo (segundos) de escoamento
através de tubos capilares metálicos.
Popularmente, a viscosidade é o “corpo” do lubrificante. Um óleo viscoso ou
de grande viscosidade é “grosso” e flui com dificuldade. Um óleo de pouca
viscosidade é “fino” e escorre facilmente. Podemos, pois, dizer que a viscosidade de
um óleo é inversamente proporcional à sua fluidez.
Outras definições para viscosidade de um óleo seriam a sua resistência a
fluir, o seu atrito interno ou a sua resistência ao escoamento. (CARDOSO, 2008)
3.3.1.1Unidades e Métodos de Medir Viscosidade
Vimos acima à definição consagrada pela ASTM para a viscosidade dinâmica
ou absoluta. Podemos dizer que ela é numericamente expressa pela força aplicada
a uma superfície, a fim de cisalhar uma película do fluido de espessura unitária, a
uma velocidade relativa também unitária. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
As medidas da viscosidade cinemática são normalmente feitas com baixas
taxas de cisalhamento, (< 100 s-1), no entanto outros métodos são utilizados para
medir a viscosidade a altas taxas de cisalhamento, com a finalidade de simular
condições mais realistas de operação para um lubrificante. (FARAH,2012).
Os diferentes instrumentos de medição da viscosidade cinemática podem ser
agrupados da seguinte forma:
- Viscosímetros capilares
Medem a vazão de um volume fixo de fluido através de um pequeno orifício a
uma temperatura controlada. A taxa de cisalhamento pode variar de quase zero até
106s-1, através da variação do diâmetro do tubo capilar e aplicação de pressão.
Os tipos de viscosímetros capilares e seus modos de operação são:

Viscosímetro cinemático simples
É basicamente constituído por um tubo capilar de vidro, cujo diâmetro é
determinado para cada gama de viscosidade e relaciona-se ao tempo T de
31
escoamento do líquido entre duas referências por uma constante K. A viscosidade
cinemática em cSt é dada pelo produto KT. A taxa de cisalhamento é normalmente
menor do que 10s-1.

Viscosímetro cinemático de alta pressão
Utiliza gás pressurizado para forçar um volume pré-fixado de fluido a escoar
através de um tubo capilar de pequeno diâmetro. A taxa de cisalhamento nesses
casos pode chegar a 106s1. Essa técnica é geralmente utilizada para simular a
operação de óleos de motor nos mancais e virabrequins de veículos automotores.
Esta viscosidade é chamada de high temperature - high shear (HTHS) que
significa “alta temperatura - alto cisalhamento” e é medida a 150°C.

Viscosímetros rotativos
Utilizam o torque de um eixo rotativo para medir a resistência de um fluido ao
escoamento. Os tipos mais comuns de viscosímetros rotativos são o Cold Cranking
Simulator (CCS), Mini-Rotary Viscometer (MRV), Brookfield Viscometer e Tapered
Bearing Simulator (TBS). A taxa de cisalhamento pode ser modificada alterando-se
as dimensões do rotor, a folga entre o rotor e a parede do estator e a velocidade de
rotação.
Cold Cranking Simulator (CCS) - É um simulador de partículas a frio, e mede
uma viscosidade aparente na faixa de 500 a 200 000 cP. A taxa de cisalhamento
varia a uma temperatura de operação entre 0°C e - 40'C. O CCS tem demonstrado
excelente correlação com os dados obtidos em motores operando a baixas
temperaturas, e é utilizado no método ASTM D-5293.
Mini- Rotarg Viscometer (MRV) - Este teste é utilizado pelo método ASTM D4684 para medição de viscosidade com baixa taxa de bombeabilidade do óleo. A
amostra é pré-tratada com ciclos de aquecimento e resfriamento, e o resultado do
teste comparado a um valor de referência. Acima de determinada viscosidade
(atualmente definida 60000 cP pela SAE J300), o óleo poderá apresentar problemas
de bombeabilidade.
Brookfield Viscometer- Utilizado pelo método ASTM D-2983 o viscosímetro
Brookfield determina viscosidades numa faixa de 1 a 105P a uma baixa taxa de
32
cisalhamento (menor que 102s1). Este teste é usado basicamente para determinar a
viscosidade abaixa temperatura (entre -5 e -40°C) de óleos de engrenagens,
transmissões automáticas, fluidos para trator e óleos hidráulicos.
O procedimento de medida da viscosidade Brookfield com um resfriamento da
amostra a uma taxa constante de 1°C por hora pretende estabelecer uma relação
com a propriedade de bombeabilidade do óleo a baixa temperatura. O teste informa
o ponto de gelificação (gelation point) que é a temperatura na qual a viscosidade
atinge 30000 cP.
O índice de gelificação é também obtido com esse teste, é definido a maior
taxa de alteração de viscosidade a partir da temperatura de -5°C até a temperatura
mais baixa atingida no teste.
Tapered Bearing Simulator - Este teste utiliza uma taxa de cisalhamento
bastante elevada usando uma folga extremamente pequena entre o rotor e a parede
do estator. Esta técnica de simulação permite também a medição de viscosidade
HTHS em óleos de motor.
Viscosímetro Saybolt. - Efetuando-se a medição pelo aparelho Saybolt (ASTM
D-88), a viscosidade é indicada pelo tempo, em segundos, necessário para que 60
cm' de óleo escorra completamente por um orifício de 1,765 mm de diâmetro, sob
ação da gravidade, a uma determinada temperatura.
Viscosímetro Redwood - Este aparelho diferencia-se do Saybolt por ser
50cm3 o volume de óleo que passa pelo tubo de descarga.
Viscosímetro Engler -O princípio é o mesmo. O volume é 200 cm' e o tempo
que leva para escorrer, em segundos, é convertido em graus Engler, dividindo-se
seu valor pelo tempo gasto para escoar igual volume de água nas mesmas
condições, a uma determinada temperatura.
Viscosímetro Ostwald - Mede a viscosidade cinemática. É constituído de um
sistema de tubos de vidro, bulbos e um tubo capilar.
3.3.1.2Relações de Viscosidade/Temperatura
O coeficiente viscosidade-temperatura de todos os líquidos é alto e a
temperatura deve ser cuidadosamente referida em qualquer medida de viscosidade.
Para cálculo de Viscosidade/Temperaturautiliza-se a conhecida equação de
Walther (Equação 2) para uma gama de óleos lubrificantes:
33
Equação 2
Em que V é a viscosidade cinemática em centistokes, T é a temperatura
absoluta, A e B são constantes para um dado óleo e K é, exceto para valores muito
baixos de V, uma constante universal. Um valor de 0,8 era originalmente usado para
K, mas a ASTM verificou posteriormente que a equação se ajustava melhor aos
dados experimentais empregando o valor de 0,6 para viscosidades maiores que 1,5
centistoke. Este valor é atualmente usado nas tabelas publicadas pela ASTM. As
escalas das ordenadas e abscissas empregadas nestas tabelas são tais que quando
a viscosidade é marcada contra a temperatura em graus Celsius, obtêm-se linhas
retas. As tabelas são feitas para viscosidades cinemáticas. (FARAH,2012).
