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LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL Professora: Lucila Teixeira e-mail: lucila_maria@hotmail.com Conteúdo Programático •Apresentação •Método de Avaliação •Bibliografia •Ementa Bibliografia Básica • CARRETEIRO, R. P. N. A. Lubrificantes e Lubrificação Industrial – Editora Interciência, 2006. • DURVAL DUARTE Jr. Tribologia e Mancais de Deslizamento – Editora Ciência Moderna, 2005. Ementa Módulo I • Princípios • Atrito e Desgaste • Tribologia • Lubrificação • Petróleo - Obtenção - Refino - Produtos • Bases lubrificantes - Características - Propriedades - Aditivos • Ensaios Físicos • Ensaios Químicos • Técnica ferrográfica • Análise do óleo utilizado • Graxas - Características - Aditivos - Aplicações: • Lubrificantes sólidos: Ementa Módulo II • Dispositivos de lubrificação • Lubrificação de equipamentos específicos - Mancais - Engrenagens - Acoplamentos - Máquinas operatrizes - Compressores - Correntes - Cabos de aço - Lubrificação automotiva • Programa de lubrificação e controle de lubrificantes Resumo Módulo I Conceito • Substância entre superfícies sólidas que estejam em contato entre si e que executam movimentos relativos; • Óleo ou graxa que impede o contato direto entre as superfícies sólidas; • Os pontos de atrito das superfícies sólidas fazem com que o atrito sólido seja substituído pelo fluido; • O desgaste é bastante reduzido. Objetivos da Lubrificação : • Além da redução do atrito; • Menor dissipação de energia na forma de calor; • Redução da temperatura, pois o lubrificante também refrigera; • Redução da corrosão; • Redução de vibrações e ruídos; • Redução do desgaste. Resumo Módulo I Lubrificantes: Os lubrificantes podem ser: • Gasosos como o ar; • Líquidos como os óleos em geral; • Semi-sólidos como as graxas e sólidos como a grafita, o talco, a mica etc. • Os mais empregados são os líquidos e os semi-sólidos, isto é, os óleos e as graxas. Resumo Módulo I Classificação dos óleos quanto à origem: Quatro categorias: Óleos minerais: Obtidos do petróleo e, de acordo com estrutura molecular, são classificadas em parafínicos ou naftênicos; Óleos vegetais: extraídos de sementes - soja, girassol, milho, algodão, arroz, mamona, babaçu ; Óleos animais: Extraídos de animais como a baleia, o bacalhau, a capivara etc. Óleos sintéticos: Produzidos em indústrias químicas através de substâncias orgânicas e inorgânicas, como silicones, ésteres, resinas, glicerinas etc. Resumo Módulo I Aplicações dos óleos : Os óleos animais e vegetais raramente são utilizados como lubrificantes, por sua baixa resistência à oxidação. São adicionados aos óleos minerais com a função de atuar como agentes de oleosidade, eficientes em regiões de difícil lubrificação. Alguns são usados na alimentação humana. Os óleos sintéticos são de aplicação rara, devido ao custo, e são utilizados nos casos em que outros tipos de substâncias não têm atuação eficiente. Os óleos minerais são os mais utilizados nos mecanismos industriais, sendo obtidos em larga escala a partir do petróleo. Resumo Módulo I Características dos óleos lubrificantes: Os óleos lubrificantes, antes de serem colocados à venda pelo fabricante, são submetidos a ensaios físicos padronizados que, além de controlarem a qualidade do produto, servem como parâmetros para os usuários. Resumo Módulo I Resumo Módulo I • Graxas: Compostos lubrificantes semi-sólidos constituídos por uma mistura de óleo, aditivos e agentes engrossadores chamados sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio, lítio e bário. Empregadas a onde a utilização de óleos não é recomendada. As graxas também passam por ensaios físicos padronizados e os principais encontram-se no quadro a seguir: Resumo Módulo I • Graxas Resumo Módulo I Tipos de graxa: Classificadas com base no sabão utilizado em sua fabricação. Graxa à base de alumínio: macia; quase sempre filamentosa; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; pode trabalhar em temperaturas de até 71°C. É utilizada em mancais de rolamento de baixa velocidade e em chassis. Graxa à base de cálcio: vaselinada; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; deixa-se aplicar facilmente com pistola; pode trabalhar em temperaturas de até 77°C. É aplicada em chassis e em bombas d’água. Resumo Módulo I Tipos de graxa: Graxa à base de sódio: geralmente fibrosa; em geral não resiste à água; boa estabilidade estrutural quando em uso. Pode trabalhar em ambientes com temperatura de até 150°C. É aplicada em mancais de rolamento, mancais de rodas, juntas universais etc. Graxa à base de lítio: vaselinada; boa estabilidade estrutural quando em uso; resistente à água; pode trabalhar em temperaturas de até 150°C. É utilizada em veículos automotivos e na aviação. Resumo Módulo I Tipos de graxa: Graxa à base de bário: características gerais semelhantes às graxas à base de lítio. Graxa mista: é constituída por uma mistura de sabões. Assim, temos graxas mistas à base de sódio-cálcio, sódio- alumínio etc. Além dessas graxas, há graxas de múltiplas aplicações, graxas especiais e graxas sintéticas. Resumo Módulo I • Lubrificantes sólidos: • Algumas substâncias sólidas apresentam características peculiares que permitem a sua utilização como lubrificantes, em condições especiais de serviço, assim como: • Baixa resistência ao cisalhamento; • Estabilidade a temperaturas elevadas; • Elevado limite de elasticidade; • Alto índice de transmissão de calor; • Alto índice de adesividade; • Ausência de impurezas abrasivas. Resumo Módulo I • Exemplos: • Carbonos cristalinos, como a grafita e o bissulfeto de molibdênio. • Recomendados para serviços em condições especiais, sobretudo aquelas em que as partes a lubrificar estão submetidas a pressões ou temperaturas elevadas ou se encontram sob a ação de cargas intermitentes ou em meios agressivos. • O bissulfeto de molibdênio (MoS2) : a ação do enxofre (símbolo químico = S) existente em sua estrutura propicia uma excelente aderência da substância com a superfície metálica, e seu uso é recomendado sobretudo para partes metálicas submetidas a condições severas de pressão e temperaturas elevadas. Utilizado em forma de pó dividido ou em dispersão com óleos minerais e alguns tipos de solventes. Resumo Módulo I • Aditivos: • Entram na formulação de óleos e graxas para conferir- lhes certas propriedades. Tem os seguintes objetivos: • Melhorar proteção contra o desgaste e de atuação em trabalhos sob pressões severas; • Aumentar a resistência à oxidação e corrosão; · • Aumentar a atividade dispersante e detergente; • Aumentar a adesividade; • Aumentar o índice de viscosidade. Resumo Módulo I Lubrificação de mancais de deslizamento: O traçado correto dos