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Combustíveis e Lubrificantes Otoniel G. L. Ferreira DER – FAEM – UFPel Combustíveis • DEFINIÇÃO: Substâncias, na forma líquida, sólida ou gasosa, cuja reação de oxidação (com O 2 ) é altamente exotérmica LIBERA GRANDE QUANTIDADE DE CALOR Combustíveis • CONSTITUIÇÃO: Átomos de carbono e de hidrogênio (hidrocarbonetos) formando cadeias curtas ou longas A reação completa do combustível com o O 2 desprende calor energia a ser aproveitada e os subprodutos gás carbônico (CO 2 )e água Obs.: Comb. incompleta monóxido de carbono (CO) Combustíveis • CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ORIGEM: VEGETAL: madeira, resíduos vegetais, carvão vegetal e metanol; MINERAL: carvão mineral, petróleo e seus derivados; BIOQUÍMICA: obtidos por fermentação de substratos de origem orgânica (ex. álcool etílico, gás metano).

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Page 1: Combust Ive is Lb

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Combustíveise

LubrificantesOtoniel G. L. Ferreira

DER – FAEM – UFPel

Combustíveis

• DEFINIÇÃO:

Substâncias, na forma líquida, sólida ou

gasosa, cuja reação de oxidação (com O2) é

altamente exotérmica

LIBERA GRANDE QUANTIDADE DE CALOR

Combustíveis• CONSTITUIÇÃO:

Átomos de carbono e de hidrogênio

(hidrocarbonetos) formando cadeias curtas ou longas

A reação completa do combustível com o O2

desprende calor energia a ser aproveitada

e os subprodutos gás carbônico (CO2)e água

Obs.: Comb. incompleta monóxido de carbono (CO)

Combustíveis

• CLASSIFICAÇÃO QUANTO À ORIGEM:

VEGETAL: madeira, resíduos vegetais, carvão vegetal e

metanol;

MINERAL: carvão mineral, petróleo e seus derivados;

BIOQUÍMICA: obtidos por fermentação de substratos

de origem orgânica (ex. álcool etílico, gás metano).

Page 2: Combust Ive is Lb

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Combustíveis

• DERIVADOS DO PETRÓLEO

O petróleo dito cru (na forma em que é extraído da jazida)

é um composto de hidrocarbonetos e impurezas

(compostos de enxofre, nitrogênio, água e areia).

O processo de separação das diversas partes do

petróleo é conhecido como REFINAÇÃO.

DERIVADOS DO

PETRÓLEO

_GLP

_querosene

_óleos combustíveis

_gasolina

_diesel

_óleos lubrificantes

_asfalto

_etc...

TORRES DE FRACIONAMENTO DE PETRÓLEOA destilação fracionada baseia-se na diferença de

volatilidade entre os vários componentes do petróleo

FRAÇÕES DO PETRÓLEO

20 a 60 °CSolventes em lavagens a seco. O nome éter vem da alta volatilidade

5 a 6 carbonos

Éter de petróleo

-42 a 20 °CCombustível, gás de cozinha e matéria-prima de compostos

orgânicos e na fabricação de borracha

3 a 4 carbonosGLP

-162 a -75 °CCombustível e matéria-prima de

compostos orgânicos e fabricação de plásticos

1 a 2Gás natural

Ponto de ebulição e utilização principal

Composição aproximadaFrações

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3

250 a 350 °CCombustível

15 a 18 carbonos

Óleo diesel

150 a 300 °CIluminação, solvente, combustível

10 a 16 carbonos

Querosene

40 a 200 °CCombustível de motores de

explosão

6 a 10 carbonos

Gasolina

90 a 120 °CSolvente e matéria-prima na

industria petroquímica.8 a 9 carbonos

Nafta ou ligroína

60 a 90 °CSolvente orgânico

7 a 8 carbonosBenzina• GASOLINA:

Principal característica :

- Índice de octano (IO): mede a tendência de uma

gasolina a resistir à detonação;

