LeonardoChagasDaSilva-DISSERT

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEREDAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO DESGASTE TRIBOQUÍMICO DE AGULHAS DOS BICOS 
INJETORES EM MOTORES DIESEL OPERANDO COM BIODIESEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LEONARDO CHAGAS DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NATAL 
2015 
 
 
 
LEONARDO CHAGAS DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO DESGASTE TRIBOQUÍMICO DE AGULHAS DOS BICOS 
INJETORES EM MOTORES DIESEL OPERANDO COM BIODIESEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada ao programa de pós-
graduação em Engenharia Mecânica, do 
Centro de Tecnologia, da Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, como parte 
dos requisitos para obtenção do título de 
mestre em Engenharia Mecânica. 
 
 
 
 
 
 
 
Área de Concentração: Tecnologia de Materiais 
 
 
 
 
 
 
Orientadora: Profª. Drª. Salete Martins Alves 
Co-Orientador: Prof. Dr. João Telésforo Nóbrega de Medeiros 
 
 
 
 
 
 
 
 
NATAL 
2015 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO DESGASTE TRIBOQUÍMICO DE AGULHAS DOS BICOS 
INJETORES EM MOTORES DIESEL OPERANDO COM BIODIESEL 
 
 
 
Dissertação apresentada em 06 de agosto de 2015 ao Programa de Pós-Graduação em 
Engenharia Mecânica da UFRN, como requisito para conclusão de mestrado na área de 
concentração de Tecnologia de Materiais. 
 
 
Banca Examinadora 
 
 
_________________________________________________________ 
SALETE MARTINS ALVES – PPGEM – UFRN 
Presidente da Comissão – Orientadora 
 
 
 
_________________________________________________________ 
JOÃO TELÉSFORO NÓBREGA DE MEDEIROS – PPGEM – UFRN 
Examinador Interno 
 
 
 
_________________________________________________________ 
ROBERTO SILVA DE SOUSA 
Examinador externo – IFRN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Catalogação da Publicação na Fonte. Bibliotecária Verônica Pinheiro da Silva – CRB-15/692. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou 
eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte. 
Silva, Leonardo Chagas da. 
 Avaliação do desgaste triboquímico de agulhas dos bicos injetores em motores 
diesel operando com biodiesel / Leonardo Chagas da Silva. – Natal, RN, 2015. 
115f. : il. 
 
Orientadora: Salete Martins Alves. 
Co-orientador: João Telésforo Nóbrega de Medeiros. 
 
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 
Centro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. 
 
1. Lubrificação – Dissertação. 2. Oxidação – Dissertação. 3. Scuffing – 
Dissertação. 4. Common Rail – Dissertação. 5. Desgaste – Dissertação. 6. 
Biocombustível – Dissertação. I. Alves, Salete Martins. II. Medeiros, João 
Telésforo Nóbrega de. III. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. IV. 
Título. 
 
 CDU 621.89 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho a Deus, pela oportunidade da vida 
e a sustentabilidade até o dia de hoje. 
 
Aos meus pais, Jone e Edilma por tudo que fizeram 
nesta vida por mim e por todo o apoio para a conclusão 
deste curso, serei eternamente grato a vocês. 
 
À minha irmã Elizete e Ricardo, seu marido, pelos 
incentivos e por estarem ao meu lado. 
 
Aos meus sobrinhos Davi e Ester, pelos momentos de 
descontração e alegrias, que serão entendidos 
futuramente. 
 
A todos os meus familiares e amigos que tenho 
certeza, torcem muito por mim. 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço a Deus, por ter me concebido a oportunidade da vida e por tudo que Ele me 
proporciona para poder da melhor forma desfrutá-la, com base em tudo que Ele nos ensina. 
Ao meu pai, Jone, meu grande amigo, a quem me incentivou e enveredar pelos 
caminhos da mecânica e a minha mãe Edilma, que sempre deu todo apoio e suporte para que 
aqui eu chegasse. 
À minha irmã, Elizete e seu esposo Ricardo, que sempre me apoiaram e deram 
suporte em muitas horas difíceis. A Davi e Ester em especial, pela parceria nas horas de 
lazer. 
À minha orientadora, Professora Salete Martins Alves, por todas as horas de 
dedicação, orientação, paciência, amizade e pela incrível capacidade de incentivar a buscar o 
melhor para o trabalho e ao crescimento acadêmico. 
Ao meu co-orientador, Professor João Telésforo Nobrega Medeiros pelas orientações, 
sugestões e visões a longo prazo do trabalho, tendo sempre como meta, o engrandecimento do 
mesmo. 
Ao Professor Manoel Fernandes de Oliveira Filho, pela figura de amigo, nas horas de 
humor, pai, nas horas de inúmeros conselhos e profissional, nas horas de ciências e parcerias. 
Ao Professor Eduardo Lins de Barros Neto, pela contribuição do conhecimento e 
auxílio na execução do projeto. 
Aos técnicos, Francisco Paulino, pelo apoio às mudanças mecânicas realizadas na 
bancada. Cristiane, por tudo que precisei de auxílio no laboratório. Kátia, pela qualidade e 
agilidade na obtenção das imagens de MEV, e Camila pela competência e os inúmeros 
auxílios que me fora dado no desenvolvimento do projeto, para que enfim ele pudesse ser 
realizado. 
Aos amigos, Adalberto, Daniel, Luiz e Ramón, pela dedicação a infindáveis horas de 
companheirismo, ensaios e aprendizado compartilhados na área técnica. 
Aos amigos do IFRN, Marcelo Marques, José de Anchieta, Neemias Silva, Jorge 
Magner, Gabriela Bruno, Roberto Silva e Tadeu Félix, pelos inúmeros apoios a quem me 
fora dado. 
Às reuniões científicas e amigos, em especial a Aline Cristina, Ana Emilia, Erinéia 
Kaká e Franklin Kaic e Valdicleide Melo, que pude construir no Grupo de Estudo de 
Tribologia, GET na UFRN. 
Aos amigos mecânicos, Valdeque, Ewerton, Hélio, Jamilson e Paulo, que fizeram a 
parceria, concordaram e me auxiliaram a responder os questionamentos na realização da 
entrevista. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Todo contato deixa uma marca”. 
Edmond Locard. 
 
 
 
SILVA, L.C. (2015). Avaliação do desgaste triboquímico de agulhas dos bicos injetores 
em motores diesel operando com. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio 
Grande do Norte, Natal, 2015. 
 
 
RESUMO 
 
No sistema de alimentação de combustível dos motores do ciclo diesel, o bico injetor 
é uma peça chave para determinar o desempenho e o nível de emissões que esses motores 
geram. Têm sido feitas mudanças significativas na composição dos combustíveis, nas 
legislações que regulamentam as emissões de poluentes e, em uma escala bem menor, há 
alguns estudos detalhados do impacto dessas mudanças nos componentes dos motores, como 
por exemplo, o bico injetor. O presente estudo teve como objetivo avaliar os principais 
mecanismos de falhas que atuam nos componentes de um bico injetor, em particular, na 
agulha do injetor, situada na ponta do bico. Este trabalho foi dividido em três etapas: na 
primeira delas, foi feito um estudo de campo, com visitas às oficinas mecânicas especializadas 
na manutenção do sistema de injeção diesel, para elaboração de um relatório sobre as 
problemáticas encontradas neste sistema. Na segunda, realizaram-se ensaios em uma bancada 
contendo um grupo motor-gerador, onde foram avaliados dois biocombustíveis: B6 e B6 
aditivado, a fim de levantar parâmetros de desempenho dos biodieseis, que permitissem 
avaliar o desgaste qualitativo da superfície dessas agulhas. Por fim, a última etapa consistiu da 
análise microscópica da superfície desgastada das agulhas do bico injetor, estas foram 
analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), Energy Dispersive Spectroscopy 
(EDS) e por espectroscopia Raman. O motorque utilizou o B6 apresentou melhor 
desempenho em consumo específico e temperatura de funcionamento do bico injetor mais 
baixa em comparação com o motor que utilizou B6 aditivado. Além disso, também foi 
possível observar a presença do fenômeno do scuffing no guia da agulha do primeiro motor e 
pits de oxidação na mesma região da agulha do bico injetor que utilizou B6 aditivado. 
 
Palavras-chave: Agulha do bico injetor, Biodiesel aditivado, Scuffing, Oxidação 
 
 
 
 
SILVA, L.C. (2015). Qualitative evaluation of wear's tribochemical in the injector's 
needle of diesel’s cycle engines supplied by different biodiesels. Dissertation (Master's 
degree) – Federal University of Rio Grande do Norte, Natal, 2015. 
 
ABSTRACT 
 
The injector nozzle of the fuel injection system of the diesel engines is decisive to 
determine the engine's performance and the emissions levels. It was made many significant 
changes on the fuels' composition, in the legislations that regulate the pollutants’ emission 
and, in a smaller scale, there were some detailed studies of the impact of those changes in the 
engines' components, such as injector nozzle. This study aims to evaluate the main failure 
mechanisms that act on an injector nozzle components, in particular, on the nozzle’s needle, 
that is located in the tip of the nozzle. This study was divided in three stages: at the first one, 
it was made a field study with technical visits in mechanical repair shops specialized on diesel 
injection system’s maintenance, to perform a report about the problems found on this type of 
system. At the following step, it was performed tests in a test rig equipped with a stationary 
engine and a dynamometer where the following types of biodiesel were tested: B6 and 
additivated B6 were tested with the purpose to obtain performance parameters of the fuels that 
allow to qualitatively evaluate the nozzle's needles surface wear which were analyzed through 
Scanning Electrons Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Diffraction (EDS) and 
Raman. The engine where was used B6 showed better performance in specific consumption 
and operating temperature of the nozzle’s needle lower than that founded motor where 
additivated B6 was used. Moreover, it was also possible to observe the presence of scuffing 
phenomenon in the first engine needle guide and oxidation pits in the same nozzle’s needle 
region which used B6 additivated. 
 