chanfros e ranhuras de distribuição do lubrificante nos mancais de deslizamento são os fatores primordiais para se assegurar a lubrificação adequada. Podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. No caso de óleo, a viscosidade é o principal fator a ser levado em consideração; no caso de graxa, a sua consistência é o fator relevante. Resumo Módulo II Lubrificação de mancais de deslizamento: A escolha de um óleo ou de uma graxa depende dos fatores: • Geometria do mancal: dimensões, diâmetro, folga mancal/eixo; • Rotação do eixo; • Carga no mancal; • Temperatura de operação do mancal; • Condições ambientais: temperatura, umidade, poeira e contaminantes; • Método de aplicação. Resumo Módulo II Lubrificação de mancais de rolamento Os rolamentos axiais autocompensadoresde rolos são lubrificados, normalmente, com óleo. Todos os demais tipos de rolamentos podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. Lubrificação com graxa Em mancais de fácil acesso, a caixa pode ser aberta para se renovar ou completar a graxa. Quando a caixa é bipartida, retira- se a parte superior; caixas inteiriças dispõem de tampas laterais facilmente removíveis. A caixa deve ser cheia apenas até um terço ou metade de seu espaço livre com uma graxa de boa qualidade, possivelmente à base de lítio. Resumo Módulo II Lubrificação com óleo: O nível de óleo dentro da caixa de rolamentos deve ser mantido baixo, não excedendo o centro do corpo rolante inferior. É muito conveniente o emprego de um sistema circulatório para o óleo e, em alguns casos, recomenda- se o uso de lubrificação por neblina. Resumo Módulo II Intervalos de lubrificação : No caso de rolamentos lubrificados por banho de óleo, o período de troca de óleo depende, da temperatura de funcionamento do rolamento e da possibilidade de contaminação proveniente do ambiente. Não havendo possibilidade de poluição, e sendo a temperatura inferior a 50°C, o óleo pode ser trocado apenas uma vez por ano. Para temperaturas em torno de 100°C, este intervalo cai para 60 ou 90 dias. Resumo Módulo II Lubrificação dos mancais dos motores: Temperatura, rotação e carga do mancal são os fatores que vão direcionar a escolha do lubrificante. Regra geral: · - Temperaturas altas: óleo mais viscoso ou uma graxa que se mantenha consistente; · - Altas rotações: usar óleo mais fino; - Baixas rotações: usar óleo mais viscoso. Resumo Módulo II Lubrificação de engrenagens fechadas: A separação das superfícies dos dentes das engrenagens durante o engrenamento implica na presença de uma película de óleo de espessura suficiente para que as saliências microscópicas destas superfícies não se toquem. O óleo é aplicado às engrenagens fechadas por meio de salpico ou de circulação. Resumo Módulo II Lubrificação de engrenagens fechadas: A seleção do óleo depende dos seguintes fatores: • Tipo de engrenagem; • Rotação do pinhão; • Grau de redução; • Temperatura de serviço; • Potência; • Natureza da carga; • Tipo de acionamento; • Método de aplicação e contaminação. Resumo Módulo II Lubrificação de engrenagens abertas: Não é prático nem econômico encerrar alguns tipos de engrenagem numa caixa. Estas são as chamadas engrenagens abertas. Só podem ser lubrificadas intermitentemente e, muitas vezes, só a intervalos regulares, proporcionando películas lubrificantes de espessuras mínimas entre os dentes, prevalecendo as condições de lubrificação limítrofe Resumo Módulo II Lubrificação de engrenagens abertas: Ao selecionar o lubrificante de engrenagens abertas, é necessário levar em consideração as seguintes condições: • Temperatura; • Método de aplicação; • Condições ambientais; • Material da engrenagem. Resumo Módulo II Lubrificação de motorredutores : A escolha de um óleo para lubrificar motorredutores deve ser feita considerando-se os seguintes fatores: • Tipo de engrenagens; • Rotação do motor; • Temperatura de operação e carga. No geral, o óleo deve ser quimicamente estável para suportar oxidações e resistir à oxidação. Resumo Módulo II Lubrificação de máquinas-ferramenta: Diante da grande variedade de máquinas-ferramenta, recomenda-se a leitura atenta do manual do fabricante do equipamento, no qual serão encontradas indicações precisas para lubrificação e produtos a serem utilizados. Resumo Módulo II Para equipamentos mais antigos, e sem informações precisas, as seguintes indicações podem ser obedecidas: Sistema de circulação forçada: óleo lubrificante de primeira linha com número de viscosidade S 215 (ASTM). Lubrificação intermitente (oleadeiras, copo conta-gotas etc.)- óleo mineral puro com número de viscosidade S 315 (ASTM). Fusos de alta velocidade (acima de 3000 rpm)- óleo lubrificante de primeira linha, de base parafínica, com número de viscosidade S 75 (ASTM). Resumo Módulo II Fusos de velocidade moderada (abaixo de 3000 rpm): óleo lubrificante de primeira linha, de base parafínica, número de viscosidade S 105 (ASTM). Guias e barramentos: óleos lubrificantes contendo aditivos de adesividade e inibidores de oxidação e corrosão, com número de viscosidade S 1000 (ASTM). Caixas de redução: para serviços leves podem ser utilizados óleos com número de viscosidade S 1000 (ASTM) aditivados com antioxidantes, antiespumantes etc. Para serviços pesados, recomendam-se óleos com aditivos de extrema pressão e com número de viscosidade S 2150 (ASTM). Resumo Módulo II Lubrificação à graxa: em todos os pontos de lubrificação à graxa pode-se utilizar um mesmo produto. Sugere-se a utilização de graxas à base de sabão de lítio de múltipla aplicação e consistência NLGI 2. Observações: S = Saybolt; ASTM = American Society of Testing Materials (Sociedade Americana de Materiais de Teste). NLGI = National Lubricating Grease Institute (Instituto Nacional de Graxa Lubrificante). Resumo Módulo II Em resumo, por mais complicada que uma máquina pareça, há apenas três elementos a lubrificar: 1. Apoios como mancais de deslizamento ou rolamento, guias etc. 2. Engrenagens de dentes retos, helicoidais, parafusos de rosca sem-fim etc., que podem estar descobertas ou em caixas fechadas. 