- IO da gasolina tipo C brasileira especificado pela

ANP 80 - 82 octanos

- Gasolina Premium Petrobras IO de 95, menor

teor de enxofre e composição que evita o acúmulo de

resíduos no motor

• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)

- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100

• GASOLINA:

Outras características

- Estabilidade de armazenamento- Volatilidade

- Poder calorífico- Teor de enxofre

- Queima- Impurezas

Page 4: Combust Ive is Lb

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• ÓLEO DIESEL:

Principal característica do óleo diesel:

- Índice de cetano (IC): expressa a maior ou menor

facilidade do óleo diesel entrar em ignição;

> IC mais fácil será a ignição do óleo diesel,

facilitando a partida do motor.

O índice de cetano do óleo diesel é especificado pelo

ANP em no mínimo 45 cetanos (IC adequado: 40 – 60)

• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)

- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100

• ÓLEO DIESEL:

Determinação do Índice de Cetano (IC)

- α-metilnaftaleno IC = 0 (zero)- Cetano ou n-hexadecano IC = 100

• GASOLINA:Determinação do Índice de Octano (IO)

- n-heptano IO = 0 (zero)- Iso-octano IO = 100

• ÓLEO DIESEL:

Determinação do Índice de Cetano (IC)

- α-metilnaftaleno IC = 0 (zero)- Cetano ou n-hexadecano IC = 100

• ÓLEO DIESEL:

Outras características importantes

- Ponto de névoa: temperatura na qual as substâncias

sólidas presentes no combustível começam a

cristalizar-se, formando uma mistura não homogênea,

influindo na partida do motor.

Diesel de inverno Petrobras:

_partida rápida e dispensa aditivos ou misturas

_comercializado no RS de maio a setembro

Page 5: Combust Ive is Lb

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-Viscosidade: deve ser tal que garanta um bom

funcionamento do sistema de injeção dos motores.

-Teor de enxofre:

_Causa corrosão

_Formação de óxidos de enxofre compostos

altamente poluentes

_Em contato com a umidade do ar ácido

sulfúrico chuvas ácidas

- Teor de impurezas: água, sedimentos e cinzas

COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS

_Diminuição dos custos de produção

_Apelo ambiental

_combustíveis menos poluentes

_fontes renováveis

premissas a considerar:

_Balanço energético positivo;

_Inalteração dos motores e,

_Utilização da atual infra-estrutura estocagem e

distribuição

ÁLCOOL ETÍLICO

Obtido por fermentação alcoólica de um substrato

vegetal (cana-de-açúcar no Brasil) e posterior destilação.

- Difícil ignição

- Alto consumo

- Necessidade de transformar o motor

para ciclo Otto pela adição de velas

de ignição e carburador

GÁS NATURAL

- Extraido junto com o petróleo

- Encontrado acumulado em rochas porosas no subsolo

- Necessidade de transformar o motor para ciclo Otto

pela adição de velas de ignição

- Necessidade de instalação de tanques para o

armazenamento do combustível

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BIODIESEL

_Combustível biodegradável derivado de

fontes renováveis que estimulados por um

catalisador reagem quimicamente com

etanol ou metanol transesterificação

_Sub-produto glicerina

_Fontes vegetais oleaginosas como

mamona, dendê, giralssol, babaçu, soja e

algodão

Utilização

_Inicialmente em misturas com óleo mineral

definidas pela ANP

_Mesclas são identificadas pela letra B, seguida do

percentual de biodiesel na mistura

B5 = 5% de biodiesel e 95% de diesel mineral

Bn = ...

B100 = biodiesel puro

_Permitido atualmente: 2%

_Em 2008 2% obrigatório e 5% permitido

_A partir de 2013 obrigatório 5%

Não são biodiesel óleos vegetais puros (soja, mamona, girassol) e óleos reutilizados (frituras)

Podem ser utilizados mas não são biodiesel

Podem servir de matéria-prima para biodiesel

Não passaram pelo processo de transesterificação

Problemas de características físico-químicas

(viscosidade, densidade e formação de depósitos

carbonosos)

ARMAZENAMENTO E MANIPULAÇÃO

Prejuízos decorrentes do uso de óleo diesel contaminado:

- Desgaste do sistema de alimentação;

- Aumento do consumo de combustível;

- Perda de potência e,

- Aumento do custo de manutenção do motor.