Diversos métodos têm sido propostos para exprimir a variação de viscosidade
com a temperatura por meio de apenas um número. Vamos abordar apenas três
deles: altura do pólo de viscosidade, inclinação da curva ASTM e índice de
viscosidade. (CARDOSO, 2008)
3.3.2 Índice de Viscosidade
A NBR 14358 prescreve os procedimentos A e B para o cálculo do índice de
viscosidade de produtos de petróleo, como óleos lubrificantes e correlatos, a partir
de suas viscosidades cinemáticas a 40°C e 100°C. NOTA: Os resultados obtidos
com o cálculo do índice de viscosidade a partir das viscosidades cinemáticas a 40°C
e a 100°C são praticamente os mesmos daqueles obtidos a partir das viscosidades
cinemáticas determinadas a 37,78°C e a 98,89°C.
O método mais usual para expressar o relacionamento da viscosidade com a
temperatura é o índice de viscosidade baseado em uma escala empíricacomo pode
ser verificada na Equação 3.
Os padrões são duas séries de óleos: uma obtida de um cru da Pensilvânia
que foi arbitrariamente considerada índice de viscosidade igual a 100 e outra prove-
34
niente de um cru da Costa do Golfo do México, a qual foi arbitrado índice de
viscosidade igual a zero .
O índice de viscosidade de um óleo de uma dada viscosidade a 100°C é
calculado partindo-se de sua viscosidade a 40°C e das viscosidades a 40°C dos
padrões, tendo uma viscosidade a 100°C igual à do óleo cujo IV(índice de
viscosidade)queremos determinar:
Equação 3
L = viscosidade a 40°C de um óleo de índice de viscosidade 0, tendo a
mesma viscosidade a 100°C do óleo em estudo
H = viscosidade a 40°C de um óleo de índice de viscosidade 100, tendo a
mesma viscosidade a 100°C do óleo em estudo;
U = viscosidade a 40°C do óleo em estudo.
Na Norma ASTM existem tabelas para a determinação do IV(índice de
viscosidade) partindo-se ou da viscosidade cinemática ou da viscosidade Saybolt a
40°C e a 100°C (ASTM D-2270).

O índice de viscosidade é de uso corrente nos Estados Unidos e no
Brasil também. Entretanto, ele apresenta as seguintes deficiências:

É baseado em padrões arbitrários.

Para os valores muito elevados, o IV(índice de viscosidade) torna-se
falho, podendo dois óleos do mesmo IV(índice de viscosidade) e
viscosidades iguais a 40°C terem viscosidades a 100°C muito
diferentes. (CARDOSO, 2008)

Resultados anômalos do IV(índice de viscosidade)são obtidos na faixa
de viscosidades a 100°C abaixo de oito centistokes.
O índice de viscosidade é uma característica utilizada para identificar a
natureza dos óleos minerais puros. (FARAH ,2012).
Como o índice de viscosidade pode ser elevado pela adição de melhoradores,
a indicação do IV(índice de viscosidade) deve ser verificada através de certas
características.
35
3.3.3 Grau API
O Grau API (em inglês, API Gravity) é uma escala arbitrária que mede a
densidade dos líquidos derivados do petróleo. Foi criada pelo American Petroleum
Institute - API, juntamente com a National Bureau of
Standards e utilizada para
medir a densidade relativa de líquidos. Quanto mais densidade o óleo tiver, menor
será seu grau API.
A norma NBR 7148estabelece o ensaio para a determinação da massa
específica, densidade relativa ou °API de petróleo, de seus derivados ou misturas
desses com produtos não derivados de petróleo e que tenham uma pressão de
vapor Reid menor ou igual 101,325 kPa.
A densidade em graus API é dada pela Equação 4:
Equação 4
Portanto, na realidade, grau API é uma escala convencional, função
matemática da densidade relativa.
O valor da densidade fator de especificação de lubrificante é muito reduzido.
Quando muito, pode-se eventualmente determinar o tipo de cru do qual o óleo é
proveniente. Óleos bastantes parafínicos possuem densidades em torno de 0,87
(API em torno de 30) enquanto os naftênicos têm densidades acima de 0,9 (API<
25). (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
Para uso em nosso país, achamos muito mais conveniente mencionar,
quando julgado necessário, a densidade pura e simplesmente. (FARAH,2012).
A única grande vantagem de conhecer a densidade, ou melhor, a massa
específica, ou o peso especifica (numericamente iguais), é tornar possível a
conversão de volume em peso (na realidade, massa), ou vice-versa, necessária aos
cálculos de fretes e conferências de recebimento. (CARRETEIRO e BELMIRO,
2006)
36
3.3.4 Ponto de Fluidez
O ponto de fluidez vem a ser a temperatura mínima na qual o óleo ainda flui.
Esta temperatura é determinada, de acordo com o Ensaio Padrão D-97-05, da
ASTM, por meio de resfriamentos sucessivos de amostra de óleo colocada em um
frasco de vidro. A intervalos de 3 em 3°C, verifica-se se o óleo ainda é capaz de fluir.
Por isso, o ponto de fluidez, expresso em°C, é sempre múltiplo de 3.
É normal uma variação de 5°F em ensaios do mesmo óleo no mesmo
laboratório, realizados rigorosamente de acordo com as normas ASTM. Em
laboratórios diferentes, é comum uma diferença de 10°F. Diferençam muito maiores
ocorrem quando se empregam diferentes processos de resfriamento. Normalmente,
nos laboratórios brasileiros, utiliza-se gelo seco (ácido carbônico em estado sólido),
que produz um resfriamento muito rápido, ocasionando determinações de valores
elevados para o ponto de mínima fluidez. Em serviço, o resfriamento é muito mais
lento e também as pressões são muito mais elevadas. Especialmente nos sistemas
circulatórios, de maneira que um óleo pode ainda fluir a temperaturas mais baixas
que o ponto de congelamento determinado em laboratório. (CARRETEIRO e
BELMIRO, 2006)
3.3.5 Ponto de Fulgor
O ponto de fulgor de um óleo é a menor temperatura na qual o vapor
desprendido mesmo, em presença do ar, inflama-se momentaneamente ao se lhe
aplicar uma chama, formando um lampejo (flash). (CARDOSO, 2008)
Há diversos métodos para realizar este ensaio em laboratório e os resultados
dos variam consideravelmente, motivo por que é imperioso se referir o valor
encontrado ao processo empregado.
A determinação de ponto de fulgor mais empregada nos Estados Unidos e no
Brasil é a preconizada pela Norma NBR 11341 que descreve a determinação dos
pontos de fulgor e de combustão em derivados de petróleo com um aparelho de
vaso aberto Cleveland manual ou automático. É aplicável a todos os derivados de
petróleo com pontos de fulgor entre 79°C e 400°C, exceto os óleos combustíveis.
37
É preciso distinguir o ponto de fulgor do ponto de combustão que vem a ser a
temperatura na qual os vapores de óleo se queimam de modo contínuo, durante um
mínimo de 5 segundos, de acordo com o mesmo ensaio ASTM D-92-52 acima
descritos. (FARAH ,2012).
Normalmente, o ponto de combustão é de 22 a 28°C acima do ponto de fulgor
Também é necessário não confundir as temperaturas referentes ao ponto de fulgor
de combustão com a de auto-inflamação do lubrificante, que é a temperatura na qual
lubrificante se inflama espontaneamente, sem o contato de chama, e que é muito
mais elevada. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
O conhecimento do ponto de fulgor permite avaliar as temperaturas de ser
que um óleo lubrificante pode suportar com absoluta segurança. Óleos com ponto de
fulgor inferior a 150°C não devem ser empregados para fins de lubrificação.
(CARDOSO, 2008)
O ensaio do ponto de fulgor é importante no julgamento das condições de um
de motor usado, por acusar a contaminação com o combustível.