3. Cilindros, como os encontrados nos compressores e em toda a espécie de motores, bombas ou outras máquinas com êmbolos. Resumo Módulo II Lubrificação Organizada: Métodos para otimizar a aplicação e utilização de lubrificantes através de planos de manutenção. Resumo Módulo II LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL Professora: Lucila Teixeira e-mail: lucila_maria@hotmail.com Princípios Básicos • Definição: “Fenômeno da redução de atrito entre duas superfícies em movimento relativo através da introdução de uma substância entre elas.” • Função: Aquecimento Movimento Ruído Desgaste • Substituir o atrito direto entre duas superfícies geralmente metálicas pelo atrito fluído. • A espessura do fluído entre as superfícies em movimento deve ser superior à soma das alturas das rugosidades das mesmas. Rugosidade superficial Conjunto de vales e picos com amplitude micrométrica encontrados nas superfícies Perfil da Superfície Área de Contato entre Superfícies Área aparente de contato Área real de contato Soma de todas as junções Rugosidade Princípios Básicos • Tipos de Substância Interposta: Sólida – Ex.: Grafita – Aplicação: Fechaduras de Automóveis Fluída – Ex.: Óleo mineral (petróleo), ar, água, bombas utilizam o proprio líquido a ser bombeado Tribologia (Tribos atrito) (logos estudo) Ciência e tecnologia do estudo de superfícies e sua interação em movimento relativo Atrito, lubrificação e desgaste Interação sistêmica atrito desgaste Tribologia Tipo e acabamento do material Temperatura Pressão Umidade Materiais intermediários (água, graxa, óleo, partículas e contaminantes) Condições de operação (carga aplicada e tipo de movimento) Atrito “ Sempre que uma superfície se mover em relação a outra superfície, haverá uma força contrária a esse movimento.” • Tipo de contato entre as superfícies em movimento. • Atrito sólido : Contato entre duas superfícies sólidas • Atrito de deslizamento: Superfície se desloca diretamente contra a outra Atrito de rolamento: rotação de corpos cilíndricos ou esféricos, menor área de contato,menor atrito. • Atrito fluído : Camada fluída (líquida ou gasosa) separando as superfícies. Fluído que forma esta camada é chamado de lubrificante. Atrito • Mecanismos de atrito: “As superfícies sólidas apresentam asperezas e irregularidades, o modo como as superfícies se relacionam caracteriza os mecanismo de atrito. “ Mecanismos de atrito - Cisalhamento • Cisalhamento: Quando o pico das duas superfícies entram em contato lateral entre si, o atrito se desenvolve pela resistência oferecida pelo sólido à ruptura deste pico Mecanismos de atrito - Dureza • De acordo com a dureza: Durezas semelhantes: ruptura de ambos os picos. Se uma superfície é menos dura, os picos da superfície mais dura agirão como ferramenta de corte Mecanismo de atrito - Adesão • Adesão: Superfícies em contato que apresentam superfícies planas, o atrito gera uma soldagem a frio dessas microáreas planas entre si. A adesão é a maior responsável pela resistência ao movimento. Atrito • Se dois corpos estão em contato e há movimento ou tendência de relativo, ocorrem forças que se opõe ao movimento ou tendência ao movimento. • Enquanto a força for suficiente para impedir o movimento relativo, o atrito é estático. • Se ó movimento se inicia, o atrito é cinético • No atrito estático, a força de atrito Fa ou a resistência ao movimento será sempre igual ou maior que a solicitação F. Quando F=Fa é chamada de força limite de atrito. Atrito Atrito • Coeficiente de atrito • Considerando que a força limite de atrito estático e cinético é proporcional às solicitações entre as superfícies, chamamos de coeficiente de atrito ao próprio coeficiente de proporcionalidade µ. • O atrito estático é normalmente maior do que o atrito cinético • O atrito em superfícies lubrificadas é menor do que em superfícies secas. Desgaste A norma DIN 50320 define o desgaste como: “ Dano causado a uma superfície sólida gerando perda progressiva de material, como resultado do movimento relativo entre um corpo e um contra-corpo sólido, líquido ou gasoso.” Regimes de Desgaste Variações na carga normal Velocidade de deslizamento Temperatura superficial Taxa de desgaste Desgaste severo Moderado Superfície mais macia Mínima deformação plástica Superfície mais rugosa Elevada deformação plástica Desgaste catastrófico Falhas bruscas Deslizamento Rolamento Oscilação Impacto Fluxo Movimentos Relativos Mecanismos Desgaste por adesão Desgaste por abrasão Desgaste por fadiga superficial Desgaste por corrosão 21 Ligação e quebra da ligação adesiva interfacial Ruptura das junções pode transferir material de uma superfície para outra ou gerar debrís Desgaste por Adesão 22 Remoção ou deslocamento de material pela ação de partículas duras ou asperezas Desgaste por Abrasão Remoção de material por riscamento ou scratching 23 Dois corpos Desgaste por Abrasão Três corpos Desgaste abrasivo 24 Desgaste por Abrasão 25 Fadiga Trinca na superfície Separação de material Trinca primária em direção ao núcleo trinca secundária Trinca encontra-se com a superfície cavidade ou pit liberação de uma partícula de desgaste Desgaste por Fadiga Superficial 26 Reação química entre o material desgastado e um meio agressivo quimicamente (reagente de químico, lubrificante ou ar) Desgaste por Corrosão Exercícios Aula II • 1) O que é lubrificação? Defina com suas palavras: • 2) Quais as principais finalidades da lubrificação? • 3) Qual é a relação entre fluido lubrificante e rugosidade? • 4) Em quais estados físicos pode-se encontrar os lubrificantes? • 5) O que é tribologia? • 6) Esquematize um sistema tribológico: • 7) O que é atrito? • 8) Quais são os tipos de atrito sólidos? • 9) O que é atrito fluído? • 10) Quais são os mecanismos de atrito? • 11) Qual tipo de atrito possui uma intensidade maior? O estático ou o cinético? • 12) Quais são os regimes de desgaste? • 13) Quais são os mecanismos de desgaste? PETRÓLEO - ORIGEM • Etimologia: petra (pedra) + oleum (óleo) • Líquido viscoso - substância oleosa • Inflamável • Menos denso que a água (geralmente) • Cheiro característico • Coloração: varia desde o incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho). • Ocorrência: Encontrado em poros de rochas, em terra firme ou sob o mar • Constituição: Hidrocarbonetos (hidrogênio+carbono) PETRÓLEO - ORIGEM Teorias origem: - Inorgânica: produzido no interior da Terra pela ação da elevada temperatura e pressão sobre os minerais. - Vegetal: Materiais vegetais cobertos com materias impermeáveis, fermentação e deterioração; - Animais Marinhos: Animais que na ausência de ar transformaram-se em petróleo. PETRÓLEO - ORIGEM • Teoria mais aceita: Origem orgânica • Origem: Matéria orgânica, animal e vegetal (principalmente algas), soterrada por sedimentos caídos no fundo de antigos mares ou lagos, em condições de ausência de oxigênio que se ali existisse, poderia destruí- los por oxidação. A matéria orgânica desses tecidos passou por modificações, graças à temperatura e à pressão causada pelo soterramento prolongado, de modo que restam o carbono e o hidrogênio, que, sob condições adequadas, combinaram-se para formar o petróleo ou gás, conforme figura: PETRÓLEO - ORIGEM Bloco-diagrama mostrando o início do processo de formação de hidrocarbonetos. Precipitação dos detritos, sais mineirias e organismos mortos. Camadas sobrepostas de faixas argilosas