Page 7: Combust Ive is Lb

7

NA PROPRIEDADE RURAL O ÓLEO DIESEL PODE SER ARMAZENADO DAS SEGUINTES FORMAS:

Em grandes reservatórios

(acima ou abaixo do solo)

Geralmente cilíndricos

Instalados com declividades na

direção de sua maior dimensão

Em reservatórios móveis que

além de armazenarem podem

transportar o combustível

Esquema de um reservatório acima do nível do solo

Tampa

Bomba

FiltroDreno

Respiro

Em tambores

Tomar cuidados adicionais:

- não utilizar tambores feitos de chapas galvanizadas;

- jamais jogar os tambores de caminhões ou carretas;

- não deixar os tambores ao relento;

- não mover o tambor antes do abastecimento

Forma correta de armazenamento de combustíveis em tambores dispostos horizontalmente e

verticalmente

Page 8: Combust Ive is Lb

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RECEBIMENTO DE NOVAS REMESSAS DE COMBUSTÍVEL

Deixar em repouso por, no mínimo, 36 horas antes de

utilizá-lo permitir a decantação das impurezas

Abastecer o trator ao final da jornada de trabalho e

com o motor ainda quente devido a condensação de

água junto às paredes internas do tanque de combustível

MEDIDAS DE SEGURANÇA REFERENTE AO LOCAL DE ARMAZENAMENTO

Armazenar em local de pouco movimento, distante das demais instalações da propriedade e de fontes de calor

Instalar placas de advertência:

“Não Fume”, “Perigo”, “Inflamável”

Instalar extintores de incêndio em

locais visíveis e de fácil acesso

MEDIDAS DE SEGURANÇA REFERENTE AO LOCAL DE ARMAZENAMENTO

Manter as instalações elétricas do depósito em bom

estado de conservação;

Instalar pára-raios nas imediações do depósito;

Aterrar tanques metálicos - acima do nível do solo;

O pessoal envolvido no abastecimento deve ser

instruído no combate de incêndios no local.

Lubrificantes & LubrificaçãoDEFINIÇÃO:

Interposição de uma substância (fluida ou sólida),

de propriedades adequadas, entre duas superfícies que

apresentem movimento relativo entre si, visando à

redução de atrito entre essas partes.

Page 9: Combust Ive is Lb

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•Tipos de Lubrificação:

- Lubrificação sólida:

Quando se emprega uma substância sólida

grafita

- Lubrificação fluida:

Quando se introduz líquido entre as superfícies em

movimento

óleos minerais, derivados do petróleo

ATRITO

Força que se opõe ao movimento, ou à tendência de

movimento, de um corpo, oferecendo uma resistência ao

seu deslocamento.

O atrito dos fluidos < dos sólidos

Por isso se introduz fluidos entre dois sólidos para

evitar que entrem em contato direto

Há produção do atrito fluido

O contato sólido com sólido provoca:

aquecimento das partes

consumo extra de energia

ruído

deformaçãodesgaste das partes

Figura de duas superfícies polidas em contatoA

B

A

B

V ista ao m icro scó p io

TIPOS DE ATRITO

•Com relação ao contato entre as superfícies sólidas

- Atrito de deslizamento:

Ocorre quando arrasta-se ou tenta-se arrastar um

corpo sobre outro.

- Atrito de rolamento:

Ocorre entre uma superfície qualquer e um cilindro ou

uma esfera.

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• Com relação ao estado de movimento dos corpos

- Atrito estático:

Ocorre quando o movimento ainda não se iniciou,

ou seja, a força aplicada ao corpo ainda não é

suficiente para vencer o atrito entre as superfícies.