O ponto de fulgor depende da volatilidade dos constituintes mais leves (mais
voláteis) de um óleo. Entretanto, não se trata de um índice da volatilidade do óleo.
Da mesma forma, o elevado ponto de fulgor de um óleo não indica,
necessariamente, que o mesmo possua boas qualidades antioxidantes para
emprego em alta temperatura.
O ponto de fulgor varia, de maneira geral, na razão direta da viscosidade. Em
óleos de uma mesma série, isto é, provenientes do mesmo tipo de cru, refinados
pelo mesmo processo e aditivados da mesma forma, o mais viscoso possui ponto de
fulgor mais elevado.
3.3.6 Resíduo de Carbono
Resíduos de carbono deixados pelo óleo lubrificante em motores de
combustão interna ou em compressores são muito inconvenientes sob vários
aspectos.
Os óleos de origem naftênica produzem, em geral, menor quantidade de
resíduos que os parafínicos, por issotemcerta preferência para emprego em
compressores.
38
O ensaio para resíduo de carbono foi estabelecido (Norma ASTM D-189-52)
para o cálculo de um índice da quantidade de resíduo que o óleo poderia deixar nos
motores de combustão interna e em outras máquinas, quando submetido à
evaporação sob elevadas temperaturas. Este ensaio consiste, basicamente, em
fazer evaporar uma amostra de, 10 gramas do óleo, impedindo-se, durante a prova,
a combustão do óleo ao evitar o contato com o ar.
3.3.7 Cor
Os óleos lubrificantes variam em cor, desde transparentes (incolores) até
pretos (opacos).A cor pode ser observada por transparência, isto é, contra a luz, ou
por luz refletida. Existem diversos aparelhos para determinar a cor de óleos
lubrificantes: calorímetros Union, Lovibond, Tag-Robinson e Saybolt.
A Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) elaborou um resumo
do exame procedimentos para a indústria petroquímica e de refino. A cor ASTM D1500 é um conhecido procedimento para a medição de cor em produtos de petróleo
e de gasolina. A escala ASTM mostra uma gama de 0 ASTM (sem cor) até 8 ASTM
(cor escura / quase preto). Produtos com baixa cor menos de 0,5 ASTM são
frequentemente medido usando a cor Saybolt (ASTM D-156). Ambas as unidades
são de cor tradicionalmente encontrada por comparação visual das amostras de
produtos com óculos de cor normalizados.
Sistemas de medição de cor em linha modernos são muito mais reprodutível
do que o olho humano e a cor é observada de forma permanente. A mudança de cor
é muitas vezes um bom indicador para a final qualidade do produto.
O calorímetro Union consiste em um tubo com luneta que permite a
observação simultânea da amostra do óleo e do vidro na cor padrão, numerada em
ordem crescente de 1 a 8, desde a mais clara até a mais escura.
A cor é importante para os óleos brancos (cor Saybolt) e para as vaselinas
(cor N.P.A.). Os óleos brancos têm uma importante aplicação na lubrificação de
fibras têxteis sintéticas.
Para os óleos lubrificantes comuns, carece de importância prática a
determinação cor, salvo para o fabricante controlar a uniformidade do produto.
(FARAH,2012).
39
Para óleos de mesmo tipo, o mais claro possui menor viscosidade. É preciso
registrar, porém, que existem óleos de alta viscosidade e cor clara.
É possível identificar, até certo ponto, se o óleo é de origem naftênica ou
parafínicos, óleos parafínicos apresentam, por luz refletida, uma fluorescência verde,
enquanto os naftênicos dão reflexos azulados. Entretanto, a cor não é uma
comprovante procedência do óleo, pois é facilmente alterada pela adição de
corantes.
3.3.8 Cinzas
A determinação da quantidade de cinzas resultante da queima completa de
uma amostra indica a quantidade de matéria inorgânica presente.
Em óleos acabados, esse valor é representado principalmente pela parte
mineral dos aditivos e permite avaliar, até certo ponto, o grau de detergência dos
óleos automotivo é preciso lembrar, entretanto, a possibilidade de existir no óleo
aditivos detergentes que não deixam cinzas. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
Em óleos usados, as cinzas resultam da soma da parcela oriunda dos aditivos
com outraproveniente de contaminantes.
Geralmente, as cinzas são referidas com cinzas sulfatadas, ou seja, o resíduo
da queima é tratado com ácido sulfúrico, obtendo-se sulfatos dos metais presentes.
Os testes de análises destas cinzas são executadas pela Norma NBR 9842
que prescreve o método para determinação de cinzas na faixa de 0,001% a 0,180%
em massa, em combustíveis destilados e residuais, combustíveis de turbina a gás,
óleos crus, óleos lubrificantes, parafinas e outros produtos derivados de petróleo nos
quais qualquer presença de material formador de cinzas é normalmente considerado
impureza indesejável ou contaminante. Este método se aplica a produtos de petróleo
livres de aditivos produtores de cinzas, incluindo certos compostos fosforado.
3.3.9 Número de Precipitação
O número de precipitação indica o volume de matérias estranhas existentes
no óleo lubrificante.
40
De acordo com o ensaio D-91-52, da ASTM, uma pequena amostra do óleo é
misturada a uma nafta de petróleo (solvente parecido com gasolina), agitada e
aquecida a uma temperatura entre 32 a 35°C e submetida à centrifugação.
O volume do precipitado, em mililitros, é o número de precipitação.
Em óleo sem uso, esse ensaio indica o grau de refinação do produto, pois os
compostos asfálticos, indesejáveis em um bom lubrificante, são insolúveis em nafta
leve de petróleo, separando-se por meio de centrifugação.
Em óleos usados, o número de precipitação revela o conteúdo de partículas
sólidas em suspensão, indicando a contaminação com matérias estranhas.
3.3.10 Número de Neutralização
O grau de acidez ou alcalinidade do óleo pode ser avaliado pelo seu número
de neutralização.
Esse número de neutralização é expresso em miligramas do KOH (hidróxido
de potássio) necessários para neutralizar os ácidos contidos em um grama de óleo.
Quando o óleo é básico, utiliza-se ácido clorídrico, ou ácido sulfúrico.
A quantidade de solução ácida necessária para neutralizar os álcalis contidos
em miligrama de amostra de óleo é convertida em seu equivalente em mg de KOH.
Os óleos minerais puros têm número de neutralização inferior a 0,10. Os
óleos aditivados apresentam, normalmente, valores bem mais elevados.
No controle de óleos usados, este ensaio é útil para verificar a variação do
seu valor, uma vez que, em trabalho, os óleos lubrificantes tendem a acumular
produtos ácidos, resultantes da sua própria combustão ou deterioração.
Entretanto, é preciso notar que, devido às diferenças de natureza dos ácidos
orgânicos que se podem formar nos óleos resultado da oxidação em serviço, não é
possível prever se um óleo com determinado valor elevado para o número de
neutralização, é corrosivo ou não.
3.3.11 Número de Saponificação
O número de saponificação é um índice da quantidade de gordura ou de óleo
graxo presente em um óleo mineral composto.
41
Este ensaio consiste, essencialmente, em medir o peso, em miligramas, de
hidrato de potássio necessário para saponificar um grama de óleo.
Com o progresso das técnicas e produtos lubrificantes, o emprego de óleos
compostos, hoje em dia, reduz-se à lubrificação de máquinas a vapor e outras
aplicações muito
específicas,em
perfuratrizes
de
rocha
e,
eventualmente,
compressores de múltiplos estágios. Consequentemente, também o emprego do
número de saponificação é muito restrito.