 
Keywords: Injector nozzle needle, Additivated biodiesel, Scuffing, Oxidation 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS E QUADROS 
 
Figura 1 – Produção de motores no MERCOSUL .................................................................. 21 
Figura 2 – Componentes do sistema de injeção de combustível de um motor diesel common 
rail – (1) Eletro-injetores; (2) Bomba de alta pressão; (3) ECM; (4) Tubo rail ........... 22 
Figura 3 – Evolução da pressão injeção do sistema de injeção diesel..................................... 22 
Figura 4 – Princípio do fluxo de funcionamento da ECM ...................................................... 23 
Figura 5 – Visão geral do sistema common rail ...................................................................... 24 
Figura 6 – Aplicação da válvula EGR e SCR ......................................................................... 25 
Quadro 1 – Materiais usados na composição dos componentes do sistema de injeção em 
motores diesel ............................................................................................................... 26 
Figura 7 – Ponta e agulha do bico injetor diesel ..................................................................... 27 
Figura 8 – Componentes do bico injetor common rail utilizado em veículos leves................ 28 
Figura 9 – Sequência de injeção de um bico injetor ................................................................ 29 
Quadro 2 – Principais causas, falhas e prevenções do sistema common rail .......................... 30 
Figura 10 – Cronograma para implantação do diesel de baixo teor de enxofre ...................... 33 
Figura 11 – Sede da vedação feita pela esfera (a) Desgaste normal, homogêneo. (b) Peça sob 
desgaste irregular, de forma abrasiva ........................................................................... 34 
Figura 12 – Sede de vedação do disco intermediário da válvula piloto .................................. 34 
Figura 13 – (a) Início da trinca na ponta do injetor; (b) Colapso total da ponta do bico, devido 
a não formação do colchão hidráulico .......................................................................... 35 
Figura 14 – Depósito de coque na ponta do injetor ................................................................. 36 
Quadro 3 – Mecanismos de falha de um injetor common rail ................................................ 37 
Figura 15 – Seção longitudinal da ponta (cilindro) de um bico injetor ................................... 48 
Figura 16 – Ponta da agulha na sede da ponta do bico ............................................................ 49 
Quadro 4 – Aços aplicados em agulhas de bicos injetores ..................................................... 49 
Figura 17 – Trinca na superfície externa do injetor ................................................................ 53 
Figura 18 – Ponta de um bico injetor com presença de trincas ............................................... 54 
Figura 19 – Ponta de um bico injetor com presença de depósitos .......................................... 55 
Figura 20 – Comparativo desgaste adesivo nas pontas de bicos injetores, fazendo uso de 
diesel puro com B20 de Jatropha .................................................................................. 56 
Figura 21 – Curva de Stribeck: Regimes de lubrificação no deslizamento lubrificado .......... 57 
Figura 22 – Região de ocorrência do scuffing ......................................................................... 58 
Figura 25 – Principais pontos de ocorrência de corrosão na ponta do bico injetor ................. 60 
Quadro 5 – Etapas de realização dos experimentos ................................................................ 61 
Quadro 6 – Identificação dos mecânicos................................................................................. 62 
Quadro 7 – Lista de perguntas aplicadas no questionário ....................................................... 63 
 
 
 
Figura 26 – Bancada HFRR para avaliação de lubricidade das amostras ............................... 66 
Figura 27 – Esquema simplificado da montagem da bancada ................................................ 70 
Quadro 8 – Especificações técnicas do motor ......................................................................... 70 
Figura 28 – (a) Curva de desempenho do motor BD 5.0. (b) Motor instalado na bancada 
dinamométrica .............................................................................................................. 71 
Quadro 9 – Parâmetros avaliados em ensaios, meios de medição e equipamentos de obtenção
 ...................................................................................................................................... 71 
Figura 29 – Bancada de ensaio dinamométrica ....................................................................... 72 
Quadro 10 – Respostas do questionário .................................................................................. 77 
Figura 30 – Pontas dos bicos injetores coletados na oficina ................................................... 80 
Figura 31 – Região do guia das agulhas - (a) ponta do bico 1; (b) ponta do bico 2; (c) ponta 
do bico 3; (d) ponta do bico 4 ....................................................................................... 81 
Figura 32 – Espectros do FT-IF do B6 e B6 aditivado ........................................................... 85 
Figura 33 – Ensaio de lubricidade HFRR: (a) Formação defilme para o B6 e B6 aditivado; 
(b) Coeficiente de atrito para B6 e B6 aditivado .......................................................... 86 
Figura 34 – Valores de diâmetro da escara de desgaste dos biodieseis, em (a) do B6 e em (b) 
o B6 aditivado ............................................................................................................... 87 
Figura 35 – Gráfico de consumo específico em função da variação de potência.................... 89 
Figura 36 – Histograma de consumo específico em função da variação de potência ............. 89 
Figura 37 – Temperaturas dos bicos injetores em funcionamento com B6 e B6 aditivado, 
medidos por termopar ................................................................................................... 91 
Figura 38 – Temperatura no bico injetor medido por termopar para o B6 e B6 aditivado ..... 92 
Figura 39 – Temperaturas do bico injetor em funcionamento com B6, obtida por câmera 
termográfica .................................................................................................................. 92 
Figura 40 – Temperaturas do bico injetor em funcionamento com B6 aditivado, obtida por 
câmera termográfica ..................................................................................................... 93 
Figura 41 – Avaliação visual do estado inicial e final das agulhas em função dos respectivos 
biodieseis utilizados ...................................................................................................... 94 
Figura 43 – Agulha utilizada no ensaio com B6 ..................................................................... 95 
Figura 44 – Pontas dos bicos injetores utilizados nos ensaios com B6 e B6 aditivado .......... 96 
Figura 45 – Faixa de ensaio de microdureza ........................................................................... 97 
Figura 46 –MEV da (a) Agulha na condição nova 40X – corpo da agulha; (b) Agulha na 
condição nova 400X – corpo da agulha; (c) Agulha na condição nova 1000X – corpo 
da agulha; (d) Agulha na condição nova 2000X – corpo da agulha ............................. 99 
Figura 47 – MEV da agulha após 150h em serviço nas condições (a) Amostra sem aditivo 
40X – corpo da agulha; (b) Amostra sem aditivo 400X – corpo da agulha; (c) Amostra 
sem aditivo 1000X – corpo da agulha; (d) Amostra sem aditivo 2000X – corpo da 
agulha; (e) Amostra sem aditivo 4000X – corpo da agulha (f) Amostra sem aditivo 
5000X – corpo da agulha ............................................................................................ 100 
 
 
 
Figura 48 – (a) Região da agulha sem aditivo após 150h de ensaio, em análise por EDS. (b) 
Espectro da região analisada ....................................................................................... 101 
Figura 49 – MEV da agulha após 150h em serviço nas condições (a) Amostra com aditivo 
40X – corpo da agulha (b) Amostra com aditivo 400X – corpo da agulha (c) Amostra 
com aditivo 1000X – corpo da agulha (d) Amostra com aditivo 2000X – corpo da 
agulha (e) Amostra com aditivo 3000X – corpo da agulha (f) Amostra com aditivo 
6000X – corpo da agulha ............................................................................................ 103 
Figura 50 – (a) Região da agulha com aditivo, em análise por EDS. (b) Espectro da região 
analisada ..................................................................................................................... 104 
Figura 50 – (a) Região de análise da espectroscopia da amostra sem aditivo; (b) Banda 
espectroscópica ........................................................................................................... 105 
Figura 52 – (a) Região de análise da espectroscopia da amostra aditivada; (b) Banda 
espectroscópica ........................................................................................................... 106 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Principais propriedades físico-química dos aditivos. ............................................ 63 
Tabela 2 – Condições de ensaio HFRR ................................................................................... 67 
Tabela 3 – Dados de caracterização dos ensaios ..................................................................... 73 
Tabela 4 – Caracterização das pontas dos bicos injetores coletados na oficina ...................... 80 
Tabela 5 – Propriedades dos combustíveis .............................................................................. 84 
Tabela 6 – Avaliação do consumo específico dos combustíveis utilizados durante a realização 
dos ensaios .................................................................................................................... 88 
Tabela 7 – Avaliação da temperatura do bico injetor em função dos combustíveis utilizados 
durante a realização dos ensaios ................................................................................... 91 
Tabela 8 – Resultado de microdureza, em HV, na superfície das agulhas dos bicos injetores97 
Tabela 9 – Resumo dos resultados da composição química em porcentagem do peso dos 
elementos presente na superfície da liga .................................................................... 101 
Tabela 10 – Resumo dos resultados da composição química em porcentagem do peso dos 
elementos presente na superfície da liga .................................................................... 104 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas; 
AISI – American Iron and Steel Institute; 
ANP – Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis; 
ANSI – American National Standards Institute; 
ASM – American Society Metal; 
ASTM – American Society for Testing and Materials; 
B10 – Biodiesel a 10% de óleo transesterificado; 
B20 – Biodiesel a 20% de óleo transesterificado; 
B5 – Biodiesel a 5% de óleo transesterificado; 
B6 – Biodiesel a 6% de óleo transesterificado; 
B7 – Biodiesel a 7% de óleo transesterificado; 
BD – Branco Diesel; 
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente; 
CNPE – Conselho Nacional de Política Energética; 
CRS – Common Rail sistem; 
CRI – Common Rail Injector; 
DIN – Instituto Alemão para Normalização (Deutsches Institut für Normung); 
DPF – Diesel Particulate Filter; 
ECM – Engine Control Module; 
ECU – Eletronic Central Control; 
EDS – energy dispersive spectroscopy; 
EGR – Exhaust Gas Recirculation; 
EURO 6 – Norma Europeia de padrão de emissões, nível 6. 
FISPQ – Ficha de Informações e de Segurança de Produto Químico; 
FRX – Fluorescence X-ray 
FUV – Espectrômetro por Fluorescência de Ultravioleta; 
GET – Grupo de Estudos da Tribologia e Integridade Estrutural; 
HC – Hidrocarbonetos; 
HFRR – High Frequency Reciprocating Test Rig; 
HPCR – High Pressure Common Rail; 
IC – Ignição por compressão; 
ISO – International Organization for Standardization; 
LCL – Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes do departamento de Química; 
MCI – Motor de Combustão Interna; 
MEV – Microscopia Eletrônica de Varredura; 
MERCOSUL – Mercado Comum do Sul; 
MME – Ministério de Minas e Energias; 
MO – Microscopia Óptica; 
NBR – Denominação de Norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas; 
NC – Número de Cetano; 
NOX - Óxidos de Nitrogênio; 
NTI – Núcleo Tecnológico Industrial; 
NUPEG II – Núcleo de Pesquisa em Petróleo e Gás II; 
PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S.A.; 
PNPB – Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel; 
ppm – partes por milhão (0,01 %); 
S1800 – Diesel com Teor de Enxofre de 1800 ppm; 
S500 – Diesel com Teor de Enxofre de 500 ppm; 
 