- Atrito cinético:

Ocorre no momento em que se inicia o movimento

do corpo.

Atrito cinético é normalmente inferior ao atrito estático.

REGRAS IMPORTANTES A RESPEITO DO

ATRITO

a força de atrito é diretamente proporcional à carga

aplicada entre as superfícies ( > carga; > Fa);

a força de atrito não depende, sensivelmente, da

velocidade relativa entre as superfícies;

a lubrificação e o polimento das superfícies diminuem

o atrito;

a força de atrito praticamente não depende da área

de contato entre as superfícies;

i.e: Um caixote é arrastado pela mesma força, não

importando se encontra-se sobre sua face de maior ou

menor área.

a força de atrito de rolamento é inversamente

proporcional ao ∅ da esfera ou do cilindro em questão;

i.e: Duas esferas de mesma massa e mesmo

material, aquela com maior ∅ deslocada mais

facilmente

LEIS DO DESGASTE

a quantidade de desgaste é diretamente proporcional à carga;

a quantidade de desgaste é diretamente proporcional à distância deslizante;

a quantidade de desgaste é inversamente proporcional à dureza da superfície.

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• Tipos de lubrificantes:

a) Gasosos;

b) Sólidos;

c) Líquidos;

d) Pastosos;

• Tipos de lubrificantes:

a) Lubrificantes gasosos:

De uso restrito, geralmente em locais de difícil

penetração.

Ex.: ar, nitrogênio e gases halogenados

Problemas com as elevadas pressões requeridas para

mantê-lo entre as superfícies e de vedação

NÃO SÃO UTILIZADOS EM MÁQUINAS AGRÍCOLAS

b) Lubrificantes sólidos:

Geralmente apresentam grande resistência à

pressão e a temperaturas elevadas.

Os lubrificantes mais utilizados são:

Grafita Bissulfeto talco micade molibdênio

c) Lubrificantes líquidos:Dentre os lubrificantes líquidos, os óleos

lubrificantes são os mais importantes.

Óleos lubrificantes industriais:

Se destinam à lubrificação de máquinas industriais

como compressores, turbinas, bombas, etc...

Óleos lubrificantes automotivos:

Destinados à lubrificação de motores de combustão

interna e sistemas de transmissão de potência

Page 12: Combust Ive is Lb

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Podem ainda ser subdivididos de acordo com a sua

origem e formulação

Óleos minerais puros:

Obtidos a partir dos processos de refinação do

petróleo São a base da maioria dos óleo comerciais

Óleos aditivados:

São óleos minerais aos quais se adicionam

substâncias para reforçar ou acrescentar determinadas

características do óleo base

Óleos graxos:

Óleos orgânicos de origem animal (lanolina, banha de

porco, óleo de mocotó) ou vegetal (babaçu, mamona)

Óleos compostos:

Mistura de óleos minerais e óleos graxos visam

aumentar a oleosidade dos óleos minerais

Óleos sintéticos:

Produzidos pela indústria petroquímica por síntese

química atende as especificações mais severas

(altas temperaturas, alto índice de viscosidade, etc.).

Custo elevado

Classificação da lubrificação

Lubrificação Hidrostática:

O fluido é introduzido sob pressão, de modo a separar as

partes, fazendo com que as saliências microscópicas em

uma e em outra superfície sejam separadas.

Não deve existir movimento entre as partes até que o lubrificante seja introduzido

Lubrificação Hidrodinâmica:

O filme de lubrificação entre as superfícies é formado

pelo próprio movimento relativo destas cunha de óleo

Lubrificação Total:

A espessura da camada lubrificante é superior à soma

das alturas das rugosidades.