3.3.12 Número de Emulsão
Na maior parte das aplicações é altamente desejável que o óleo lubrificante
separe-se rapidamente da água. Esta propriedade de demulsibilidade é de
importância primordial em turbinas. Já no caso de óleos para cilindros de máquinas
a vapor, para compressores de ar de alta compressão e martelete para perfurar
rochas, é desejável que ocorra até o contrário - facilidade de emulsão.
O número de emulsão (normal ASTM D-157-51-T) é o tempo, em segundos,
que a amostra do óleo leva para separar-se da água condensada proveniente de
uma injeção de vapor.
O índice de demulsibilidade Herschel, medido em centímetros cúbicos por
hora, expressa a rapidez com que o óleo se separa de determinada emulsão padrão,
a certa temperatura (55 ou 82°C).
Em geral, os óleos que oferecem menor resistência à emulsão são os de
maior acidez, que, entretanto, apresentam maior resistência da película. Por outro
lado, o óleo oxidado também se emulsiona mais facilmente que o novo.
No caso de óleos emulsionáveis para emprego em usinagem de metais, os
chamados óleos de corte solúveis, quando é desejável uma grande estabilidade de
emulsão, ensaia-se a amostra de maneira a verificar se o óleo forma emulsão
estável com água, em proporções de 0,1 a 25 % do óleo, sem adição de qualquer
outro produto.
Esta emulsão deve estar isenta de espuma com 15 minutos de repouso após
sua preparação à temperatura ambiente (25°C ±8°C). Finalmente, a emulsão deve
permanecer estável durante 24 horas, no mínimo.
42
3.3.13 Corrosão
O ensaio de corrosão mais comum é efetuado pela NBR 14359 estabelece o
método para determinação da corrosividade ao cobre em gasolina de aviação,
combustível para turbina de aviação, gasolina automotiva, gasolina natural,
querosene,óleo diesel, óleo combustível destilado, óleos lubrificantes, biodiesel,
solventes de limpeza (Stoddard), ou outros hidrocarbonetos, cuja pressão de vapor
seja menor do que 124 kPa a 37,8ºC.
Alguns produtos, particularmente a gasolina natural, podem ter pressão de
vapor muito mais alta do que é normalmente característico da gasolina automotiva
ou de aviação. Por essa razão, recomenda-se extremo cuidado para assegurar-se
que o vaso de pressão contendo gasolina natural ou outros produtos com alta
pressão de vapor não sejam colocados em banhos a 100°C.
Amostras
com
pressão
de
vapor
superiora
124
kPa
podem
desenvolverpressão suficiente a 100°C para causar ruptura do vaso de pressão.
Para qualquer amostra que tenha pressão de vapor superior a 124 kPa, utilizar o
método de ensaio da ASTM D1838.
3.3.14 Insolúveis
Muito utilizados na avaliação de óleos em uso são os ensaios de
insolúveis.Para a realização dos ensaios são utilizados dois produtos: o pentano e o
benzeno.
A quantidade de material presente no óleo que não é solúvel nestes produtos
constitui os insolúveis em pentano e os insolúveis em tolueno. O método
empregado, ASTM D-893, consiste, essencialmente, em centrifugar duas amostras
dos óleos, uma diluída em pentano, outra em tolueno, e verificar os precipitados.
A quantidade de insolúveis em pentano representa as resinas provenientes da
óleo-oxidação do óleo e asmatérias estranhas. Os insolúveis em tolueno
representam apenas esses contaminantes externos. A diferença dá-nos, pois, os
produtos da oxidação.
É preciso considerar, entretanto, que os insolúveis em tolueno incluem
também compostos de chumbo oriundos do combustível. Por isso é normal que um
43
óleo usado em motor a gasolina apresente um valor de insolúveis em benzeno maior
que quando usado em motor diesel.
Não existem valores limites prefixados de insolúveis para os diversos tipos de
óleos, a fim de avaliar o seu estado.
3.4
TIPOS E CLASSIFICAÇÕES DOS ÓLEOS LUBRIFICANTES
Os óleos lubrificantes minerais apresentaram relativos à presença de
compostos de cadeia longa de carbonos que variam de 22 a 25 carbonos com
predominância de decosano, além do 5-propil-decano para o óleo não degradado,
enquanto que para as amostras degradadas, verifica-se a presença de poucos
compostos de 22-25 carbonos, sendo observadas modificações na estrutura destes
óleos, com o aparecimento dos compostos com quantidades de carbonos bastante
inferiores, como o tetradecano, o tridecano e o 2,6,10-trimetildodecano (C15H32),
além do 2-metil-6-propil-dodecano (C16H34). Verifica-se, claramente, o processo de
quebra das cadeias carbônicas durante a degradação térmica. (FARAH ,2012).
Conhece-se os seguintes óleos lubrificantes:
Óleos lubrificantes minerais sem aditivos – são compostos de cadeia
longa de carbonos que variam de 22 a 25 carbonos (não degradado) com
predominância de pentacosano, e de 21- 25 carbonos (degradado) com
predominância de decosano. Após degradação, ocorrem modificações na estrutura
destes óleos, como o aparecimento dos picos referentes aos compostos: 2-butanol
(C4H10O);
ácido
acético
butil
éster
(C6H12O2); 2-metil-2-etil-1-propil-ácido
propanóico 1,3-propanodiil éster (C16H30O4) e do O-(2-metilpropil)- hidroxilamina
(C4H11NO), indicando a ocorrência de oxidação dos compostos.
Óleos lubrificantes sintéticos - são compostos de cadeia longa de carbonos
que variam de 22 a 25 carbonos (não degradado) com predominância de
pentacosano, e de 21-25 carbonos (degradado), não sendo observadas maiores
modificações na estrutura destes óleos lubrificantes.
Os óleos lubrificantes semi-sintéticos- são compostos de cadeia longa de
carbonos que variam de 22 a 25 carbonos (não-degradado) com predominância de
44
decosano, e de 22-25 carbonos (degradado), sendo observadas modificações na
estrutura destes óleos, com o aparecimento de compostos: 2-butanol (C4H10O);
ácido acético butil éster (C6H12O2) e do O-(2-metilpropil)-hidroxilamina (C4H11NO),
indicando a ocorrência de oxidação pela ocorrência de mudanças na composição.
Óleos usados- são quaisquer óleos lubrificantes de base mineral ou sintética
impróprios para o uso a que estavam inicialmente destinados, nomeadamente, os
óleos usados de motores de combustão, sistemas de transmissão, óleos minerais
para máquinas, turbinas e sistemas hidráulicos.
Os óleos usados contêm produtos resultantes da deterioração parcial dos
óleos em uso, tais como compostos oxigenados (ácidos orgânicos e cetonas),
compostos aromáticos polinucleares de viscosidade elevada, resinas e lacas. Além
dos produtos de degradação do básico, estão presentes no óleo usado os aditivos
que foram adicionados ao básico, no processo de formulação de lubrificantes e
ainda não foram consumidos, metais de desgaste dos motores e das máquinas
lubrificadas(chumbo, cromo, bário e cádmio) e contaminantes diversos, como água,
combustível não queimado,poeira e outras impurezas. Pode conter ainda produtos
químicos, que, por vezes, são inescrupulosamente adicionados ao óleo e seus
contaminantes característicos. (CARRETEIRO e BELMIRO, 2006)
3.5
RE-REFINO DE ÓLEOS LUBRIFICANTES USADOS
Um grande desafio a ser superado no cenário contemporâneo é a
preservação do meio ambiente. Diante desse problema, especialistas apontam o
desenvolvimento sustentável como uma possível solução.