 
 
S50 – Diesel com Teor de Enxofre de 50 ppm; 
S10 – Diesel com Teor de Enxofre de 10 ppm; 
SAE – Society of Automotive Engineers International; 
SOx – Óxidos de enxofre; 
UIS – Unit Injector System; 
UPS – Unit Pump System; 
ULSD – Diesel com ultrabaixo teor de enxofre (Ultra-Low Sulfur DieselFuel); 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
I – INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 17 
1.1. OBJETIVOS GERAL ...................................................................................................... 19 
1.1.1. Objetivos Específicos .......................................................................................... 19 
II – REVISÃO DA LITERATURA ...................................................................................... 20 
2.1. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS DE INJEÇÃO .............................................................. 20 
2.1.1. Funcionamento da Agulha do Bico Injetor ....................................................... 27 
2.2. PROBLEMAS NOS SISTEMAS DE INJEÇÃO ............................................................ 28 
2.3. UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL NO MCI POR COMPRESSÃO ...................................... 38 
2.3.1. Consolidação do Biodiesel como Alternativa Energética ................................ 39 
2.3.2. Aspectos Físico-Químicos dos biodieseis ........................................................... 41 
2.3.2.1. Poder calorífico................................................................................................ 42 
2.3.2.2. Viscosidade ...................................................................................................... 43 
2.3.2.3. Índice de acidez ............................................................................................... 44 
2.3.2.4. Teor de enxofre ................................................................................................ 44 
2.3.2.5. Ponto de fulgor ................................................................................................ 45 
2.3.2.6. Massa Específica ............................................................................................. 45 
2.3.2.7. Índice de Cetano .............................................................................................. 46 
2.3.2.8. Lubricidade ...................................................................................................... 46 
2.3.2.9. Aditivos ........................................................................................................... 47 
2.4. TRIBOLOGIA E ESTRUTURA DO SISTEMA AGULHA-BICO ................................ 47 
2.4.1. – Cilindro e agulha do bico injetor .................................................................... 48 
2.4.2. Contato mecânico e mecanismos de desgaste do par tribológico .................... 50 
2.4.2.1. – Falhas no bico injetor por Cavitação ............................................................ 51 
2.4.2.2. – Falha no bico injetor por trincas ................................................................... 52 
2.4.2.3. – Falha no bico injetor por depósitos............................................................... 54 
2.4.2.4. – Falha no injetor por scuffing ......................................................................... 56 
2.4.2.5. – Falha no injetor por oxidação ....................................................................... 58 
III - MATERIAIS ................................................................................................................... 61 
E MÉTODOS .......................................................................................................................... 61 
3.1 ESTUDO DE CASO EM OFICINAS ..................................................................................... 62 
3.2. COMBUSTÍVEIS ANALISADOS ................................................................................. 63 
3.2.1. Aquisição do biodiesel e sua Aditivação ............................................................ 63 
3.2.2. Caracterização Físico-Química dos Biodieseis ................................................. 64 
3.2.2.1. Massa Específica a 20 °C ................................................................................ 64 
3.2.2.2. Viscosidade cinemática a 40°C ....................................................................... 64 
3.2.2.3. Índice de Cetano .............................................................................................. 65 
3.2.2.4. Ponto de Fulgor ............................................................................................... 65 
3.2.2.5. Teor de Enxofre ............................................................................................... 65 
3.2.2.6. Caracterização química por FT-IR .................................................................. 66 
3.2.2.7. Corrosividade ao Cobre ................................................................................... 66 
3.2.2.8. Lubricidade ...................................................................................................... 66 
3.2.2.9. Volatilidade ..................................................................................................... 67 
3.2.2.10. Índice de acidez ............................................................................................. 67 
3.2.2.11. Poder calorífico.............................................................................................. 68 
3.3. ENASIOS NA BANCADA DINAMOMÉTRICA .......................................................... 69 
3.3.1. Motor Estacionário ............................................................................................. 70 
3.3.2. Sistema de Aquisição e Análise de Dados ......................................................... 71 
 
 
 
3.3.3. Ensaio na Bancada Dinamométrica .................................................................. 72 
3.4. ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DAS AGULHAS DOS BICOS INJETORES ................ 73 
3.4.1. Análise visual ....................................................................................................... 74 
3.4.2. Microdureza......................................................................................................... 74 
3.4.3. MEV, EDS e Raman ........................................................................................... 74 
IV – Resultados e Discussão ................................................................................................... 76 
4.1. ANÁLISE DO ESTUDO DE CASO ............................................................................... 76 
4.2. CARACTERIZAÇÃO DOS BIODIESEIS ..................................................................... 83 
4.2.1. Caracterização Físico-Química dos Biodieseis ................................................. 83 
4.2.2. Caracterização qualitativa por FT-IR .............................................................. 85 
4.2.3. Análise Tribológica dos Biodieseis ..................................................................... 86 
4.2.4. Corrosividade ao Cobre dos Biodieseis ............................................................. 88 
4.3. - AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DOS MOTORES ................................................ 88 
4.3.1. – Avaliação do Consumo Específico .................................................................. 88 
4.3.2. – Avaliação da temperatura no bico .................................................................. 90 
4.4. AVALIAÇÃO DAS AGULHAS..................................................................................... 93 
4.4.1 Inspeção visual ...................................................................................................... 93 
4.4.2 Microdureza.......................................................................................................... 97 
4.4.3. MEV e EDS .......................................................................................................... 98 
4.4.3.1. Análise de MEV na agulha do bico injetor novo............................................. 98 
4.4.3.2. Análise de MEV e EDS na agulha do bico injetor sem o uso do aditivo ...... 100 
4.4.3.3. Análise de MEV e EDSna agulha do bico injetor com o uso do aditivo ...... 102 
4.4.4. Espectroscopia vibracional RAMAN .............................................................. 105 
4.4.4.1. Espectroscopia Vibracional Raman na agulha do bico injetor sem aditivo .. 105 
4.4.4.2. Espectroscopia Vibracional Raman na agulha do bico injetor com aditivo .. 106 
V – Conclusões ...................................................................................................................... 107 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 109 
 
 
 
17 
 
 
 
I – INTRODUÇÃO 
 
 
O inevitável risco de esgotamento das reservas de petróleo, a preocupação com a 
preservação ambiental e o aumento incessante da frota de veículos automotores movidos por 
combustíveis de origem fóssil, têm impulsionado as pesquisas de desenvolvimento de novos 
combustíveis. A busca e o emprego de novas fontes energéticas provenientes de recursos 
renováveis possibilitam o equilíbrio de matrizes energéticas e o desenvolvimento de setores 
que geram matéria prima para seu uso. 
Em meio as grandes crises do petróleo, as décadas de setenta e oitenta foram de certa 
forma, marcadas principalmente pela corrida de pesquisas na área de combustíveis renováveis 
em diversos países do mundo. Ao passar dos anos, em contraponto ao que se o correu no 
passado, quando os combustíveis vegetais foram substituídos pelos de origem fóssil, devido 
sua abundância e seu preço baixo vêm-se retomando a utilização dos combustíveis renováveis 
pelo alto custo que se tem nos dias atuais para o uso dos combustíveis fósseis. Contudo, 
constantemente estes combustíveis têm sido modificados quimicamente para melhorar suas 
propriedades e proporcionar desempenho similar ou superior aos combustíveis fósseis 
(ABREU et al., 2005). 
Neste aspecto, o Brasil tem se destacado no cenário mundial, quando se trata de 
desenvolvimento, melhoria e inserção de novos combustíveis na sua matriz energética. Este 
combustível inserido na matriz energética brasileira – o Biodiesel - chamado no início da sua 
comercialização de “diesel verde” é um combustível firmado como promissor, que pode ser 
utilizado ainda combinado com diesel convencional ou in natura. Carrega-se com ele, a 
esperança de ser menos poluente, devido sua origem renovável, como também um rendimento 
próximo ao diesel e que acima de tudo possa substituí-lo gradativamente em suas aplicações 
(ITURRA, 2003). 
Outro aspecto importante a ser considerado em relação ao ponto de vista das questões 
ambientais e a sua utilização, é a de não provocar a degradação do meio ambiente (comparado 
ao diesel derivado do petróleo) quanto as suas emissões, devido ao biodiesel não possuir 
enxofre em sua composição. 
18 
 