- o atrito gerado é pequeno;

- o desgaste insignificante

C -espessura da película; A e B -altura das saliências (vistas ao microscópio

CORPO MÓVEL

CORPO FIXO

C

A

B

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Lubrificação Limite:

A espessura da película é apenas igual a soma das

alturas das saliências Há desgaste

C -espessura da película; A e B-altura das saliências (vistas ao microscópio)

CORPO MÓVEL

CORPO FIXO

CA

B

Lubrificação Mista:

Até que se inicie o movimento a camada de lubrificante

não tem espessura suficiente para separar totalmente as

superfícies lubrificação limite

Quando se inicia o movimento, há a formação da cunha

de óleo lubrificação total

LIMITE TOTAL

CARGA

CARGA

PARTE FIXA

INÍCIO DOMOVIMENTO

O CORPOADQUIREVELOCIDADE

PRESSÃO HIDRODINÂMICA

VISCOSIDADE

Expressa a facilidade com que um óleo escoa

resistência interna oferecida pelas moléculas de um

fluido quando se tenta movimentá-lo

A B

Viscosímetro Saybolt Viscosímetro cinemático

A viscosidade é expressa em tempo (s) para determinada quantidade de óleo fluir através de um orifício calibrado a uma determinada temperatura.

Page 14: Combust Ive is Lb

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CLASSIFICAÇÃO DOS LUBRIFICANTES LÍQUIDOS

Numeração SAE:

Agrupa os óleos lubrificantes segundo a sua

viscosidade em determinadas temperaturas.

Não considera fatores de qualidade ou desempenho

Quanto > o numero SAE > a viscosidade do óleo

Não importando se o número é seguido ou não por letra

Óleo SAE 40 é mais viscoso que um óleo SAE 20

Viscosidade medida a temperaturas próximas ou

inferiores a 0°C óleos de inverno (série W)

0 w, 5 w, 10 w, 15 w, 20 w e 25 w

Visam a lubrificação adequada durante a partida

Viscosidade medida a 100°C óleos de Verão.

20, 30, 40, 50 e 60

Evita que as altas temperaturas de funcionamento

causem um aumento no consumo e desgaste do motor

VISCOSIDADE versus TEMPERATURA

A variação da viscosidade é inversamente proporcional à variação da temperatura

ÍNDICE DE VISCOSIDADE (IV)

Indica a variação da viscosidade de um óleo em função

da variação da temperatura

> IV < mudança na viscosidade causada pela

alteração da temperatura

IV = (L – U) . 100(L – H)

onde:

L – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo de IV=100

H – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo de IV=0

U – viscosidade a 37,8°C (100°F) do óleo em estudo

Page 15: Combust Ive is Lb

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Óleos Multiviscosos

Óleos que possuem alto IV pouco afetados pelo

aumento da temperatura

Reúnem características de óleos de verão e de

inverno simultaneamente.

Vantagens:- lubrificam adequadamente o motor numa faixa

mais ampla de temperatura

- facilitam a partida a frio

- diminuem o desgaste do motor

Óleo SAE 20W-50

Se comporta como um óleo

SAE 20 a baixas

temperaturas e como um

SAE 50 em temperaturas

altas MULTIVISCOSO

Classificação de serviço (API):

O sistema de classificação API leva em conta:

Tipo de trabalhoTipo de motorCaracterísticas do combustívelPráticas de manutenção

Séries:S: agrupa os lubrificantes para motores ciclo OttoC: reúne os lubrificantes para motores ciclo diesel

Categorias (A, B, C, D, DII, E, F.4):A: baixa classificação de serviçoF: alta classificação de serviço

• Classificação de serviço:

Motores dois tempos operando em serviço severo.

CD II

Motores de aspiração natural, operando em condições suaves ou moderadas, utilizando combustível de baixo teor de enxofre.

CA

Motores quatro tempos de alta rotação. Supera a categoria CE quanto ao consumo de lubrificante e formação de depósitos nos pistões.

CF.4

Motores de aspiração natural, operando em condições suaves ou moderadas, utilizando combustível de alto teor de enxofre (1%).