e areias. EXPLORAÇÃO DO PETRÓLEO • No Brasil inclui três grandes fases: - Período pré-Petrobras - atividades pioneiras de reconhecimento; - Etapa de exclusividade da Petrobrás, onde se vislumbram quatro etapas: • 1954/1968: Fase Terrestre; • 1969/1974: Fase Marítima/Plataforma Rasa; • 1975/1984: Fase Marítima/Plataforma Rasa/Bacia de Campos; 1985/1997: Fase Marítima/Bacia de Campos/Águas Profundas. cada uma delas com características particulares; EXPLORAÇÃO DO PETRÓLEO - Fase atual, sob a vigência da Nova Lei do Petróleo, caracterizada por intensa atividade em que várias companhias nacionais e estrangeiras atuam tanto em áreas anteriormente trabalhadas como em desafiadoras novas fronteiras. PETRÓLEO - GEOLOGIA • Ele pode ocorrer nos estados: • Sólido – Asfalto • Líquido – Óleo cru • Gasoso – Gás natural PETRÓLEO - GEOLOGIA • No ambiente marinho, a plataforma continental é a região que mais produz matéria orgânica. Os mares rasos também podem receber um grande quantidade de matéria orgânica. • Embora semelhante ao carvão quanto à composição (hidrocarboneto) o petróleo possui certas características especiais: por ser fluido pode migrar para a além de sua fonte geradora e acumular-se em estruturas sedimentares. • PETRÓLEO - GEOLOGIA • Requisitos para as concentrações de óleo e gás: - Formação rochosa permeável e porosa coberta por uma camada de rocha impermeável contendo óleo ou gás ou ambos sendo obstruída ou deformada de modo que as duas rochas fiquem interligadas - Depósito de óleo cru e gás natural ocorrem nos espaços porosos de rochas sedimentares - Petróleo : Rochas sedimentares marinhas Margem Continental • É a margem submersa da área continental, abrange a linha de costa, plataforma continental e talude continental. PETRÓLEO - GEOLOGIA PETRÓLEO - GEOLOGIA • Plataforma Continental • Porção dos fundos marinhos que começa na linha de costa e descecom um declive suave até ao talude continental (onde o declive é muito mais pronunciado, descendo para as regiões pelágicas e abissais). PETRÓLEO - GEOLOGIA • Plataforma Continental • Em média, a plataforma continental desce até uma profundidade de 200 metros, tem largura média de 65 a 100 km e é formada por: acumulações finas de sedimentos de deposição fluvial, algumas áreas tem um manto de extensivos depósitos glaciais. Geologia – Rocha Geradora • Rocha Geradora Granulação fina (folhelhos e calcáreos) - a matéria orgânica, sob condições termoquímicas adequadas se transforma em petróleo.Para uma rocha ser geradora, ela deve conter matéria orgânica em quantidade suficiente e ser submetida a condições termoquímicas adequadas ao processo de transformação da matéria em petróleo.A temperatura mínima estimada em 80º C. Por outro lado, não deve ter sido submetida à temperatura acima de210º C onde todo o petróleo líquido é destruído. Reflectância da Vitrina • Método para obter a história de temperatura (maturidade térmica) das bacias sedimentares. • Utilização: ferramenta de estudo da transformação do querogênio em hidrocarbonetos. • O principal atrativo do métdo para esta aplicação é sua sensibilidade a faixas de temperatura que correspondem àquelas da geração de hidrocarbonetos (60o a 120o C). • A reflectância da vitrinita pode ser utilizada como um indicador da maturidade em rochas geradoras de hidrocarbonetos. Geralmente o início da geração de óleo é correlacionado com uma reflectância de 0,5 a 0,6% e o término da geração de óleo com uma reflectância de 0,86 a 1,1 %. http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacia_sedimentar http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacia_sedimentar http://pt.wikipedia.org/wiki/Bacia_sedimentar http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrocarboneto http://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha_geradora http://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha_geradora http://pt.wikipedia.org/wiki/Rocha_geradora Maturação da Matéria Orgânica • Diagênese • Poucas centenas a 2000 m. • Na fase inicial, principalmente atividade bacteriana. • Biopolímeros (proteínas e carboidratos) são destruídos formando os “geopolímeros” (precursores do querogênio). • Forma principalmente metano. • Reflectância da vitrinita 0.5%. Maturação da Matéria Orgânica • Catagênse • Profundidades de vários km. Pressões de 300 a 1500 bar. • Temperaturas de 50 a 150º C. • Querogênio produz inicialmente óleo e posteriormente gás e condensado, em todas as fases o metano também é produzido. • Reflectância da vitrinita entre 0.5% a 2 %. Maturação da Matéria Orgânica • Metagênse • Profundidades de várias dezenas de km. • Pressões e temperaturas elevadas. • Influência de magma e hidrotermalismo. • Querogênio transforma-se em metano e resíduo de carbono. • Carvão transforma-se em antracito. • Reflectância da vitrinita entre 2% a 4 %. • A maiores pressões e temperaturas, ocorre metamorfismo das rochas e da matéria orgânica. O carvão transforma-se em meta-antracito, com reflectância superior a 4%. O querogênio transforma-se totalmente em carbono. Maturação da Matéria Orgânica • Diagênese • Poucas centenas a 2000 m. • Na fase inicial, principalmente atividade bacteriana. • Biopolímeros (proteínas e carboidratos) são destruídos formando os “geopolímeros” (precursores do querogênio). • Forma principalmente metano. • Reflectância da vitrinita 0.5%. Maturação da Matéria Orgânica • Transformação termoquímica da matéria orgânica e a geração de petróleo ROCHA RESERVATÓRIO • Capaz de conter e transmitir fluídos - óleo ou gás. As rochas devem ser porosas e permeáveis, as mais comuns são arenitos e calcoarenito. ROCHA RESERVATÓRIO • Porosidade: • Relação entre o espaço poroso e o volume total da rocha reservatório expressa em percentagem. • Tipos de Porosidade: • Primária: controlada pelo ambiente deposicional da rocha, selecionamento e a natureza do material da rocha. • Secundária: depende de acontecimentos posteriores à deposição da rocha, como fraturamento, dissolução, redeposição, cimentação e a compactação. ROCHA RESERVATÓRIO Fotomicrografia de um arenito poroso. Os poros estão destacados com corante azul e é neste espaço poroso que se acumulam gás, óleo ou água. ROCHA RESERVATÓRIO • Permeabilidade (K) • É a propriedade que permite a passagem do fluido pelos poros da rocha interconectados, denominados de porosidade efetiva. • É a medida da condutividade dos fluidos na rocha. • A rocha é denominada de permeável quando os fluidos passam pelos poros num curto espaço de tempo. • Rochas impermeáveis não permitem a passagem dos fluidos e tornam-se selantes. FORMAÇÃO DO PETRÓLEO • Migração • Caminho que o petróleo faz do ponto onde foi gerado até onde será acumulado. • Alta pressão + temperatura = hidrocarbonetos