 
 
No entanto, alguns estudos têm verificado alterações nos motores com o uso desses 
combustíveis, a exemplo os estudos de Corrêa et al., (2008), que detectaram com o uso das 
blendas B5, B10, B20 de éster etílico de óleo de girassol com diesel alteração no desempenho 
do motor, com redução máxima de 2,2% na potência e aumento máximo de 7,3%, no 
consumo específico. 
Deve-se observar também que os sistemas de alimentação dos motores evoluíram. 
Aumentaram às pressões, as velocidades e os esforços entre os componentes, em especial, as 
bombas foram as que passaram por maiores mudanças. Estas passaram a trabalhar com uma 
ordem de grandeza a mais de pressão, com reduções das folgas, e equipadas com sensores e 
atuadores eletrônicos. No entanto, com toda essa mudança, deve-se existir a preocupação 
sobre a compatibilidade de materiais usados atualmente nesse sistema em relação ao 
biodiesel. 
Em termos de compatibilidade de funcionamento, Filipovic et al., (2014) afirma, que 
quando utilizada uma proporção abaixo de 20% de biodiesel na mistura, é dispensável 
qualquer ajuste na vazão da bomba injetora, podendo assim ser mantida a mesma vazão, 
assim, então, mantendo a pressão de injeção, garantindo uma mistura (ar-combustível) 
próxima da estequiométrica, resultando em um nível satisfatório de emissões dos gases de 
exaustão. Entretanto, para uma proporção acima dos 20% de biodiesel na mistura, faz-se 
necessário um ajuste geométrico no pistão da bomba de alta pressão, a fim de estabelecer 
vazão de combustível que a mesma fornece, de modo que um maior volume de combustível 
seja enviado aos bicos, estabelecendo a perda de energia (química) referente à mudança do 
combustível. 
Ainda de acordo com Filipovic et al., (2014), o aumento da blenda de biodiesel no 
combustível requer também que outros ajustes mecânicos no sistema de injeção de 
combustível sejam feitos. O principal é descrito como a otimização do ângulo de pré-injeção, 
com o objetivo de obter o ponto correto de injeção, melhorando a eficiência de pulverização 
do biodiesel na câmara de combustão do motor, adequando-se aos níveis de emissões de 
poluentes dos gases de descarga. Esta correção do ângulo de injeção se faz importante em 
motores com maior percepção do ângulo de pré-injeção de combustível, enquadrando-se os 
motores com unidades injetoras. 
O biodiesel tem características químicas diferentes do diesel, podendo interagir com 
materiais de forma diferente, com isso, surgem novos mecanismos de falhas no sistema de 
injeção, que necessitam ser entendidos permitindo que o sistema seja aprimorado. No entanto, 
19 
 
 
 
é necessário classificar e quantificar estas falhas de acordo com parâmetros ligados às 
propriedades físico-químicas do combustível, performance do combustível no subsistema de 
injeção, tratamento da superfície dos materiais envolvidos, critérios de manutenção e 
tribologia do sistema (FAZAL et al., 2011). 
Gonsalves et al., (2012) investigou através de simulações utilizando método de 
elementos finitos, três hipóteses sobre o fenômeno do scuffing na agulha do bico injetor de 
motores do ciclo Diesel. Estes autores consideraram que dentro de todas as condições 
analisadas, a hipótese mais provável para o scuffing na agulha, está relacionada à presença de 
partículas contaminantes no diesel. Ressaltando que tais partículas alteram significativamente 
a pressão de contato entre a agulha e sua sede de trabalho, aumentando consideravelmente a 
densidade de energia de contato da área. 
Portanto, o presente estudo, tem-se como principal objetivo, entender e avaliar os 
motivos de algumas falhas ocorridas no sistema de injeção. Pretende-se encontrar uma relação 
entre os agentes e os mecanismos de desgaste que atuam nos pares tribológicos de 
componentes do sistema de injeção diesel, em especial no par: agulha – ponta do bico injetor. 
Através de ensaios utilizando um combustível padrão, encontrado nos postos de combustíveis, 
e outro quimicamente modificado, será possível avaliar a compatibilidades destes com o par 
tribológico estudado. Também será possível comparar estes resultados com os obtidos em 
relatos de campo. 
 
1.1. OBJETIVO GERAL 
 
Avaliar o desgaste qualitativo das agulhas de bicos injetores de um motor do ciclo 
diesel, utilizando biocombustíveis B6 e B6 aditivado, aferindo suas compatibilidades com os 
materiais utilizados neste sistema. 
 
1.1.1. Objetivos Específicos 
 
 Associar um estudo de campo em contraposição aos moldes experimentais; 
 Caracterizar as propriedades físico-químicas dos biocombustíveis utilizados; 
 Monitorar parâmetros de desempenho do bico injetor e do motor; 
 Estudar os mecanismos de desgaste no guia agulha do bico injetor. 
 
20 
 
 
 
II – REVISÃO DA 
LITERATURA 
 
2.1. DESCRIÇÃO DOS SISTEMAS DE INJEÇÃO 
 
Dada a evolução dos motores de combustão interna, desde os seus primórdios com os 
motores de Huygens e de Leonardo da Vinci por volta da segunda metade do século XVII 
(MARTINS, 2005), passando por inovações como os motores a ar, a água e de combustão 
interna atmosféricos,os grandes gargalos dessas invenções foram desenvolvidos em paralelo, 
sendo os maiores, a parte de sistema de arrefecimento, ignição e injeção (armazenamento, 
condução, mistura e injeção). 
O progresso do sistema de injeção de combustível partiu da mudança dos primeiros 
combustíveis, de quando eram a gás e passaram a serem combustíveis líquidos, os quais são 
mais fáceis de serem transportados e armazenados. A peça chave que respondia pela 
evaporação e mistura com o ar para a melhoria do desempenho da queima, era o carburador. 
No princípio, os carburadores eram de superfície e evoluíram até chegar os de spray, 
utilizando o princípio de Venturi. Em seguida, surgiu o conjunto de injeção eletrônica, 
composto por eletro injetores, sensores, central e etc., e somente na década de 90 o sistema 
eletrônico de injeção foi implantado para os motores diesel. Sistema este que em pouco tempo 
com o advento da crescente tecnologia, evoluiu de forma exponencial (MARTINS, 2005). 
Segundo Reis et al., (1999), após o motor diesel ter chegado aos Estado Unidos em 
1899 por Adolphus Buchs, o progresso de seu aperfeiçoamento técnico se deu de forma mais 
rápida. Foi nesse período que a patente de Diesel (em 1910) teve seus prazos de validade 
expirados, abrindo espaço para Robert Bosch e Frantz Lang, nos anos 20, aperfeiçoaram o 
sistema de injeção de combustível com a aplicação da bomba de pistão com ranhuras, que 
eleva a pressão, tornando os motores desse ciclo, muito eficientes e com alto nível de 
confiança. 
21 
 
 
 
Atualmente, por trazer muito mais benefícios, como: diminuição de ruído oriundos da 
antiga unidade injetora mecânica, menor vibração, melhoria no consumo, esse tipo de sistema 
é destaque nesse cenário mundial e vem substituindo de tal maneira o sistema mecânico, pela 
redução no nível de emissões exigido pelo mercado e por legislações mundiais. Este sistema é 
mais tecnológico, trabalha com pressões mais altas de injeção, curvas calibradas de injeção 
exata e dosagem extremamente precisas do volume do combustível, entretanto, por enquanto 
traz uma elevação nos custos finais do produto (KEGL, 2008). 
Hoje por exigências das atuais normas EURO 6 na Europa e CONAMA P7 no Brasil, 
que ditam sobre o controle e qualidade no padrão de emissões de poluentes e material 
particulado emitidos pelos motores diesel, impõem aos fabricantes de motores diesel, o uso de 
sistemas mais eficientes que atendam as normas para poderem entrar em circulação e também 
serem concorrentes. 
Com todas essas modificações e restrições ambientais, somente os sistemas mais 
modernos de injeção são capazes de atender a tais requisitos. Os sistemas anteriores ao 
eletrônico e aos semi eletrônicos estão sendo abolidos, com a tendência de serem extintos, 
devido a não atender às exigências. Essa diminuição pode ser vista através do gráfico na 
Figura 1, na qual se reporta um quadro de produção de motores com os sistemas de injeção 
eletrônica atualmente mais utilizados são: CRS (Common Rail Injector) é o mais difundido, 
UIS (Unit Injector System) e UPS (Unit Pump System). 
 
Figura 1 – Produção de motores no MERCOSUL 
 
Fonte: Adaptado de Robert Bosch (2011) 
 
0
100
200
300
400
500
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
(x1000)
Mecânicos UIS UPS Common Rail
22 
 
 
 
O sistema de Injeção Eletrônica, como é mostrado na Figura 2, possui uma central 
chamada de ECM (Engine Control Module), Módulo de Controle do Motor, que funciona 
como se fosse a ECU dos veículos Otto. Ela é quem faz toda a parte de controle de abertura e 
fechamento dos bicos e análise de dados recebidos pelos diversos sensores. 
 