CB

AplicaçãoCategoria

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Aditivos

Produtos usados em concentrações baixas com a

finalidade de realçar algumas qualidades dos

lubrificantes, ceder-lhes novas ou eliminar as

indesejáveis

antioxidantes anticorrosivos

detergentes dispersantes

agentes extrema pressão antiespumantes

melhoradores de IV inibidores de ferrugem

agentes antidesgaste

Óleos para Transmissões

Numeração SAE: 70W, 75W, 80W, 85W, 90, 140 e 250

Classificação de serviço API:GL3 = Indicada para engrenagens cônicas helicoidais sob condições de carga e velocidade moderadas.

GL4 = Indicada para todo tipo de engrenagens operando sob condições alta velocidade e baixo torque ou vice-versa.

GL5 = Idêntica a categoria GL- 4, mas possui aditivaçãonecessária para resistir também às cargas de choque.

d) Lubrificantes pastosos:representados pelas GRAXAS

Pastas homogêneas de consistência semifluida à

sólida, formadas pela combinação de um fluido (óleo

lubrificante) e um espessante (sabões metálicos, argila),

com características lubrificantes.

Utilização lubrificação de locais onde o emprego de

óleos não seja adequado, devido à sua fluidez natural,

razões construtivas ou de manutenção

Desvantagens das graxas em relação aos óleos:Dissipam menos calor

Não lubrificam tão bem em altas velocidades

Resistem menos à oxidação

Muitas vezes para relubrificar é necessário abrir o

mancal para retirar a graxa usada

Vantagens das graxas em relação aos óleos:

Promovem melhor vedação contra a água e impurezas

Maior economia nos locais onde o óleo escorre

Possuem maior adesividade

Não necessitam de controle de nível

Page 17: Combust Ive is Lb

17

Principais características das graxas:Consistência (mole/dura) padronizada pela NLGI

Bombeabilidade facilidade ou dificuldade em fluir

quando bombeada

Ponto de gota Tº em que começa a haver separação

entre o sabão e o óleo

Aditivos para graxas:EP = Mancais que suportam carga elevadaAdesividade = para locais que com vibrações ou

sujeitos a força centrífugaAnticorrosivo= neutralizam ácidos da oxidaçãoAntiferrugem= inibem a ação corrosiva da água

Principais espessantes utilizados na formulação das

graxas:

- Sabão de cálcio:

resistente ao ataque da umidade (insolúveis

em água)

baixo custo

não devem ser utilizadas em locais em que

a temperatura exceda 60°C

recomendado para a lubrificação de

mancais de buchas, chassis de veículos e bombas d’água.

- Sabão de sódio:resistentes às altas temperaturas (90 a 120°C)solúvel em águaindicadas para a lubrificação de mancais de

rolamentos e juntas universais

- Sabão de lítio:

insolúveis em água

utilizadas em locais com altas temperaturas (até

150°C)

muito utilizada em máquinas agrícola

Classificação de Consistência NLGI para graxas

Mole2

Semifluida0Muito Mole1

Extra Dura6Muito Dura5

Dura4Média3

Semifluida000Tipo de GraxaGrau NLGI*

*NLGI: National Lubricating Grease Institute – Instituto Nacional de Graxas Lubrificantes dos EUA

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18

LUBRIFICAÇÃO DE MÁQUINAS E IMPLEMENTOS

Transmissão por correntes:

correntes de roletes de dentes

corrente comum ou cadeia de elos de elos livres

LUBRIFICAÇÃO DE MÁQUINAS E IMPLEMENTOS

Transmissão por correntes:

Recomenda-se aplicação de óleo de média

viscosidade com boas características de adesividade e

antigotejamento

almotolia

Eixos e árvores: Engrenagens:Normalmente lubrificadas com lubrificantes

líquidos por banho de óleo

ÓLEO

BUJÃO DEESCAPE

BUJÃO DEPREENCHIMENTO

BUJÃO DEESVAZIAMENTO

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19

Mancais: Mancais:

Mancais de rolamento

Mancais de atrito

Como engraxar? Equipamento para engraxar

Page 20: Combust Ive is Lb

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MUITO OBRIGADO