Os meios de transporte automotivos e as máquinas motorizadas estão
plenamente disseminados na economia do território nacional. Como exemplo cita-se
os automóveis, caminhões, motocicletas, dependem de lubrificação, em especial em
seus motores para seu perfeito funcionamento. Entre, vários exemplos que poderiam
ser apresentados, encontra-se a preocupação com a destinação do óleo lubrificante
usado ou contaminado que diariamente é produzido em razão de ter cumprido com
suas finalidades e não pode ser devolvido de maneira inadequada ao meio
ambiente.
45
As obrigações trazidas pela norma, enfatiza-se a exigência de que todo óleo
lubrificante utilizado no Brasil seja, obrigatoriamente, reciclável, devendo aquele
usado ou contaminado ser destinado à reciclagem por meio do processo de
rerrefino, num percentual não inferior a 30% em relação ao óleo lubrificante acabado
e comercializado por eles.
Um processo de re-refino de óleos lubrificantes usados deve compreender
etapas com as seguintes finalidades:

Remoção de água e contaminantes leves;

Remoção de aditivos poliméricos, produtos de degradação termoxidativa do óleo de alto peso molecular e elementos metálicos
oriundos do desgaste das máquinas lubrificadas (desasfaltamento);

Fracionamento do óleo desasfaltado nos cortes requeridos pelo
mercado;

O Acabamento, visando a retirada de compostos que conferem cor,
odor e instabilidade aos produtos, principalmente produtos de
oxidação, distribuídos em toda a faixa de destilação do óleo básico.
Um processo de re-refino deve ter, imprescindivelmente, baixo custo,
flexibilidade para se adaptar às variações de características das cargas e não causar
problemas ambientais.
O processo clássico de re-refino, Figura 2,consiste na desidratação e na
remoção de leves por destilação atmosférica, tratamento do óleo desidratado com
ácido sulfúrico e neutralização com adsorventes.
A tendência atual segue nos princípios dos processos de desasfaltamento
através de evaporadores de película ou T.D.A. (Torre Ciclônica de Destilação). O
subproduto de fundo da destilação geralmente é empregado como componente de
asfaltos. No tocante à etapa de acabamento, as unidades de hidroacabamento são
as selecionadas no caso de maiores escalas. Para unidades menores, o
acabamento por absorção é mais econômico. Na Europa, os principais processos
envolvem o desasfaltamento térmico ou a propano e por adsorção.
46
Figura 2 - Processo de Re-Refino de Óleo Lubrificante Usado
Fonte:SINDRREFINO
De
acordo
com
Farah
(2012)
os
óleos
lubrificantes
integram
aproximadamente cerca de 2% dos produtos derivados de petróleo e, portanto, são
largamente empregados para fins industriais.
[...] Após um período pré-determinado pelo fornecedor, os
óleos lubrificantes sofrem alterações em suas estruturas
formando compostos oxigenados, poliaromáticos, resinas,
lacas e podem ser contaminados com metais. (GONÇALVES,
2013, p. 61).
Refere Toledo (2013) que o produto resultante dadegradação deste óleo é
considerado perigoso por ser tóxico e apresentar grande potencial de riscoao meio
ambiente e à saúde pública.
O descarte indiscriminado deste óleo agride o meio ambiente e desperdiça
um substancial montante de recursos e, portanto, se faz necessário desenvolver
tecnologias para a sua recuperação. Deacordo com a resolução do Conselho
Nacional do Meio Ambiente (CONAMA 9/93), é crimeambiental descartar na
natureza, comercializar, fornecer, transportar, queimar ou dar qualquer outrodestino,
que não seja a recuperação, aos óleos usados. (BARBOSA, 2013).
Deste modo, entende Marcondes (2012) que a problemática envolvendo
propriamente a reciclagem de óleos lubrificantes usados ganha cada vez maior
47
relevância, na contextualização do debate em torno das principais premissas de
tutela, prevenção e conservação ambiental.
[...] Nos países desenvolvidos, a coleta de óleos usados é
geralmente tratada como uma premente necessidade, de
proteção ambiental. Na França e na Itália, um significativo
tributo específico sobre os óleos lubrificantes custeia a coleta
dos mesmos.Além disto, em muitos outros países, esse suporte
vem de impostos para tratamento deresíduos em geral. Nos
Estados Unidos e Canadá, ao contrário do que ocorre no
Brasil,normalmente é o gerador do óleo usado quem paga ao
coletor pela retirada do mesmo. (BARBOSA, 2013, p. 145).
Assim, segundo Barbosa (2013) vale lembrar que como uma das pioneiras
iniciativas de relevância na conservação ambiental planetária, no contexto de
sinalizar a gravidade da grave degradação geral em pleno curso aparentemente
irreversível, entre 1991 e 1993, a ONU financiou estudos sobre a disposição de
óleos usados.
De acordo com a principal conclusão desses estudos, firmou-se que a
solução para uma disposição segura de óleoslubrificantes usados é o re-refino.
(BARBOSA, 2013).
3.6
AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO
De acordo com Carreteiro e Belmiro (2008, p. 35) “a qualidade de um
lubrificante é comprovada somente após a avaliação de seu desempenho em
serviço”.
[...] Este desempenho está ligado à composição química do
lubrificante, resultante por sua vez do petróleo bruto, também
do refino dos aditivos, bem como do balanceamento da
formulação de cada produto. (CARRETEIRO e BELMIRO,
2008, p. 35).
A combinação dos fatores acima mencionados dá ao lubrificante certas
características físicas e químicas que permitem um controle da uniformidade e do
nível de qualidade, portanto denotando padrões de classificação dos óleos
lubrificantes.
48
Chamamos de análise típica a um conjunto de valores que representa a
média das medidas de cada características. Consequentemente,a amostra de uma
determinada fabricação dificilmente apresenta resultados iguais aos das análises
típica,situando-se entretanto dentro de uma faixa de tolerância aceitável.Ao conjunto
de faixas de tolerância e limites de enquadramento de cada fabricação dá-se o nome
de especificação.Convém mencionar que as especificações não são garantia de
bom
desempenho
do
lubrificante,pois
somente
a
aplicação
demonstra
a
performance.
Os
ensaios
de
laboratórios
simulam
condições
de
aplicação
do
lubrificante,sem entretanto garantir um bom desempenho no serviço.
Por outros aspectos, igualmente relevantes, vale referir que ainda de acordo
com Farah (2012) os óleos lubrificantes possuem uma peculiaridade a mais, estando
na categoria dos restritos derivados de petróleo que não são totalmente consumidos
durante o seu uso. Neste sentido, diversos fabricantes de aditivos e formuladores de
óleos lubrificantes vêm trabalhando no desenvolvimento de produtos com maior vida
útil, o que tende a reduzir a geração de óleos usados. No entanto, com o aumento
da aditivação e da vida útil do óleo, crescem as dificuldades no processo de
regeneração após o uso. (GONÇALVES, 2013).
Dentre os processos de separação existentes, iremos estudar a extração
como método para a recuperação de óleos lubrificantes usados. (CARDOSO, 2006).