Figura 2 – Componentes do sistema de injeção de combustível de um motor diesel common 
rail – (1) Eletro-injetores; (2) Bomba de alta pressão; (3) ECM; (4) Tubo rail 
 
Fonte: Adaptado de HUMMEL et al., (2004) 
 
O sistema de injeção Common Rail pode ser entendido como Unidade de Conduto 
Comum, onde difere dos sistemas convencionais, pois trabalha com pressão modulada em 
motores de injeção direta. Ele trabalha com combustível pressurizado dentro de um rail (tubo 
distribuidor) independentes da rotação do motor e do volume de combustível que estão 
contidos dentro do rail a ser injetado (SOUZA, 2010). 
Fica clara a evolução do aumento da pressão de injeção mostrada pelo gráfico da 
Figura 3. Alguns fabricantes de componentes, como a DELPHI, a pressão máxima atingida 
hoje é de 2500 bar, porém logo essa pressão subirá para 3000 bar, proporcionando uma 
melhor atomização do combustível, melhorando a queima e minimizando a necessidade de 
pós tratamento dos gases de escape (GRAHAM et al., 2014). 
 
Figura 3 – Evolução da pressão injeção do sistema de injeção diesel 
23 
 
 
 
 
Fonte: Adaptado de BLAU, (2011) 
Alguns gargalos que eram encontrados no sistema mecânico, como: a possibilidade de 
pré-injeção, injeção principal e pós-injeção com controle de volume de injeção, foram 
sanados com esse sistema. 
Para uma injeção com parâmetros precisos, o injetor necessita estar sempre sob alta 
pressão. Nesse caso, o módulo de controle eletrônico (ECM) mantém através de cálculos, o 
momento e a quantidade correta de combustível a ser injetados. A ECM obedece a curvas de 
rotação x torques previamente programados, adaptando-se a cada regime de funcionamento 
com a otimização da pressão de injeção em baixas rotações e na faixa certa de torque. Toda 
parte de adequação do motor em quaisquer situações é feita através de algoritmos 
simplificados (BOSCH, 2005). 
É através de sensores como: de pressão; temperatura do ar de admissão; temperatura 
do liquido de arrefecimento; posição do pedal do acelerador; pressão do rail (tubo onde há o 
acumulo de combustível); posição do motor (comando de válvulas); pressão atmosférica; 
rotação do motor (árvore de manivelas – virabrequim), entre muitos outros, que a central 
eletrônica recebe informações constantes e instantâneas do funcionamento do motor e do 
veículo, como se esboça na Figura 4 de funcionamento do sistema. 
 
Figura 4 – Princípio do fluxo de funcionamento da ECM 
24 
 
 
 
 
 
Com os dados obtidos, a central eletrônica tem condições de exercer controle, 
comando e a regulagem sobre o modo de utilização do motor. A Figura 5 representa o fluxo 
do combustível e a destruição espacial dos componentes do sistema de injeção common rail. 
 
 
 
Figura 5 – Visão geral do sistema common rail 
 
 
Outro ponto a ser observado é o percurso do contato do combustível sobre os circuitos 
dos subsistemas no veículo. O subsistema de alimentação de combustível tem por função 
retirar o combustível do tanque e jogá-lo para os injetores de vários cilindros. O circuito é 
25 
 
 
 
composto pelo tanque, bomba de baixa pressão, filtro de combustível preliminar, bomba de 
alta pressão, tubo rail, linhas de conexão e eletro-injetores. Partindo do tanque, bomba de 
baixa pressão fornece combustível para a bomba de alta, passando antes pelo filtro. A bomba 
de alta pressão carrega o tubo rail e as linhas de alta pressão até os bicos injetores de 
combustível (BOSCH, 2005). 
No tubo rail e nas linhas de conexões, há menos dependência do combustível para 
lubrificação, no entanto, existem alguns componentes com pares tribológicos atuando, onde, o 
próprio combustível proporciona a lubricidade (por exemplo, bomba de alta pressão, injetores, 
pistão e cilindro). Uma vez injetado na câmara, o combustível segue para combustão, onde 
será queimado (HASEEB et al., 2010). 
Este subsistema é constituído por elementos como bloco do motor, camisa do cilindro 
(em alguns casos), cabeçote, válvulas de admissão e de exaustão, pistão, anéis de segmento, 
pino do pistão e biela. O papel do pistão é comprimir o ar dentro do cilindro, fazendo com que 
a temperatura se eleve acima de 500ºC (MARTINS, 2005). O pistão tem diâmetro menor que 
a camisa docilindro, e para minimizar o espaço entre o pistão e a mesma, anéis de segmento 
são instalados nele, para que haja vedação em torno do êmbolo. 
Logo após a queima, o subsistema responsável em conduzir os gases queimados para 
fora é o sistema de escape do motor, que consiste em coletor, conversor catalítico e 
silenciador. Após a combustão, os gases saem da câmara, passando para o coletor, e em 
seguida através do sistema de recirculação de gases (EGR), parte dos gases retorna à câmara 
para ser novamente queimado, para redução da fumaça, logo mais esses gases escoam para o 
conversor catalítico e silenciador. A aplicação das válvulas ERG e SCR estão esquematizadas 
na Figura 6. Após esse processo, os gases estarão na atmosfera (HASEEB et al., 2010). 
 
Figura 6 – Aplicação da válvula EGR e SCR 
26 
 
 
 
 
 
A importância de se conhecer o fluxo de combustível em diferentes subsistemas é 
observar o contato do combustível com uma grande variedade de materiais metálicos e não 
metálicos. Materiais metálicos incluindo aço, ferro fundido, ligas de alumínio e ligas de cobre. 
Como não metálicos mais comuns estão elastômeros, plásticos, tintas, papeis etc. 
O combustível entra em contato com estes materiais sob temperatura, velocidade, 
carga e estados físicos diferentes, sendo assim, provocando possíveis corrosão, desgaste e 
degradação desses materiais. A seguir no Quadro 1 é mostrado as principais partes e materiais 
do quais elas se constituem. 
 
 
 
 
Quadro 1 – Materiais usados na composição dos componentes do sistema de injeção em 
motores diesel 
Principais partes Componentes Materiais 
Tanque de combustível Alojamento 
Vedação 
Aço, plástico, pintura, revestimento 
Elastômero, papel, cortiça, cobre 
Bomba de alimentação de 
combustível 
 Liga de alumínio, liga de ferro, liga de cobre 
Linha de combustível Alta pressão 
Baixa pressão 
Aço 
Plásticos, borracha 
Filtro de combustível Cartucho do filtro 
Alojamento 
Papel 
Alumínio, plástico 
Bomba de combustível Liga de alumínio, liga de ferro, liga de cobre 
Injetor de combustível Aço inoxidável 
Cilindro Parte superior do 
Cilindro 
Ferro fundido cinzento, alumínio fundido, alumínio 
forjado 
Cilindro Ferro fundido cinzento, aço, alumínio fundido 
27 
 
 
 
Cilindro linear Ferro fundido cinzento, alumínio 
Válvulas Aço 
Partes do pistão Pistão Alumínio fundido em areia, alumínio fundido em 
cera perdida, alumínio forjado, ferro fundido 
cinzento 
Pino do pistão Aço 
Anéis do pistão Ferro fundido especial, aço 
Casquilho Liga de cobre 
Biela Aço, liga de alumínio 
Sistema de escape Coletor de escape Ferro fundido 
Cano de escape Aço com revestimento galvânico 
Conversor catalítico Aço inoxidável, fibra cerâmica fibra de alumínio 
 
Silencioso Aço com revestimento galvânico 
Fonte: Adaptado de HASEEB et al., (2010). 
 
2.1.1. Funcionamento da Agulha do Bico Injetor 
 
Quanto ao tocante ao funcionamento da agulha do injetor, a mesma funciona como 
uma válvula para o controle de injeção pelo orifício de injetor. Sua posição de trabalho é 
normalmente fechada, estando submetida por uma força de uma mola e uma contra força de 
pressão do fluido para que fique sempre numa posição de fechamento do orifício. 
Enquanto há pressão da mola sobre a agulha, a sede do orifício estará fechada, o 
combustível passa apenas quando o solenóide é acionado. Quando isso acontece a agulha 
sobe, fazendo com que permita passagem do combustível pelo orifício calibrado e decaia a 
pressão onde a mola está alojada, fazendo com que a mesma retorne à sua posição 
normalmente fechada, configurando um movimento alternado (reciprocating), além do 
movimento rotativo que os fabricantes afirmam existir na agulha do bico injetor (informação 
verbal)1. 
Para uma melhor visualização dos elementos citados no texto, as Figuras 7 e 8 
mostram a ponta do bico e o bico injetor, com as devidas indicações de seus componentes. 
 