expelidos das rochas geradoras e migram para as adjacentes. A partir da migração o petróleo terá chances de se acumular em um reservatório e formar reservas de interesse econômico. FORMAÇÃO DO PETRÓLEO • Migração • A migração ocorre em dois estágios: - Migração primária: movimentação dos hidrocarbonetos do interior das rochas fontes e para fora destas; - Migração secundária: em direção e para o interior das rochas reservatórios. FORMAÇÃO DO PETRÓLEO • Acumulação • Devidos a falhas estruturais no subsolo ou a variações nas propriedades físicas das rochas, o processo de migração é interrompido e os hidrocarbonetos vão se acumulando nas rochas reservatórios. Esquema de Migração FORMAÇÃO DO PETRÓLEO • Armadilhas ou Trapas • Situações geológicas estruturais, estratigráficas e mistas que propiciam condições para existência de acumulações petrolíferas não permitindo que o óleo migre para superfície. • A formação de armadilha envolve deformações da rocha reservatório. • Armadilha Estrutural: o reservatório apresenta estruturas, como dobras e/ou falhas que em associação com as rochas selantes permitem o acúmulo dos hidrocarbonetos. • A formação das armadilhas estruturais pode se dar isoladamente ou em conjunto FORMAÇÃO DO PETRÓLEO • Rochas Capeadoras ou Selantes • Para que se dê a acumulação do petróleo, existe a necessidade de alguma barreira que se interponha no seu caminho. • Característica principal: é a baixa permeabilidade. • Além da impermeabilidade, a rocha selante deve ser dotada de palsticidade, característica que capacita a manter sua condição selante mesmo após submetida a esforços de deformações Duas classes de rochas são selantes por excelência: os folhelhos e os evaporitos (sal). MODELO FINAL DE UM ESQUEMA PETROLÍFERO MODELO DE UM ESQUEMA PETROLÍFERO • CONCLUSÃO • Sistema petrolífero = elementos (Rochas e Fluídos) e processos geológicos (Formações) essenciais para a existência de uma acumulação. Abrange uma porção de rocha geradora efetiva e todas as acumulações de petróleo e gás . • Para que ocorra a formação é necessário que o petróleo seja gerado a partir da matéria orgânica contida em rochas argilosas (folhelhos), depois migrar para rochas porosas e permeáveis (arenitos) e se acumular em armadilhas, contido por rochas permeáveis e capeadora. PETRÓLEO : COMPOSIÇÃO • Carbono (C) + Hidrogênio (H) sobre a forma de hidrocarbonetos • Composição percentual aproximada: - Carbono 81 a 88% - Hidrogênio 10 a 14% - Oxigênio 0,01 a 1,2% - Nitrogênio 0,00 a 1,7% - Enxofre 0,01 a 5% PERFURAÇÃO: PRINCIPAIS MÉTODOS • Os métodos de perfuração para a construção de poços tubulares são: • Rotativo ; • Percussivo ; • Rotopneumático; PERFURAÇÃO • O primeiro método de perfuração consistia em escavar a terra. Para alcançar maiores profundidades, o métodomais rápido de perfuração é o rotativo. Em geral um poço é perfurado verticalmente. • O método rotativo baseia-se na trituração e desagregação da rocha pelo movimento giratório de uma broca. • É o mais utilizado para perfuração de poços tubulares em terrenos sedimentares. PERFURAÇÃO PERFURAÇÃO PERCUSSIVA • Método de Percussão : O principio do método consiste em se ergue e deixar cair em queda livre alternadamente, um pesado conjunto de ferramentas (porta-cabo, percussores, haste e trépano). • Ao cair em queda livre o trépano (cabeça do conjunto) rompe o material rochoso, triturando- o, ao mesmo tempo em que gira sobre sue próprio eixo, proporcionando um furo redondo. • Perfuração petrolífera em terra firme: Sonda (torre, talha de içar, mesa rotativa, bombas para lama de perfuração e conjunto motriz (motores). A torre sustenta a coluna de perfuração e na extremidade é acoplada a broca (ferramenta de corte das rochas). • Torre de perfuração: Símbolo da indústria de petróleo PERFURAÇÃO PERFURAÇÃO ROTO PNEUMÁTICA – OU POR AR COMPRIMIDO É baseado em uma percussão em alta frequência e de pequeno curso, feita por um martelo em uma broca. O conjunto é, ao mesmo tempo, rotacionado para triturar e desgastar a rocha. Utiliza-se ar comprimido como fluido, que é transmitido pelo compressor por dentro da coluna de perfuração. PETRÓLEO : PERFURAÇÃO • Para que ocorra jazida são necessários: • Rocha geradora; • Temperatura e tempo suficientes para que ocorra a maturação e geração; • Rocha reservatório; • Estrutura de migração entre a rocha geradora e reservatório; • Petróleo, água e gás em movimento ou com Petróleo, capacidade móvel para ocupar os poros. • Estrutura que promova a acumulação (armadilha); • Rocha selante; PETRÓLEO - REFINO • Petróleo (óleo cru) é a materia-prima para óleos combustíveis e lubrificantes. • Refinação: tratamentos executados no petróleo para obter produtos desejados Petróleo - Refinarias • As refinarias transformam o óleo bruto, que extraímos dos campos, nos diversos produtos que todos nós utilizamos diariamente. Investimos para que nosso parque de refino entregue sempre mais e melhores produtos. PETRÓLEO - REFINO • Missão do Refino: • - Produção de combustíveis • - Produção de matérias primas petroquímicas • - Produção de óleos básicos e parafinas • Processos de Refino: • - Separação : Natureza Física – quebrar as frações pesadas do petróleo em frações básicas • - Conversão : Alterar a composição química de uma fração para melhoria de qualidade • - Tratamento : Eliminar impurezas presentes nas frações Separação • Quando o petróleo é extraído, ele vem cheio de impurezas, que são então separadas por meio de processos físicos. Por exemplo, a decantação é utilizada para separar o petróleo da água salgada. Visto que a água é mais densa que o petróleo, ela fica na parte de baixo e o petróleo fica na parte de cima, podendo ser separados. Utiliza-se também da filtração para remover impurezas maiores, tais como areia, argila e pedaços de rochas. • O petróleo é composto por uma mistura complexa de hidrocarbonetos, por isso, ele é enviado para as refinarias a fim de que seus componentes sejam separados e tenham um melhor aproveitamento. No entanto, não se conhece até o momento nenhum método que consiga separar cada um desses hidrocarbonetos. Por isso, essa separação ocorre em frações de substâncias, ou seja, separa-se a mistura complexa do petróleo em misturas bem mais simples. • O primeiro método utilizado para isso é a destilação fracionada, que se baseia na diferença das faixas das temperaturas de ebulição das frações do petróleo. PETRÓLEO - REFINO • Refino do petróleo: • A primeira etapa do refino, consiste na destilação fracionada que é feita na Unidade de Destilação Atmosférica, por onde passa todo o óleo cru a ser refinado. O óleo pré-aquecido penetra na coluna ou torre de fracionamento que possui uma série de pratos. O petróleo aquecido sobe pela coluna