Segundo Farah (2012) há muitos anos, a extração vem sendo empregada
como uma poderosa técnica laboratorial de separação. Sua aplicação industrial teve
início quando se buscava uma alternativa capaz de remover hidrocarbonetos
aromáticos do querosene.
Assim, a extração tem despertado grande interesse industrial sendo aplicada
em diversas áreas tecnológicas, tais como: extração de metais, manufaturas de
antibióticos, purificação de elementos físseis e no combate à poluição. Entretanto,
na indústria de petróleo que ela obtém a mais larga aplicação. (CARRETEIRO e
BELMIRO, 2008).
Entre os inovadores processos de separação destacam-se a extração por
micro emulsão. (CARDOSO, 2006).
Farah (2012) menciona que os sistemas micro emulsionados vêm sendo
crescentemente utilizados em processos de separação devido à sua capacidade de
solubilizar
dois
líquidos
de
polaridades
diferentes,
reduzir
a
tensão
49
superficial/interfacial e produzir uma grande área interfacial entre a fase contínua e a
fase dispersa.
Assim, os sistemas micro emulsionados se mostram potencialmente capazes
de atuar na remoção dos compostos originados da degradação parcial do óleo,
recuperando-o para o seu uso original. (FARAH, 2008).
50
4
ESTADO DA ARTE
A inviabilidade dos óleos minerais puros como óleos lubrificantes, foi devido a
fatores econômicos e a legislação em vigor,tornando-os assim de pouca utilidade,e
também sua degradação por oxidação gerar resíduos.
Como os óleos lubrificantes sintéticos se tornou cada vez mais utilizados por
apresentar características únicas se comparados com os óleos lubrificantes
minerais.
Os óleos lubrificantes sintéticos são obtidos em laboratórios através de
reações químicas,enquanto os óleos minerais são obtidos através da destilação
fracionada.
Devido
às
exigências,
alguns
produtos
químicos
foram
desenvolvidos,chamado de aditivos que são agregados aos óleos,e com isso
deixando-os mais eficazes e tornando-os com as características necessárias às
necessidades das máquinas atuais(Lubrificantes Fundamentos e Aplicações- BR,
1999).
Sendo assim,eles atuam no retardo dos materiais orgânicos gerados das
reações químicas do oxigênio,que se dissolve tanto no óleo como no ar e que a
degradação do óleo se dá pela oxidação(Booser,1991).
Então é de grande importância se fazer uma avaliação térmica do óleo
lubrificante,porque após o seu uso a quantidades de horas de funcionamento no
motor geram acúmulo de contaminantes formados dá deterioração pela ação do
calor do motor e de produtos contido no ar atmosférico,o desgaste natural dos
aditivos usados na composição,gases da combustão e frações de combustível não
queimado,evidenciado por Bouman (1950).
Diluição por combustível causa a diminuição da viscosidade do óleo do
Cárter.Em contrapartida ,a contaminação por água o torna mais viscoso (Caines e
Haycock,1996).As quantidades adicionadas de elementos metálicos indicam
desgaste dos componentes do motor,saturando o filtro de óleo,degradando o óleo
impedindo sua eficiência na lubrificação e o resfriamento das peças.
A propriedade mais importante do óleo lubrificante é sua viscosidade. Tem
influência na formação da película protetoras entre superfícies,afeta a geração de
51
calor nos mancais,cilindros,engrenagens e desempenha papel fundamental na
vedação e taxa de consumo ou perda (Norville,2005).
O óleo lubrificante usado pode ainda conter produtos químicos que,por vezes,
são inescrupulosamente adicionados ao óleo e seus contaminantes característicos
(SILVEIRA et al., 2006; RUPRECHT, 2011).
Desta forma, quando os óleos usados são lançados diretamente no ambiente
(em meio hídrico, nas redes de esgotos e solo) ou quando queimados de forma não
controlada, provocam graves problemas de poluição do solo, das águas e do ar.
Quando lançados no solo, os óleos usados se infiltram conjuntamente com a água
da chuva contaminando o solo que atravessam e,ao atingirem os lençóis freáticos
subterrâneos, poluem também as águas de fontes e poços (PARK et al., 2009;
LORENZETT, 2010).
52
5
METODOLOGIA DA PESQUISA(MATERIAIS E MÉTODOS)
Nesta pesquisa foram coletadas amostras de óleos lubrificantes usados
Elaion 5W40 (10 amostras óleos lubrificantes usados) direto dos veículos.
Colocados em recipientes de plástico (garrafas PETlavadas e acondicionadas em
lugar arejados ) conforme Figura 3.
Figura 3 -Amostra de Lubrificantes Usados
Fonte: Autor
Criou-se a Tabela 1, relacionando o tipo de motor ,quilometragem e data da
coleta das amostras de cada veículo. As 10 amostras dos óleos usados juntamente
com uma amostra de óleo novo foram encaminhadas ao laboratório de fluídos do
ITEP(Associação Instituto de Tecnologia de Pernambuco)para serem feitas as
análises dos parâmetros.
53
Tabela 1 - Quilometragem x Amostras
QUILOMETRAGEM X AMOSTRAS
VEÍCULO
TIPO
DE
MOTOR
KM
KM FINAL
INICIAL
TIPO
TROCA
DATA
ÓLEO
DE
COLETA
FILTRO
Lubrificante
novo
Amostra 1
5W40
F-50
FOX 1.0
75 Cavalos
00000
10.219
5W40
SIM
Amostra 2
ELAION
VOYAGE 1.6
101 Cavalos
00000
9.535
5W40
SIM
72 Cavalos
00000
6.517
5W40
SIM
75 Cavalos
8.753
16.343
5W40
SIM
101Cavalos
00000
12.941
5W40
SIM
78
00000
10.315
Cavalos
GOL1.6
101
78
SIM
00000
10.665
5W40
SIM
5.356
Cavalos
5W40
26/10/13
Amostra 8
ELAION
00000
18/11/13
Amostra 7
ELAION
Cavalos
KOMBI1.4
5W40
05/12/13
Amostra 6
ELAION
KOMBI
06/12/13
Amostra 5
ELAION
SAVEIRO
06/12/13
Amostra 4
ELAION
FOX
05/12/13
Amostra 3
ELAION
GOL 1.0
05/12/13
SIM
22/10/13
Amostra 9
ELAION
9.532
VOYAGE 1.0
78
00000
5W40
Cavalos
GOL 1.0
72
SIM
00000
5.693
Cavalos
5W40
ELAION
19/11/13
Amostra 10
ELAION
SIM
26/10/13
Amostra 11
Fonte: Autor
Relatórios de Ensaio (ANEXOS A, B, C, D, E, F, G ,H, I, J e K) foram obtidos.
Com os dados dos Relatórios de Ensaio gerou-se Tabelas (2, 3 e 4) onde se
relaciona os parâmetros de densidade, cinzas, cor, ponto de fulgor, viscosidades a
40 e 100ºC, índice de viscosidade e corrosividade a 100ºC de cada amostra.
54
Tabela 2 - Laudo de Densidade, Cinzas e Cor ASTM das Amostras
Fonte: Autor
Tabela 3 - Laudo de Ponto de Fulgor, Viscosidade a 40º e a 100ºC das Amostras
Fonte: Autor
Tabela 4 -Índice de Viscosidade e Corrosividade ao Cobre a 100ºC das Amostras
Fonte: Autor
55
A análise dos óleos lubrificantes foram feitas por meio de técnicas
laboratoriais que envolvem, instrumentos e equipamentos como viscosímetros,
centrífugas, muflas que podem ser observados nas Figuras 4, 5 e 6. As técnicas
utilizadas, determinam as propriedades dos óleos e o grau de contaminantes neles
presentes.