Figura 7 – Ponta e agulha do bico injetor diesel 
 
1 Informação fornecida por Hailton Viana no Curso de Reparos de Bicos Injetores (TECNOMOTOR), em Natal/RN, em 
agosto de 2013. 
28 
 
 
 
 
Fonte: Adaptado de Bosch (2014) 
 
Figura 8 – Componentes do bico injetor common rail utilizado em veículos leves 
 
Fonte: Adaptado de VIANA (2013) 
 
 
2.2. PROBLEMAS NOS SISTEMAS DE INJEÇÃO 
 
Injetores diesel common rail modernos podem injetar uma, duas, três, cinco, até sete 
vezes por ciclo de motor, assim trazendo um efeito multiplicativo do desgaste do injetor em 
relação ao sistema antigo, de unidade injetora de diesel. Os sistemas de injeção diesel mais 
antigos usavam cerca de 1/3 a 1/2 da pressão de combustível dos motores modernos, como 
29 
 
 
 
também enviavam o combustível através de passagens e orifícios muito maiores (informação 
verbal)2. 
Sabe-se que bicos injetores e bombas são elementos que trabalham sobre os regimes: 
marcha lenta, carga parcial e carga total, sendo eles concernentes à altas pressões e elevadas 
temperaturas. E para o bom funcionamento dos mesmos é necessário que todos os 
componentes estejam íntegros e ajustados. 
Os ajustes nos pares tribológicos atuantes nesse sistema são da ordem de micrometros. 
Importa avaliar o estado de desgaste nos componentes, por menor que seja a falha, sendo 
assim é necessário estarem dentro das faixas de tolerância admitidas pelos fabricantes para 
poder operar dentro dos regimes correto de trabalho. 
Um agravante disso tudo é que atualmente a alimentação do sistema é feita utilizando 
diesel de ultrabaixo teor de enxofre (ULSD), o que dificulta a lubrificação dos pares 
tribológicos desse sistema. Porém, se a manutenção for feita adequada e periodicamente, junto 
à preocupação de utilizar um combustível de qualidade, alguns problemas podem ser evitados, 
podendo assim usufruir-se da confiabilidade do sistema e assegurar uma vida em serviço de 
milhares de quilômetros sem problemas. 
Mesmo que toda parte eletrônica de sensores esteja em perfeitas condições de 
funcionamento, faz-se necessário que os atuadores finais, no caso os bicos injetores, estejam 
dentro dos parâmetros de ajustes especificados pelo fabricante. Quando isso não acontece, 
parte do funcionamento, seja ele o retorno do óleo diesel ao tanque, o tempo de injeção, o 
débito e ou estanqueidade, ficam comprometidos, tornando a combustão incompleta e 
contaminando os gases que vão para a atmosfera (informação verbal)3. 
O bico injetor é o componente responsável pela pulverização do combustível na 
câmara. Pulverização que é sempre bastante estudada, com o intuito de encontrar a melhor 
forma de misturar o combustível injetado com o ar dentro do cilindro, visando menor emissão 
de gases poluidores e economia de combustível (MARTINS, 2005). A Figura 9 retrata a 
sequência de injeção e relação ao tempo de injeção, com um injetor de sete furos em seu bico. 
 
Figura 9 – Sequência de injeção de um bico injetor 
 
2 Informação fornecida por Hailton Viana, no Curso de Reparos de Bicos Injetores Common Rail (TECNOMOTOR), em 
Natal/RN, em agosto de 2013. 
Informação fornecida por Hailton Viana, no Curso de Reparos de Bicos Injetores Common Rail (TECNOMOTOR), em 
Natal/RN, em agosto de 2013. 
30 
 
 
 
 
Fonte: INSTITUTO MOTORI. Disponível em: <http://www.im.cnr.it/IM/?page_id=431> acesso em: set. 2013 
 
Para que o bico apresente um bom funcionamento, é necessário garantir que algumas 
de suas partes estejam em boas condições de funcionamento, como por exemplo, a carcaça 
não estar rachada, a agulha está com a folga adequada, que a esfera vede a sua sede, entre 
outros. 
Segundo a Exergy Engineering (2012), pode-se dizer que os injetores de diesel tendem 
a apresentar falhas por causa de duas razões principais; a primeira tem a ver com a robustez 
da estrutura injetora e a segundatem a ver com a qualidade do combustível que atravessa o 
injetor. 
Dentre essas causas relacionadas às propriedades mecânicas, pode-se desmembrá-las 
em cinco mais específicas, sendo elas citadas no Quadro 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 2 – Principais causas, falhas e prevenções do sistema common rail 
FALHA INDICAÇÕES CAUSAS PREVENÇÃO E REPARO 
31 
 
 
 
Vazamento 
interno ou Alto 
fluxo de retorno 
Dificuldade na hora 
da partida 
Código de baixa 
pressão no rail 
Sulcos na sede da esfera, 
que funciona como válvula 
Vazamento de tubos de 
alimentação 
Selagem de alta pressão 
interna danificada 
Folga incorreta da agulha 
do bico 
Corpo do bico rachado 
Corpo do injetor rachado 
Manter sistema de 
combustível limpo, mudar 
filtros de combustível, 
comprar combustível a partir 
de fontes confiáveis 
Evite a afinação 
excessivamente agressiva do 
sistema, que aumenta de 
pressão e pulso do injetor; e 
não remova os dispositivos de 
limitação de pressão do 
sistema 
Não utilizar componentes de 
injeção de remanufaturados 
ou que não são devidamente 
projetados ou fabricados 
artesanalmente. Utilize 
apenas os bicos genuínos, 
pois eles são feitos para ter 
uma resistência superior à 
quebra. 
Não fazer montagem entre 
bicos de séries diferentes. 
Cada bico é compatível 
apenas com outro da mesma 
série. 
Sem injeção O combustível é 
adicionado ao 
cilindro porque A 
ECM “pensa” que o 
injetor de 
combustível não tem 
fluxo suficiente. A 
ECM toma a decisão 
de injetar com base 
na velocidade de 
rotação do 
virabrequim, porém 
não há fluxo no 
injetor suficiente, 
fazendo com que o 
motor não funcione. 
 
Corpo e/ou bocal da agulha 
engripado 
Detritos ou oxidação no 
plugue elétrico do bico 
Bobina ruim 
Perda de compressão do 
cilindro ou outro problema 
mecânico 
 
Manter sistema de 
combustível limpo, mudar 
filtros, comprar de 
combustível a partir de fontes 
confiáveis; 
Não utilizar peças de 
reposição do sistema que têm 
rebarbas metálicas; 
Evitar unir todas as linhas 
retornos de bombas de alta 
pressão, de injetores e rail a 
uma única linha de retorno; 
 
Excesso de 
injeção 
Fumaça excessiva em 
marcha lenta e má 
queima; 
Débito alto no 
cilindro, o que 
significa que a 
rotação do motor vai 
aumentar mais do 
que o normal; 
Temperatura dos 
gases de escape 
excessiva; 
Danos ao motor pela 
alta temperatura 
Desgaste na sede da esfera 
do injetor ou fraco corte da 
injeção; 
 
Assento da agulha do bico 
desgastado ou danificado; 
 
Detritos no sistema de 
controle da agulha injetor, 
que a mantém a agulha 
aberta; 
 
Detritos em bico assento 
agulha mantendo-a aberta; 
Substitua os injetores gastos e 
de alta quilometragem; 
Substituir as pontas 
desgastadas; 
Mantenha o sistema de 
combustível limpo e mudança 
periódica dos filtros; 
Não use componentes 
remanufaturados para esta 
aplicação. 
 
32 
 
 
 
devido excesso de 
combustível no 
cilindro. 
 
Bico rachado por sobre 
pressão, ou bico 
superaquecido por 
instalação inadequada de 
injetor. 
 
Taxa incorreta 
de injeção 
Falha no 
funcionamento e 
desbalanceamento 
nos cilindros 
 
Variação de 
temperatura dos 
gases de escape 
 
Baixo fluxo no bocal do 
injetor 
Baixa elevação da agulha 
do bico 
Bico conectado 
parcialmente 
Ponta dos bicos escovados 
Manter sistema de 
combustível limpo. Fazer a 
manutenção de filtros 
periodicamente; 
Utilizar combustível a partir 
de fontes confiável; 
Rejeitar todas as peças de 
reposição do sistema de 
combustível que tenham mau 
acabamento; 
Não use componentes 
remanufaturados para esta 
aplicação ou fora de 
aplicações padrões; 
Nunca limpar os bicos com 
uma escova de aço. 
Tempo da 
duração de 
injeção incorreta 
Falha no 
funcionamento e 
desbalanceamento 
nos cilindros 
 
Danos no pistão 
 
Variação na 
temperatura dos 
gases de injeção entre 
os cilindros 
 
Desgaste no assentamento 
da esfera 
Montagem incorreta do 
injetor (torques e/ou 
variações no comprimento 
dos calços) 
Elevado aumento na agulha 
do injetor, para aumento do 
débito 
Substituir os injetores 
desgastados; 
Fazer todos os testes com os 
injetores; 
Adquiri-los de uma fonte 
confiável. 
 
Fonte: Adaptado de EXERGY ENGINEERING Disponível em: 
<http://www.trucktrend.com/how-to/expert-advice/1211dp-why-diesel-fuel-injectors-fail/> acesso em: set. 2013. 
 
De acordo com Afton (2011), existem três principais causas de falha do injetor 
associados às propriedades do combustível: desgaste em excesso, abrasão e depósitos. 
Quando se trata de desgastes moderados e severos, logo se levanta a questão de como 
e o quanto esses componentes estão sendo lubrificados. É sabido que antes de 13 de janeiro de 
2005, o diesel encontrado nos postos do Brasil, era diesel puro (sem mistura com biodiesel) 
(QUESSADA, 2007) e continham quantidades relativamente grandes de enxofre. Este 
enxofre, assim como nitrogênio e oxigênio, é encontrado no óleo em bruto, que logo é 
refinado, diminuído em suas partes para ser usado nesses motores. 
O enxofre no combustível é utilizado como um lubrificante natural. Ele quem é 
responsável pela redução do atrito, limpeza e refrigeração dos componentes do sistema de 
injeção (FARIAS, 2010). 
33 
 
 
 
O biodiesel de ultrabaixo teor de enxofre (ULSD - Ultra-Low-Sulfur Diesel) foi 
gradualmente introduzido no Brasil sendo pelo principal motivo a redução de SOx e NOx (e 
outros componentes) responsável por diversos problemas ambientais, e também por causa do 
excesso de falhas nos filtros de limpeza particulados diesel (DPF) (GUARIEIRO, 2011). 
A diminuição do enxofre contido no diesel, controlado por padrões rigorosos das 
normas mundiais que regulamentam o controle de emissões, têm como maiores vilões, os 
poluentes CO, NOx, HC e o enxofre, que vem decaindo a cada nova regulamentação de 
limitação do seu teor na mistura, como mostra o cronograma para implantação do diesel de 
baixo teor de enxofre na Figura 10. 
 
