ALLOCATING A DATA SET

A Figura 4.2 mostra o comportamento das porcentagens de formação de filmes lubrificantes obtidos durante os testes tribológicos do diesel mineral DS10 e dos 6 sistemas combustíveis microemulsionados formulados.

Figura 4.2 – Porcentagem de formação do filme lubrificante na superfície do disco. DS10 11T 2G 4G 6G 8G 10G 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P or ce n ta ge m d e fi lm e (% ) Tempo (s) Fonte: Autor.

Analisando a Figura 4.2 percebe-se que o diesel DS10 apresenta um perfil oscilante durante todo o teste, com valores da porcentagem de formação de filme variando de 20% até 60%. Isso indica que na superfície metálica do contato entre a esfera e o disco começa a ser formado um filme lubrificante, sendo rapidamente rompido, ou seja, o diesel DS10 é incapaz de recobrir com qualidade a superfície metálica. O comportamento de formação do filme com picos e sucessivas quedas se deve principalmente à baixa concentração de espécies polares como enxofre, compostos oxigenados e nitrogenados ocasionadas pelos processos de remoção de enxofre na refinaria (HAZRAT; RASUL; KHAN, 2015).

68 A baixa lubricidade do ULSD é reportada na literatura com frequência (MUÑOZ; MORENO; MOREA, 2011; FARIAS; MEDEIROS; ALVES, 2014; MELLO; SOUZA; OLIVEIRA et al., 2014). Para o sistema combustível 11T pode-se notar também um perfil oscilante com valores entre 30% e 80% e no fim do ensaio picos apresentando valores de até 90%. Os tensoativos utilizados contêm grupos polares do tipo etoxila que auxiliam a adsorção do combustível na superfície metálica favorecendo discretamente a formação de filme. No sistema 2G é notada uma grande oscilação no gráfico para os primeiros 2000 segundos de ensaio, após esse tempo aproximadamente 80% de filme lubrificante é formado, mas esse valor ainda apresenta oscilações. No sistema 4G as oscilações percebidas são menores até um tempo de 1500 segundos e a partir de 2000 segundos de ensaios valores de 90% são alcançados. Para os sistemas seguintes, 6G, 8G e 10G são observados perfis crescentes e estáveis de formação de filme lubrificante atingindo em 1000 segundos de ensaio 90%, 500 segundos 90% e em 500 segundos 95%, respectivamente. Knothe e Steidley. (2005) reforçaram em seus trabalhos a importância da presença de grupos polares ao combustível como garantia de boa lubricidade.

A inserção de glicerina ao meio conferiu uma maior capacidade do combustível adsorver a superfície metálica e proteger o contato metal-metal do par tribológico esfera-disco. Esse comportamento se deve a presença de 3 grupos polares do tipo hidroxilas (OH) na molécula de glicerina que juntamente com os tensoativos aumentam a polaridade e a temperatura de ebulição do combustível microemulsionado e os sistemas com maiores quantidades de glicerina maximizam esse efeito. Uchôa. et al, 2017 já haviam reportado esse comportamento.

Outro possível efeito da presença da glicerina nos sistemas é a formação de óxidos inorgânicos como Fe3O4, que teria um papel positivo na formação do filme lubrificante (SUKJIT; DEARN, 2010). Adicionalmente, pode-se destacar também que os sistemas que apresentam água em sua composição (2G, 4G, 6G, 8G e 10G) durante os primeiros 500 segundos de ensaio parecem ter dificuldade em formar o filme lubrificante, pois durante esse tempo os sistemas apresentam valores próximos a 0%. A presença da água foi reportada no trabalho de Uchôa. et al, 2017 como uma espécie química que atrapalha a formação do filme, já que sua evaporação acaba por romper o filme lubrificante. Esse tempo de 500 segundos parece ser o tempo necessário para evaporar uma quantidade de água de cada sistema e que potencializa o comportamento lubrificante.

69 A Figura 4.3 mostra os gráficos do coeficiente de atrito (COF) obtidos durante os testes tribológicos do diesel mineral DS10 e dos 6 sistemas combustíveis microemulsionados formulados.

Figura 4.3 – Coeficiente de atrito do contato disco-esfera lubrificado.

DS10 11T 2G 4G 6G 8G 10G 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 C oe fi ci en te d e at ri to Tempo (s) Fonte: Autor.

Uma análise da Figura 4.3 reforça o entendimento de que a presença de glicerina nos sistemas promove um incremento de lubricidade. A adsorção das moléculas polares nas superfícies metálicas da esfera e do disco ocorre na direção perpendicular e as partes apolares das moléculas promovem o surgimento de uma força de repulsão elétrica em ambos os lados o que gera um afastamento relativo das superfícies, promovendo uma redução no contato, no desgaste e um aumento da proteção. Os valores de coeficiente de atrito COF podem ser considerados baixos, mas ainda assim, para todos os sistemas combustíveis microemulsionados foram obtidos valores do COF menores que o diesel DS10.

De acordo com a norma ASTM D 6079, a lubricidade de um combustível diesel pode ser avaliada em função do tamanho médio da escara formada na esfera de aço utilizada no HFRR. Outras normas estabelecem valores máximos de escara para que o combustível tenha boa lubricidade e para isso, segundo a norma CEN EN 590 de 2004, o valor médio máximo de desgaste especificado é de 460 μm e para a ASTM D- 975 de 2010, o valor máximo aceitável é de 520 μm ambos medidos na temperatura de 60 °C. A Figura 4.4 mostra as imagens feitas por um microscópio com ampliação de 100 vezes das escaras formadas nas esferas e seus respectivos tamanhos nas direções: X, Y e tamanho médio.

70 Figura 4.4 – Tamanho das escaras nas esferas usadas nos ensaios do HFRR.

X: 430 µm Y: 350 µm Média: 390 µm X: 335 µm Y: 252 µm Média: 294 µm X: 288 µm Y: 200 µm Média: 244 µm X: 269 µm Y: 185 µm Média: 227 µm X: 258 µm Y: 178 µm Média: 218 µm DS10 2G 4G 6G 11T

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X: 259 µm Y: 154 µm Média: 207 µm X: 265 µm Y: 141 µm Média: 203 µm

Fonte: Autor.

Na análise da Figura 4.4 é possível perceber que todos os combustíveis atendem aos requisitos das normas internacionais para o tamanho médio do desgaste. Percebe-se também que o aumento da concentração de glicerina nos sistemas combustíveis promove o incremento da lubricidade e isso se reflete na diminuição gradual do tamanho da escara formada, quando comparado com o diesel DS10. O sistema combustível 10G, com maior quantidade de glicerina apresenta uma redução de 48% no tamanho da escara formada em comparação ao diesel DS10. Isso reforça ainda mais a explicação de que a presença da glicerina favorece a adsorção e recobrimento efetivo da superfície metálica com formação de um filme lubrificante que é capaz de proteger o contato metal-metal e reduzir o desgaste. Provavelmente, também contribui para a formação de óxidos inorgânicos que auxiliam nesse processo. Esses dados somados aos valores de porcentagem de formação de filme e coeficiente de atrito sugerem que a adição de glicerina na forma de microemulsão a combustíveis ULSD atua como eficiente agente antidesgaste.