e à medida que vai passando pelos pratos sofre condensação, separando-se em diversas frações. PETRÓLEO - REFINO PETRÓLEO - REFINO Esquema dos processos para obtenção dos derivados do petróleo: • O próximo processo de refino do petróleo é a destilação a vácuo. A diferença que ocorre dessa destilação para a anterior é somente que as frações obtidas são submetidas a uma pressão inferior à da atmosfera em uma torre de fracionamento. Isso faz com que frações mais pesadas entrem em ebulição em temperaturas mais baixas que o seu ponto de ebulição e, desse modo, evita- se que suas moléculas de cadeias mais longas quebrem- se. PRODUTOS • O gás, uma das frações mais importantes obtidas na destilação, é composto das substâncias com ponto de ebulição entre –165° C e 30° C, como o metano, o etano, o propano e o butano. • O éter de petróleo tem ponto de ebulição entre 30° C e 90° C e é formado por cadeias de cinco a sete carbonos. • A gasolina, um dos subprodutos mais conhecidos, tem ponto de ebulição entre 30° C e 200° C, é formada de uma mistura de hidrocarbonetos que possuem de cinco a 12 átomos de carbono. PRODUTOS • Para obter querosene, o ponto de ebulição fica entre 175° C e 275° C. • Óleos mais pesados, com cadeias carbonadas de 15 a 18 carbonos, apresentam uma temperatura de ebulição entre 175° C e 400° C. • As ceras, sólidas na temperatura ambiente, entram em ebulição em torno de 350° C. • No final do processo, resta o alcatrão, o resíduo sólido. PETRÓLEO - REFINO PETRÓLEO - REFINO • Craqueamento ou pirólise (cracking) : • Como a produção de petróleo não crescia no mesmo ritmo do mercado consumidor, foram realizados estudos no sentido de melhor aproveitamento dos resíduos, levando a indústria ao craqueamento térmico. Moléculas de C14 a C16 são aquecidas na presença de catalisadores (alumina Al2O3) e sofrem decomposição térmica, produzindo mais gasolina* (faixa de C6H14 aC10H22 ). * A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos da série dos alcanos ou parafinas, cuja composição química varia de acordo com a destilação fracionada adotada pela refinaria. A mistura pode ser de : C6H14 a C10 H22 C6H14a C12 H26 • Costuma-se representar a gasolina pela fórmula: C8H18 (média entre os componentes da mistura). PETRÓLEO - REFINO • Alquilação : • Moléculas pequenas de alcanos e alcenos (resultantes do craqueamento) se juntam, originando moléculas maiores, produzindo mais gasolina (processo inverso do craqueamento). C4H10 + C4H8 - ------> C8H18 C3H8+ C3H6 -------> C6H14 8. Índice de octanagem: • - gasolina de baixa octanagem (não resiste à compressão) sofre combustão prematura, pela simples compressão. • - gasolina de alta octanagem (resiste à compresão) sofre combustão diante de uma faísca produzida pela vela do motor. • Teste de Laboratório Gasolina constituída apenas de " n.heptano " = índice de octanagem = zero. Gasolina constituída apenas de " isoctano " = índice de octanagem = 100 . • OBS.: Quando uma gasolina é referida como sendo de 70 octanos, significa que ela oferece uma resistência à compressão equivalente a uma mistura de: 30% de n.heptano + 70% de isoctano (testada em laboratório*) PETRÓLEO - REFINO • TESTE DE LABORATÓRIO Gasolina de 40 octanos: 60% de n.heptano + 40% de isoctano. Gasolina de 80 octanos: 20% de n.heptano + 80% de isoctano. Obs.: quanto mais alto o índice de octanos, maior a resistência que a gasolina oferece à compressão.. A qualidade da gasolina é melhorada pela adição de substâncias denominadas "anti-detonantes". • O Brasil já utilizou o tetraetil-chumbo (chumbo-tetraetila) Pb(C2H 5)4 para melhorar a qualidade da gasolina. Atualmente, a gasolina é misturada com álcool etílico (etanolou álcool comum), o que melhora sua resistência à compressão. • O tetraetil-chumbo foi substituído por ser nocivo ao meio ambiente (emitia vapores de chumbo na atmosfera e o chumbo é altamento tóxico). DERIVADOS DO PETRÓLEO • Derivados do petróleo • • Gás liqüefeito de petróleo (GLP) - consiste de uma fração composta por propano e butano, sendo armazenado em botijões e utilizado como gás de cozinha. DERIVADOS DO PETRÓLEO • • Gasolina - é um dos produtos de maior importância do petróleo, sendo um líquido inflamável e volátil. Consiste de uma mistura de isômeros de hidrocarbonetos de C5 a C9, obtida primeiramente por destilação e por outros rocessos nas refinarias. DERIVADOS DO PETRÓLEO • • Querosene - é uma fração intermediária entre a gasolina e o óleo diesel. Esse derivado é obtido da destilação fracionada do petróleo in natura, com ponto de ebulição variando de 150 °C a 300 °C. O querosene não é mais o principal produto de utilização industrial, mas é largamente utilizado como combustível de turbinas de avião a jato, tendo ainda aplicações como solvente. Tem como característica produzir queima isenta de odor e fumaça. DERIVADOS DO PETRÓLEO • Óleo diesel - é um combustível empregado em motores diesel. É um líquido mais viscoso que a gasolina, possuindo fluorescência azul. Sua característica primordial é a viscosidade, considerando que, através dessa propriedade, é garantida a lubrificação.É comum a presença de compostos de enxofre no óleo diesel, cuja combustão dá origem a óxido e ácidos corrosivos e nocivos aos seres vivos, que geram a chuva ácida. Pré-Sal : O que é o pré-sal? • O termo pré-sal refere-se a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de grande parte do litoral brasileiro, com potencial para a geração e acúmulo de petróleo. Convencionou-se chamar de pré-sal porque forma um intervalo de rochas que se estende por baixo de uma extensa camada de sal, que em certas áreas da costa atinge espessuras de até 2.000m. O termo pré é utilizado porque, ao longo do tempo, essas rochas foram sendo depositadas antes da camada de sal. A profundidade total dessas rochas, que é a distância entre a superfície do mar e os reservatórios de petróleo abaixo da camada de sal, pode chegar a mais de 7 mil metros. • As maiores descobertas de petróleo, no Brasil, foram feitas recentemente pela Petrobras na camada pré-sal localizada entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, onde se encontrou grandes volumes de óleo leve. Na Bacia de Santos, por exemplo, o óleo já identificado no pré-saltem uma densidade de 28,5º API, baixa acidez e baixo teor de enxofre. São características de um petróleo de alta qualidade e maior valor de mercado. 1. Quais as principais características do Petróleo? • Líquido viscoso - substância oleosa • Inflamável • Menos denso que a água Cheiro característico • Incolor ou castanho claro até o preto, passando por verde e marrom (castanho). • Constituição: Hidrocarbonetos (hidrogênio+carbono) 2. Quais as teorias de origem do Petróleo? Teorias origem: - Inorgânica: produzido no interior da Terra pela ação da elevada temperatura e pressão sobre os minerais. - Vegetal: Materiais vegetais cobertos com materias impermeáveis, fermentação e deterioração; - Animais Marinhos: Animais que na ausência de ar transformaram-se em petróleo. 