Figura 10 – Cronograma para implantação do diesel de baixo teor de enxofre 
 
Fonte: PETROBRAS (2013). Disponível em: 
<http://sites.petrobras.com.br/minisite/assistenciatecnica/perguntas.asp> acesso em: out. 2013. 
 
Esta diminuição do teor de enxofre tem impacto direto na redução de lubricidade da 
blenda do combustível. Entretanto, com a majoração do uso do biodiesel, essa lubricidade 
pode ser restabelecida e permitir o uso contínuo da mistura. Por apresentar maior viscosidade, 
o biodiesel proporciona maior lubricidade que o diesel, e tem-se observado redução no 
desgaste das partes móveis do motor. O biodiesel também possui estruturas moleculares mais 
simples que o seu precursor, os triglicerídeos, logo, a sua viscosidade é comparativamente 
menor que estes, apresentando maior eficiência de queima, reduzindo significativamente a 
deposição de resíduos nas partes internas do motor (LÔBO e FERREIRA, 2009). 
Outra potencial falha é causada pela qualidade do combustível, ou ainda pela presença 
de algumas impurezas (da ordem de mícron) que podem passar até mesmo pelos mais 
estreitos filtros do veículo. O diesel mineral de baixa qualidade, por exemplo, provoca a 
incrustação de resíduos sólidos nas linhas de condução do combustível. Um possível e 
posterior uso do biodiesel pode limpar essas linhas, porém entupindo o filtro, necessitando de 
34 
 
 
 
uma reposição (também não onerosa). Misturas biodiesel/diesel com concentração do 
primeiro abaixo de 20%, não apresentam esses inconvenientes. 
Se o combustível contém uma grande quantidade de partículas pequenas e insolúveis, 
mesmo que refinado e filtrado diversas vezes, ao longo do tempo estarão dentro e atritando 
nos injetores, durante a operação normal do motor, trazendo consequências significativas, 
como alteração do funcionamento do injetor e do padrãode pulverização de combustível, 
reduzindo o desempenho do motor e em casos mais graves, pode até levar à ineficiência total 
do injetor (AFTON, 2011). A consequência da passagem dessas partículas por componentes 
internos do injetor é mostrada na Figura 11. 
Figura 11 – Sede da vedação feita pela esfera (a) Desgaste normal, homogêneo. (b) Peça sob 
desgaste irregular, de forma abrasiva 
 
(a) (b) 
Fonte: Fotos de Hailton Viana para o curso de Reparos de Bicos Injetores Common Rail, (TECNOMOTOR), 
(2013). 
 
A Figura 12 mostra um componente do bico injetor, conhecido por disco 
intermediário, que trabalha sob funcionamento severo. Assim como a agulha, esse 
componente faz o papel de vedação, entretanto, o disco trabalha com sistema de vedação 
plana, ocorrendo desgaste abrasivo na superfície, causando alteração no tempo de injeção. 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 – Sede de vedação do disco intermediário da válvula piloto 
35 
 
 
 
 
Fonte: Fotos de Hailton Viana para o curso de Reparos de Bicos Injetores Common Rail (TECNOMOTOR), 
(2013) 
A agulha por sua vez trabalha com vedação cônica, porém devido seu tipo de 
movimento (reciprocating e rotativo) há uma combinação de desgaste acelerada, causando 
redução do diâmetro da extremidade oposta à ponta, fazendo com que o retorno de 
combustível se eleve e injete menos combustível na câmara. Em paralelo a isso, pode ocorrer 
a alteração do ângulo da ponta da agulha, causando desgaste maior por promover o contato 
direto com o encaixe (sede de vedação), além da folga que é gerada, pois a ponta fica tocando 
a sede, podendo chegar ao ponto de a ponta romper, ficar à mostra, ou formar trincas, como é 
visto em exemplo nas imagens da Figura 13 (b). Isso é atribuído a má qualidade do 
combustível, que por não ser capaz de atuar como um amortecedor (colchão hidráulico) na 
sede de vedação, permite o impacto entre as superfícies, acarretando na degola por completa 
da ponta do bico injetor, trazendo sérios danos ao motor (BOSCH, 2014). 
Figura 13 – (a) Início da trinca na ponta do injetor; (b) Colapso total da ponta do bico, devido 
a não formação do colchão hidráulico 
 
(a) (b) 
Fonte: (a) Diesel Power (2012). (b) foto de Hailton Viana para o curso de Reparos de Bicos Injetores Common 
Rail (TECNOMOTOR), (2013) 
 
Como dito anteriormente, boas práticas de manutenção como o uso de uma boa 
filtragem de combustível e consumindo um combustível de um fornecedor de confiança, pode 
reduzir danos causados por abrasão, erosão e cavitação. 
36 
 
 
 
Por fim, é importante considerar quando se discute a causa da falha de um injetor 
relacionado ao combustível, a Afton (2011) afirma que, hoje, a principal razão para o um 
colapso do injetor é devido ao acúmulo excessivo de depósitos. Existindo dois tipos principais 
destes depósitos: os externos ao injetor e depósitos no interior dos injetores. 
Os depósitos externos ao injetor são geralmente causados pela má queima do 
combustível (queima incompleta), que se acumula em torno dos furos do injetor. Estes 
depósitos são referenciados na literatura como depósitos de coque. 
Na maioria dos casos, esses depósitos não levam à insuficiência do injetor, porém, eles 
podem acumular o suficiente para perturbar a atomização do combustível, Figura 14. Esta má 
formação da nuvem de pulverização gera, consequentemente, uma má queima de combustível 
e menor eficiência. Este problema é frequentemente observado pelo operador do veículo 
como uma perda perceptível de potência e um maior gasto de combustível. 
Figura 14 – Depósito de coque na ponta do injetor 
 
 
Atualmente, há aditivos detergentes que são usados para ajudar a controlar esses 
depósitos externos e restaurar o injetor. Eles apresentam sucesso no uso para a perda de 
energia e melhor economia de combustível, resgatando novamente uma maior eficiência ao 
veículo. 
Com toda mudança do sistema de injeção, que partiu do mecânico com pressões de 
200, 300 bar e folgas um pouco mais abrangentes, para o common rail, que trabalha com até 
2500 bar e tolerâncias da ordem de 2 a 4 micrometros (QU, 2005), um novo tipo de depósito 
(semelhante ao coque) vem surgindo no interior dos injetores. 
Estes depósitos são leves, com aparência acinzentada e se formam nas partes internas, 
nas agulhas injetoras pelo movimento reciprocating, em praticamente qualquer tipo de injetor 
do sistema common rail e nas agulhas dos bicos. 
37 
 
 
 
Eles normalmente só causam problemas operacionais nos motores mais novos com 
sistemas mais precisos e com alta pressão injeção (HPCR – high pressure common rail), 
devido ao depósito de materiais nesses microespaços, sendo principalmente na ponta agulha 
do injetor, impedindo a vedação interna na linha de contato (sede) da agulha, deixando de 
garantir a estanqueidade na ponta, fazendo com que o bico venha a gotejar, como também 
podendo acarretar a obstrução dos orifícios de injeção, ou seja, levando a um fraco 
desempenho do motor e uma combustão incompleta, Afton, (2011). 
Em casos extremos, esses depósitos podem levar à degola completa da ponta do injetor 
ou travamento das agulhas injetoras, especialmente depois que o veículo for desligado quando 
o motor estiver frio. 
Assim como os depósitos externos, os internos podem ter os mesmos sintomas, ou 
seja, potência perdida e aumento do consumo de combustível. Por serem os atuadores finais 
do sistema, nos casos mais graves, o sistema trava e levam à paralisação total do veículo, 
acarretando num elevado custo de manutenção. 
Outros pontos a serem observados nas falhas mecânicas de um injetor estão relatados 
no Quadro 3. 
Quadro 3 – Mecanismos de falha de um injetor common rail 
A sede da esfera corrói, fazendo com que haja 
o fluxo indesejado de retorno. 
Isso faz com que o motor não dê partida. 
Se a erosão aumenta muito, o injetor perde a 
capacidade de estanqueidade. 
 
A cavitação na ponta da agulha/bico provoca 
falta de estanqueidade. 
Isso acarreta numa baixa economia de 
combustível e uma fumaça branca azulada em 
marcha lenta. 
 
38 
 
 
 
Acúmulos de debris na sede da esfera. 
Isso pode fazer com que a vareta do injetor 
permaneça acionada, tornando-a aberta 
constantemente. 
 