Figura 4 - Banho Viscosímetro
Fonte: Minicatálogo QUIMIS
Figura 5 - Mufla
Fonte: Minicatálogo QUIMIS
56
Figura 6 - Centrífuga Profissional
Fonte: Minicatálogo QUIMIS
Das tabelas contendo os Laudos dos Parâmetros avaliados (Tabelas 2, 3 e 4),
os dados estatísticos foram retirados para confecção dos gráficos que,
analisados,permitiram a conclusão do trabalho.
57
6
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Análises de Gráficos
O Gráfico 1 mostra que o teor de cinzas das amostras aumentaram de 0,67
(amostra 1, óleo lubrificante novo) para 1,07 (amostra 8). Indica que no decorrer do
seu uso os óleos vão modificando suas características originais e que
provavelmente suas impurezas aumentam por (limalhas, metais e sedimentos).
Ocorre portanto um aumento de sua viscosidade.
Verifica-se também que algumas amostras estão abaixo da média, no ponto
mínimo (amostra 7). Pode ter ocorrido uma contaminação de baixo grau de teor de
cinza ou por óleo de menor concentração de aditivos metálicos, diminuindo sua
viscosidade.
Gráfico 1 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Cinzas
58
O Gráfico 2 mostra uma redução gradativa do ponto de fulgor das amostras 6
e 9 em relação à amostra 1, essa redução
contaminação
dos
óleos
usados,chegando
é provavelmente indicativo de
até
130
amostra
6,ocorrendo
provavelmente nos lubrificantes usados produtos contaminantes como:metais
pesados ,elementos inorgânicos e aumentando também seus elementos voláteis e
ocorrendo o abaixamento do PF,porque neste processo ocorre a quebra das
moléculas,liberando hidrocarbonetos leves,aumentando seu ponto de inflamação.
Gráfico 2 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Ponto de Fulgor
O Gráfico 3 mostra que a maioria das amostras (3,6,7 e 9) de óleo usados
ficaram com densidade na média,mas ocorreu uma grande variação em relação ao o
óleo lubrificante novo(1),sendo assim observa-se que este aumento da densidade se
dá ao fato de que nas amostras foram provavelmente contaminadas por
insolúveis,água,produto com maior densidade e produtos oxidados,aumentando o
peso deste lubrificante,ocorrendo uma provável aumento de sua viscosidade.
59
Gráfico 3 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro densidade
O Gráfico 4 demonstra que a maioria dos óleos lubrificantes possuem
viscosidades
próximas de 13. São os casos das amostras (2,3,4,5,7,10 e 11).
Houve uma redução em relação a amostra 1 (óleo novo). Essa redução é devido a
provável contaminação de óleo em uso ou aditivos de baixa viscosidade,pelo
aumento
da
temperatura
ou
provável
contaminação
proveniente
combustíveis,modificando assim suas características originais.
Gráfico 4 - Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Viscosidade a 100°C x
Amostras
de
60
O Gráfico 5 mostra que o índice de viscosidade de algumas amostras se
situam em uma média de aproximadamente 141 a 143 é o caso das amostras (5,7,8
e 9), verifica-se que houve uma variação de índice de viscosidade não significativa
com relação ao óleo novo (1). Esteóleo lubrificante sintético, mesmo usado, tem
ainda uma certa resistência ao fluxo. Ao comparar a amostra 6, que chegou ao
extremo
máximo, com a amostra do óleo lubrificante novo(1), observa-se uma
grande variação de índice de viscosidade o que demonstra uma provável perda de
viscosidade com a temperatura.
Gráfico 5 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro de Viscosidade Mínima
O Gráfico 6 demonstra que houve um aumento linear do teor de cinzas nas
amostras. Isso indica um aumento provável das impurezas nos óleos lubrificantes
com seu uso prolongado (maior quilometragem). Essas prováveis impurezas
provocam um efeito catalítico em seu interior, alterando o processo de reação
química,liberando hidrocarbonetos leves, reduzindo o seu ponto de fulgor(PF) e
aumento dos seus elementos voláteis.
61
B
Linear Fit of B
0,0070
Equation
0,0065
Cinzas(%),PF(°C)
0,0060
y = a + b*
Adj. R-Squar
0,70305
Value
B
B
Intercept
Slope
Standard Erro
3,11054E4,75117E-
0,0011
1,13339E-7
0,0055
0,0050
0,0045
0,0040
0,0035
0,0030
0,0025
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000
Kilometragem (Km)
Gráfico 6 Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Cinzas, Ponto de Fulgor e
Quilometragem
O Gráfico 7 mostra que esta correlação indica um aumento linear da
viscosidade com um provável aumento do teor de cinzas. Essas impurezas (metais,
sedimentos e fuligem)geradas, resultante da degradação, faz com que ocorra um
aumento relativo da viscosidade do óleo lubrificante usado. Existe uma grande
concentração no intervalo de 9000 a 10.000km. Neste intervalo ocorreu um uso
excessivo do lubrificante e um desgaste no motor do automóvel.
90
Cinzas x Viscosidade
80
70
60
50
40
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000
Kilometragem(Km)
Gráfico 7 -Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Cinzas, Viscosidade e
Quilometragem
62
O Gráfico 8 nos mostra que ocorreu uma variação significativa e uma
redução da viscosidade a 40ºC. Essa redução se dá pelo uso contínuo e prolongada
quilometragem (10.000km). Percebe-se que em algumasamostras as viscosidades
aumentaram, ficando próximo da viscosidade do óleo novo. Isso é resultado de
umaprovável contaminação por impurezas(água,sedimentos e fuligem). Em outras
amostras ocorreram uma diminuição da viscosidadedevido a uma provável
contaminação por (combustíveis),ocasionando sua solubilidade.
Equation
y = a + b*
Adj. R-Square -0,01684
85
Value
B
B
Intercept
Slope
Standard Error
81,90371
-9,32744E-4
9,57408
0,00101
B
Linear Fit of B
Viscosidade (cst) a de 40° C
80
75
70
65
60
55
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000
Kilometragem (Km)
Gráfico 8 -Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Viscosidade a 40°C x
quilometragem
O Gráfico 9, mostra uma redução do ponto de fulgor com o aumento da
quilometragem, ou seja, quanto maior o uso do óleo lubrificante maior seu desgaste
e modificação de características. Esta modificação se dá pela provável
contaminação do mesmoatravés de impurezascomo aditivos de características de
baixo ponto de fulgor. Ocorre também diluição do óleo lubrificantepela gasolina,
ganho de hidrocarbonetos leves e liberação de produtos inflamáveis.
63
220
Ponto de Fulgor (°C)
200
180
160
Equation
y=a+b
Adj. R-Squar 0,19927
Value
140
Ponto de Ful Intercept 254,7515
gor (°C)
4
Ponto de Ful Slope
gor (°C)
-0,0068
Standard Err
36,80537
0,00378
120
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000
Kilometragem (Km)
Gráfico 9 - Dispersão dos dados amostrais para os parâmetros Ponto de Fulgor e
Quilometragem
O Gráfico 10 mostra um aumento do índice de viscosidade do óleo
lubrificante usado. Nota-se também que esse aumento é bem considerado a partir
de 7.000km se prolongando até 10.000km. Isso ocorre em função daprovável
redução da
variação de viscosidade. Portanto, com o uso prolongado,sua
viscosidade diminui com a temperatura. Existem algumas amostrasem que seu
índice viscosidade diminui o que demonstra que neste ponto sua variação de
viscosidade aumenta. É o caso do ponto 138,indicando que houve uma provável
contaminação de impurezas (água e sedimentos).
64
152
Equation
y=a+b
Adj. R-Square 0,25125
150
Indice de Viscosidade Minima
Value
Standard Err
Indice de Visc Intercept 133,5980
osidade Mini
7
ma
Indice de Visc Slope
9,4501Eosidade Mini
4
ma
148
146
4,59463
4,7133E-4
144
142
140
138
5000
6000
7000
8000
9000
10000 11000 12000 13000 14000
Kilometragem (Km)
Gráfico 10 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro de Viscosidade Mínima e
Quilometragem
O Gráfico 11 mostra, na correlação Viscosidade a 40°c versus Viscosidade a
100°c,um aumento linear de ambas as viscosidades devido a um provável
acréscimo de impurezas gerado
na degradação. Quando em uso contínuo, ou
seja,quanto mais se usar o lubrificante, maior probabilidade de geração de
impurezas aumentando sua viscosidade, seja ela 40°c ou a 100°c.
85
Viscosidade a 40°C
80
75
70
Equation
65
Adj. R-Squa
y = a + b*x
0,83918
Value
60
B
Intercept -25,7401
B
Slope
7,74063
Standard Err
14,33668
1,11769
55
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
Viscosidade a 100°C
Gráfico 11 - Dispersão dos dados amostrais para o parâmetro Viscosidade a 40°C e 100°C
65
7
CONCLUSÃO
 Através dos resultados já discutidos, pode-se concluir que o comportamento
do fluido como os óleos lubrificantes, quando submetido a uma variação de
temperatura,
muda
completamente.
Conseguimos
observar
que
sua
viscosidade diminui com o aumento da temperatura, diminuindo também sua
força intermolecular de coesão, por sua vez tornando-os menos resistente a
força de cisalhamento e assim reduzindo sua lubrificação,verificamos também
que ocorre o aumento da viscosidade,devido contaminação de impurezas .
 Como a função do óleo lubrificante é formar uma película protetora entre as
superfícies do motor,sujeitas a pressões, então a viscosidade torna-se uma
das mais importantes propriedades desses óleos, evitando assim que as
superfícies lubrificadas entrem em contato direto e ocorramperdas de energia
gerada pelo calor do lubrificante, mantendo-se em equilíbrio através de sua
função de vedação.
 Sabe-se que para que o lubrificante tenha um bom desempenho é necessário
manter boas condições de operações, ambientais e manter sua viscosidade
no padrão necessário.
 O óleo usado tem sua viscosidade diminuída em função da contaminação de
outros óleos de viscosidade menor ou pode ser aumentada devido a presença
de sólidos em suspensão, oxidação ou de óleos mais viscosos.
 Após o processo de degradação térmica, algumas amostras de óleos
lubrificantes sintéticos usados, formaram partículas em deposição.
As
análises físico-químicasmostraram uma redução e um aumento de sua
viscosidade,porém um percentual significativode óleo degradado se mostrou
com uma viscosidade próximo ao óleo acabado e bem como o aparecimento
de novos compostos com a presença do oxigênio,ocorreu também um
abaixamento no seu ponto de fulgor devido ao ganho de elementos voláteis.
Os óleos lubrificantes degradaram-se por um mecanismo que envolve a
66
reação com o oxigênio (oxidação), cinzas, alterando sua composição química,
prejudicando sua capacidade de lubrificação.
 De acordo com os resultados, pode-se verificar também que os óleos
lubrificantes usados, tiveram em seus parâmetros grandes diferenças de
escalas e outras tiveram parâmetros próximos ao padrão, o que os
diferenciava provavelmente eram as impurezas contidas no seu interior.
 O perfil característico dos gráficos das amostras de óleos lubrificantes usados
comparados com o óleo lubrificante acabado, conta com alguns declives e
aclives representativos,foram considerados, para efeito de comparação com
as demais amostras, os constituintes mais representativos,
 Vale mencionar ainda a confirmação portanto dos resultados típicos de óleo
lubrificante, para uso automotivo, tipo ELAION 5W40 100% sintético, mostrouse em seu uso uma grande estabilidade térmica,mesmo degradado.
 A Tabela 5 ilustra os dados de alguns óleos lubrificantes degradados e novo.
Observa-se que na Densidade, verificou-se que entre o Ponto Max e o Ponto
Mín houve uma variação insignificante, ocorrendo também um pequeno
desvio padrão.
 Já nas Cinzas, ocorreu uma grande variação entre o Max e o Mín um desvio
padrão leve,esta variação se deu por conta do uso.
 Observa-se que não ocorre uma variação na densidade das amostras ficando
na média, no teor de cinzas houve um aumento significativo, porém nas
viscosidades (40ºc e 100ºc).
 No Ponto de Fulgor, houve também uma grande variação entre o Max e o
Mín, uma média e desvio padrão altos e uma simetria acentuada,mostrando
que houve uma queda significativa,resultante de uso contínuo e da
contaminação.
67
Tabela 5 - Propriedades das Características dos Óleos Lubrificantes Analisados
PROPRIEDADES
Densidade a
20°/4° C
Cinzas
Ponto de
Fulgor
Viscosidade a
de 40° C
Viscosidade a
de 100° C
Máximo
Mínimo
Média
0,8712
0,8473
0,8586
1,07
0,56
230,0
Desvio
Curtose
Assimetria
Variância
Mediana
0,0065
0,9501
-0,0537
4,2E-05
0,8596
0,82
0,17
-1,21
0,07
0,03
0,85
130,0
193,5
27,1
2,4
-1,4
736,9
200,0
86,8
55,7
74,6
8,1
2,5
-1,0
65,0
75,0
14,7
11,1
13,0
1,0
0,5
0,0
1,0
13,1
150,8
138,5
142,5
3,2
5,1
1,9
9,9
141,6
Padrão
Índice
Viscosidade
Min
 Na Viscosidade a 40ºC, vimos que a viscosidade ficou na média de 74.6
mostrando que não ocorreu uma grande perda,configurando que este óleo
tem um bom equilíbrio térmico foi a viscosidade de um óleo usado,sendo
assim resultados de impurezas.
 Na Viscosidade a 100ºC, houve uma variação de baixa significância,não
ocorreu assimetria,ficando na média,já que o óleo a essa temperatura gera
uma película protetora,sendo que este tipo de óleo sintético,não haverá
grandes perdas de viscosidade.
 Verificamos que os parâmetros de baixo desvio padrão como densidade, e
cinzas indicam uma homogeneidade no seu teor,enquanto que nos
parâmetros de maior desvio padrão como ponto fulgor,viscosidade a 40ºC e
índice de viscosidade,maior será sua dispersão e variância.
68
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YERGIN, P. O Petróleo: uma história de ganância, dinheiro e poder, 2ª Ed, São
Paulo: Scritta, 1994.
71
ANEXOS
72
ANEXO A
Amostra 1
73
ANEXO B
Amostra 2
74
ANEXO C
Amostra 3
75
ANEXO D
Amostra 4
76
ANEXO E
Amostra 5
77
ANEXO F
Amostra 6
78
ANEXO G
Amostra 7
79
ANEXO H
Amostra 8
80
ANEXO I
Amostra 9
81
ANEXO J
Amostra 10
82
ANEXO K
Amostra 11