Fonte: Adaptado de How a Common Rail Diesel Injector Works and Common Failure Points - Engineered 
Diesel. Disponível em:<https://www.youtube.com/watch?v=NUvWnOd5lFw>. Aacesso em: 15/12/2014) 
 
2.3. UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL NO MCI POR COMPRESSÃO 
 
O histórico de aplicação dos primeiros combustíveis nos motores do ciclo diesel, foi 
utilizando óleos vegetais, na apresentação desse tipo motor na Feira de Exposição Mundial de 
Paris, no início do século XX. Posteriormente passando para o uso do diesel e recentemente o 
mesmo tem sido misturado com biodiesel para diminuir a poluição atmosférica e a 
dependência do petróleo. 
Da sua criação aos dias atuais, o mesmo é motivo de muitas discussões e polêmicas, 
principalmente a respeito da sua eficiência global. Com isso, experiências vêm sendo 
realizadas em diversos países, objetivando nos principais casos, a melhor composição (da 
blenda biodiesel com diesel) que fornecerá bom desempenho, considerando; A 
compatibilidade com os materiais utilizados nos subsistemas do motor; A eficiência 
energética global de cada composição de óleo utilizado. 
Pode-se listar como as principais vantagens do uso de óleo diesel em motores: 
- Excelente rendimento térmico dos motores projetados para esse combustível, em 
torno de 30% a 38%; 
- Baixo índice de quebra, fácil manutenção e grande disponibilidade em peças de 
reposição desses motores; 
- Uso satisfatório nos mais diversificados tipos de terreno e clima; 
- Utilização global, com tecnologia desenvolvida permitindoexcelente o uso em 
diversos segmentos; 
- Excelente aplicabilidade em veículos de transporte de cargas; 
- Alta concentração de energia, permitindo a aplicação em veículos de grande porte, 
sem aumento demasiado de peso. 
39 
 
 
 
Entretanto, percebe-se através e da literatura técnica que sempre existiu a busca e 
dedicação pelo aprimoramento do uso combinado de óleos vegetais, diesel, biodiesel e outras 
combinações. No entanto, é de admirar-se com a diversidade de conceitos e conclusões feitas 
pelos pesquisadores, especialistas e curiosos do mundo inteiro. De certo, o que mais pode ser 
visto na literatura, são verdadeiras contradições. Estas podem ser explicadas pelos diferentes 
modos de pesquisa, modo de preparação e fontes de combustíveis e estágio de 
aperfeiçoamento dos motores, justificado pelas épocas em que foram feitos tais ensaios. 
 
2.3.1. Consolidação do Biodiesel como Alternativa Energética 
 
A demanda por combustíveis renováveis está se expandindo rapidamente nos últimos 
anos. Bem no início do século passado, as indústrias direcionaram trabalhos de 
desenvolvimento do motor para utilização com diesel à base de óleo cru de petróleo. De 
início, por consequência das seguidas crises energéticas que o mundo passou, despertou-se a 
necessidade de novas fontes alternativas de energia, com parâmetros que fossem 
ambientalmente sustentáveis e seguros para sua utilização. Nos dias atuais, procuram-se as 
melhores adequações a novos combustíveis que substituem os derivados do petróleo (MELO, 
2009). 
Uma alternativa positiva encontrada para uso nos motores do ciclo Diesel, que 
respondem na maior parte, pela malha pesada de rodoviários, transporte e setor agrícola, a 
estrutura energética que melhor se adaptou foi uma blenda, composta por biodiesel (oriundo 
de fontes vegetais e animais) e diesel (do petróleo), formando assim uma fração para 
utilização nestes motores. 
Em termos ambientais, a ampliação do uso do biodiesel reduz a participação do óleo 
diesel na matriz energética, um combustível eminentemente fóssil, o que significa a 
diminuição das emissões de poluentes veiculares nos centros urbanos e nas rodovias. 
Trata-se de um combustível biodegradável originado a partir de óleos de origem 
animal ou vegetal, obtido através de processos a partir de reações químicas com álcool de 
cadeia curta, na presença de um catalisador, conhecidos por craqueamento e reação de 
transesterificação (OLIVEIRA FILHO, 2011). 
O surgimento efetivo do biodiesel como fonte alternativa de energia foi em meados 
dos anos 80, justificando as crises no mercado mundial de petróleo ocorridas nas décadas de 
70, junto ao aumento da demanda de energia e aliada ao consentimento ambiental da 
40 
 
 
 
população (GUERRA e FUCHS, 2009). Desde 2003, na União Europeia, os óleos vegetais 
são biocombustíveis reconhecidos e regulamentados, sendo amplamente utilizados no setor de 
transporte (GUERRA e FUCHS, 2010). 
Os biocombustíveis são uma realidade global, com milhares de países adeptos 
aplicando esse novo modelo em seus veículos que circulam em vários continentes, e com essa 
visão, há a tendência do aumento com a conscientização da população e interesse de empresas 
e governos. 
Como exemplo desses biocombustíveis pode se destacar o álcool, o biodiesel, o biogás 
e o óleo vegetal, usados nos dias atuais. A utilização do óleo vegetal para a obtenção do 
biodiesel se tornou uma das mais importantes opções, reconhecida por muitos países, por 
apresentar atrativos como minimização dos impactos ambientais, em comparação com os 
combustíveis fósseis, além do incentivo a economia e fonte de renda (GUERRA e FUCHS, 
2010). 
A diversidade de plantas oleaginosas em que o óleo pode ser extraído é enorme, a 
exemplo estão espécies como: dendê, macaúba, babaçu, tucum, coco, buriti, noz-peçan, 
castanha, macadâmia, pinhão, amendoim, soja, canola, nabo forrageiro, pinhão-manso, 
tungue, girassol, algodão, linhaça, gergelim, crambe, cártamo, nim e moringa, dentre muitas 
outras (COSTA et al., 2006). 
Graças à sua diversidade climática, de solos e a grande biodiversidade, o Brasil por se 
tratar de um país de dimensões continentais, é capaz de apresentar uma enorme diversidade de 
oleaginosas que são fontes de matéria prima para produção de óleo vegetal, alimentado assim 
a necessidade local e boa parte da população mundial. 
O Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) inseriu um novo 
combustível na matriz energética nacional. O trabalho multidisciplinar, envolvendo governo, 
instituições de pesquisa, indústrias e a sociedade, permitiu que desde 2008, em função da Lei 
n. 11.097, de 13 de janeiro de 2005, todo óleo diesel nacional disponível ao consumidor final 
é acrescido de biodiesel. Em janeiro de 2005 alcançou-se a mistura de 5%. (FONTES 
JUNIOR, 2011). Essa mistura é denominada óleo diesel B5. Em 01 de junho de 2014 entrou 
a mistura de 6%. A partir do mês de novembro de 2014, de acordo com o Ministério de Minas 
e Energias (MME) e o Conselho Nacional de Política Energética (CNPE) o biodiesel passou a 
ser comercializado com 7% de inserção no diesel, sendo agora o B7 S-10. 
O B7, além de corrigir a lubricidade do óleo diesel, reduz os níveis de emissão dos 
veículos referente ao teor de enxofre. Os combustíveis comercializados ao consumidor final, 
41 
 
 
 
possuem 10 mg/kg de enxofre (S10) denominado de “diesel ultra-baixo teor de enxofre 
(ULSD)”, 500 mg/kg de enxofre (S500) e 1.800 mg/kg de enxofre (S1800). O diesel para 
comercialização, além dos 7% de biodiesel, recebe também aditivos em sua composição. 
Esses aditivos aprimoram algumas características, visando maior desempenho do combustível 
(ANP, 2014). 
Com relação ao diesel ultra-baixo teor de enxofre (ULSD), seu uso tem sido 
obrigatório em centros urbanos, tendo em vista o benefício como redução dos desgastes nos 
cilindros e anéis de segmento, depósitos de coque no motor, emissões de NOx e material 
particulado, aumento da vida útil dos tanques, linhas e partes internas do motor, entre outros. 
Entretanto, a minoração do enxofre leva consigo algumas vantagens a respeito da lubrificação 
das partes móveis. Com isso, é necessária a incorporação de aditivos (SCHÄFER, 2001). 
Mesmo assim, em sua composição natural, o biodiesel oferece um número de 
vantagens distintas. Apresenta uma excelente lubricidade, algo que é benéfico aos 
componentes e que se destaca devido à atual política de redução do enxofre; É biodegradável, 
não tóxico, porém por conta do diesel em sua composição ainda emite gases nocivos à saúde; 
tem maior ponto de fulgor, provoca redução de emissões (KNOTHE, 2008). 
Porém, ele também apresenta algumas características desfavoráveis, como 
instabilidade oxidativa, alta geração de glicerina, durabilidade do óleo não mais que seis 
meses, propriedades pobres à baixa temperatura, sendo necessárias possíveis mudanças nos 
sistemas eletrônicos dos motores para receber o biodiesel acima de B20, além de fornecer um 
pouco menos potência e torque, acarretando em um maior consumo de combustível 
(DEMIRBAS, 2007). 
 
2.3.2. Aspectos Físico-Químicos dos biodieseis 
 
Os aspectos físico-químicos dos combustíveis têm consideráveis influências sobre o 
funcionamento do motor, em especial os do ciclo Diesel, devido a estes estarem diretamente 
relacionados ao consumo, potência, eficiência, emissões e, sintetizando estes parâmetros, 
durabilidade, confiabilidade e vida em serviço do motor. Desse modo, a escolha para 
utilização de uma fonte energética, no geral, deve-se considerar fatores econômicos, técnicos, 
sociais, ambientais e por fim, políticos. 
O biodiesel é um combustível de composição complexa. A sua estrutura e 
propriedades físico-químicas dependem diretamente dos processos de obtenção da sua origem 
42 
 
 
 
(animal ou vegetal) e da origem da fonte de petróleo. A blenda de biodiesel e diesel 
comercializada