3. Qual a teoria de origem do Petróleo mais aceita? • Teoria mais aceita: Origem orgânica • Origem: Matéria orgânica, animal e vegetal (principalmente algas), soterrada por sedimentos caídos no fundo de antigos mares ou lagos, em condições de ausência de oxigênio que se ali existisse, poderia destruí- los por oxidação. A matéria orgânica desses tecidos passou por modificações, graças à temperatura e à pressão causada pelo soterramento prolongado, de modo que restam o carbono e o hidrogênio, que, sob condições adequadas, combinaram-se para formar o petróleo ou gás. 4. Em quais estados físicos o petróleo pode ser encontrado? • Ele pode ocorrer nos estados: • Sólido – Asfalto • Líquido – Óleo cru • Gasoso – Gás natural 5. Explique os requisitos para a formação do petróleo • Matéria orgânica - Rocha geradora; • Temperatura e tempo suficientes para que ocorra a maturação e geração; • Rochas porosas e permeáveis; • Estrutura de migração entre a rocha geradora e reservatório; • Rocha Reservatório; • Petróleo, água e gás em movimento ou com Petróleo, capacidade móvel para ocupar os poros. • Estrutura que promova a acumulação (armadilha) – Rochas permeáveis e capeadora.; • Rocha selante; 6. Qual é a composição química do petróleo? • Carbono (C) + Hidrogênio (H) sobre a forma de hidrocarbonetos • Composição percentual aproximada: - Carbono 81 a 88% - Hidrogênio 10 a 14% - Oxigênio 0,01 a 1,2% - Nitrogênio 0,00 a 1,7% - Enxofre 0,01 a 5% 7. Quais as finalidades do Refino de petróleo ? • Missão do Refino: • - Produção de combustíveis • - Produção de matérias primas petroquímicas • - Produção de óleos básicos e parafinas 8. Como são divididos os processos de Refino? • Processos de Refino: • - Separação : Natureza Física – quebrar as frações pesadas do petróleo em frações básicas • - Conversão : Alterar a composição química de uma fração para melhoria de qualidade • - Tratamento : Eliminar impurezas presentes nas frações 9. Quais os principais produtos do petróleo? 9. Quais os principais produtos do petróleo? LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL Professora: Lucila Teixeira e-mail: lucila_maria@hotmail.com Bases Lubrificantes • Principais constituintes dos lubrificantes; • Originadas do Petróleo; • São combinadas com aditivos especiais que lhes conferem propriedades físicas ou químicas adicionais. Bases Lubrificantes • São obtidas: - Do refino do petróleo cru : Óleos Básicos Mineirais; - Da síntese de compostos relativamente puros com propriedades adequadas para o uso como lubrificantes: Bases Sintéticas. Oléos Básicos Minerais • Mais comuns para emprego em lubrificação; • São obtidos do petróleo; • Propriedades relacionam-se à natureza do óleo que lhes deu origem e o processo de refinação empregado; • Petróleo : hidrocarbonetos líquidos + sólidos + gasosos; • Série de hidrocarbonetos: relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio Séries de Hidrocarbonetos •Série parafínica •Série naftênica •Olefinas •Aromáticos Série Parafínica (Alcanos) CnH2n+2 Série Naftênica (Cicloparafinas) CnH2n Olefinas (gerador de óleo) CnH2n-2 Propileno Aromáticos CnH2n-6 Benzeno Aromáticos CnH2n-6 Tolueno Bases Lubrificantes • Petróleos de Base Parafínica não contém asfalto; • Petróleos de Base Asfáltica – Hidrocarbonetos naftênicos- não apresentam parafina; • Base Mista = Asfalto e Parafina (parafínicos+naftênicos+aromáticos) Lubrificantes • O petróleo é submetido à destilação primária inicial ou topeamento : remoção por destilação das frações mais leves; • A seguir é feita a destilação a vácuo, separando as diversas frações; • https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y • https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo • A fração de óleos lubrificantes é submetida a tratamentos subsequentes (acabamento , remoção física ou química de impurezas). https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Yhttps://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo Processos de Refino • Melhorar às propriedades físico-químicas fundamentais ao óleo lubrificante; • Extração de aromáticos com solvente : elevação do ìndice de viscosidade e melhoria da estabilidade a oxidação; • Desparafinação com solvente: redução do ponto de fluidez, melhora o escoamento a baixas temperaturas; • Hidroacabamento: redução ou remoção de compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio, melhora estabilidade a oxidação e clareamento do produto final; (vídeo) Oléos Básicos Minerais • Mais comuns para emprego em lubrificação; • Obtidos do petróleo; • Propriedades: n atureza do óleo cru e processo de refinação; • Petróleo - hidrocarbonetos líquidos, sólidos e gasosos ; • Série de hidrocarbonetos: relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio. Oléos Básicos Mineirais • Óleos aromáticos não são adequados para fins de lubrificação; • Podem ser classificados de acordo com sua origem em naftênicos e parafínicos; Características Parafínicos Naftênicos Ponto de Fuidez Alto Baixo Índice de Viscosidade (IV) Alto Baixo Resistência á Oxidação Grande Pequena Oleosidade Pequena Grande Resíduo de Carbono Grande Pequeno Emulsibilidade Pequena Grande Bases Sintéticas • Necessidades industriais e militares de lubrificantes aptos a suportar condições mais severas conduziram ao desenvolvimento dos produtos sintéticos (obtidos por síntese química); • Projetos de equipamentos, menores e mais severos; • Conceitos de manutenção – funcionamento ininterrupto e a vida útil do equipamento e do óleo; • Aumento dos custos operacionais de inatividade e de mão de obra; • Necessidade do aumento de produção com mesmo projeto de máquina. Bases Sintéticas - Vantagens • Alta resistência a temperaturas extremas e suas variações; • Melhor resistência a oxidação; • Estabilidade química; • Maior vida útil – Redução de descarte; • Porém o preço é mais elevado – análise do custo x benefício. Principais Óleos Sintéticos • Oligômeros de Olefina • Ésteres de Ácidos Dibásicos • Ésteres de Organofosfatos • Ésteres de Silicatos • Silicones • Compostos de Ésteres de Poliol • Polibutenos • Poliglicóis • Alquilados Aromáticos Óleos Básicos não Convencionais • Óleos obtidos por processo de refino especiais de derivados do petróleo ou pela utilização de síntese a partir do gás natural. • Dois tipos: Óleos de Alto (HVI) ou Altíssimo Ìndice de Viscosidade (VHVI) – High ou Very High Viscosity Index • São refinados de petróleo que recebe tratamento severo com hidrogênio – aumento do índice de viscosidade. O processo é dividido em três fases. Óleos Básicos - Classificação • API (American Petroleum Institute) – EUA • ATIEL (Association Technique de L´Industrie Europeanne des Lubrifiants) – Europa • Sistema de classificação para padronização • Parâmetros: Teor de Enxofre, teor de saturados e índice de viscosidade. • São dividios em GRUPOS • Catogorias não oficiais – aumentar índice de viscosidade- Grupos “+ (plus)” Lubrificantes • “Qualquer fluído pode funcionar como um lubrificante, ao menos, teoricamente.” Óleos Lubrificantes - Avaliação • Qualidade: aplicação e avaliação de seu desempenho em serviço. • Desempenho - Composição química - Petróleo bruto - Refino dos aditivos - Balanceamento da formulação Aditivos em Lubrificantes • Aditivos: “São compostos químicos que, adicionados aos óleos básicos, reforçam algumas de suas qualidades ou lhes cedem novas ou eliminam propriedades indesejáveis” . Aditivos em Lubrificantes • Estabilidade de um lubrificante é afetada pelo ambiente no qual está operando – fatores externos que influenciam diretamente o desempenho do óleo e limitam a vida útil do lubrificante : - Temperatura - Promotores de oxidação - Contaminação com água - Fragmentos de combustível - Ácidos corrosivos Aditivos em Lubrificantes • Grupos • 1) Modificam certas características físicas com o ponto de fluidez, espuma e índice de viscosidade. • 2) Aqueles cujo o efeito final é de natureza química tais como inibidores de oxidação, detergentes, agentes EP e outros. Tipos de Aditivos • Detergentes • Detergentes Alcalinos • Dispersantes • Antioxidantes • Passivadores de Metais • Agentes Antidesgaste • Agentes de Extrema Pressão • Abaixadores do Ponto de Fluidez • Melhoradores de I.V • Anticorrosivos Tipos de Aditivos • Antiferrugem • Antiespumante • Modificadores de fricção • Agentes de Adesividade • Emulsificantes • Demulsificantes • Biocidas • Corantes • Aromatizantes • Antimanchas • Agentes de Oleosidade Tipos de Aditivos - Detergentes • Moléculas com uma longa cadeia de hidrocarbonetos (“cauda”) - com a finalidade de solubilizar o composto na base fluída e um grupamento polar (“cabeça”), que é atraída para as partículas contaminantes no lubrificante. • Quatro famílias: - Sulfonatos - Fosfonatos e/ou Tiofosfonato - Fenatos - Salicilatos alcoil-substituídos Tipos de Aditivos – Detergentes Alcalinos • São os mesmos dos aditivos detergentes; • Fenatos básicos – compostos de bário ou cálcio – potencial de neutralização de ácidos formados no processo de uso do lubrificante; • Fosfonatos e tiofosfonatos foram abandonados para uso em lubrificante; • Alcalinos a base de sulfonatos e salicilatos são bastante efetivos – neutralizam os ácidos formados e úteis na dispersão dos contaminantes; Tipos de Aditivos - Dispersantes • Também chamados de detergentes sem cinzas; • Não metálicos; • Existência de um grupamento polar associado a uma cadeia de hidrocarbonetos de peso molecular alto. Tipos de Aditivos - Dispersantes • Funções - Atua como dispersante evitando que os produtos de oxidação do óleo e outros compostos insolúveis se depositem nas superfícies metálicas; - Atua como detergente, removendo os depósitos - Atua em reação química, visando eliminar a formação de material insolúvel no óleo; - Atua como neutralizante dos produtos de óxidação ácida Tipos de Aditivos – Antioxidantes e Passivadores de Metais • Oxidação se correlaciona fundamentalmente com a formação de peróxidos orgânicos. Estes são os principais produtos de oxidação que se decompõe para formar novos radicais provocando assim, reações em cadeia • O grau de oxidação é função da temperatura, tempo de exposição, catalisador, contato com o ar e as próprias características intrínsecas do lubrificante Tipos de Aditivos – Antioxidantes e Passivadores de Metais • Atuam de duas formas: • Antioxidantes primários – eliminar os radicais orgânicos; • Antioxidantes secundários – decompõe os peróxidos formados. Tipos de Aditivos – Passivadores de Metal • A reação de oxidação pode ser acelerada ou até mesmo provocada quando se tem a presença de íons metálicos tais como: Cobre, Ferro, Cromo, Titânio, Manganês, Cobalto, etc, com consequente alteração da cor do produto. • Para se combater os efeitos das atividades dos íons metálicos, utilizam-se os aditivos chamados de Passivadoresde Metal que atuam em sinergia com os antioxidantes com mecanismos similares, formando uma película inativa protetora sobre as superfícies metálicas. • Mistura antioxidante primário e secundário com passivador = aumenta eficácia destes aditivos Tipos de Aditivos – Agentes Antidesgaste • Estudo do atrito e o desgaste envolvido quando duas superfícies metálicas móveis entram em contato – um dos estudos mais desenvolvidos (Tribologia); • Para o desenvolvimento de aditivos eficazes contra o desgaste, precisa-se conhecer detalhadamente, os fatores que geram o desgaste, que provocam consequentemente perda de material; • O contato metal com metal pode ser previnido adicionando-se compostos que formam um filme protetor entre as superfícies, tanto por adsorção física como por reação química. Tipos de Aditivos – Agentes Antidesgaste • Aditivos Antidesgastes (sigla AW-inglês) atuam na adsorção preferencial de compostos do tipo polar sobre as superfícies metálicas, formando um filme monomolecular fortemente aderido ao metal, que evita o contato entre as partes em movimento; • O composto químico mais utilizado para a finalidade antidesgaste tem sido a familia do Ditiofosfato de zinco (Aquil e Aril), que é particularmente eficaz para reproduzir o desgaste em mecanismos do trem de válvulas. Tipos de Aditivos – Agentes Antidesgaste • São excelentes na decomposição de peróxidos e altamente termoestáveis, são amplamente utilizados também como antioxidantes e protetores contra a corrosão; • Outros aditivos também eficientes são so que contém fósforo, enxofre ou a combinação destes elementos. Tipos de Aditivos – Agentes Antidesgaste • Desvantagens: • O Ditiofosfato de zinco, além da cinza proveniente da possível queima do lubrificante no motor, possui elementos como zinco, fósforo e enxofre que afetam desfavoravelmente o sistema de catalisadores utilizados nos veículos para atender à legislação de emissões veiculares e as classificações mais modernas de lubrificantes já incluem sérias restrições a esses elementos. Tipos de Aditivos – Extrema Pressão • Um dos mais interessantes campos de pesquisa e aplicação de aditivos ; • Utilizados na lubrificação limítrife extrema; • Indiscutíveis vantagens mecânicas , severas exigências de lubrificação pelas elevadas cargas e velocidades de deslizamento com altas temperaturas de atrito envolvidas. Tipos de Aditivos – Extrema Pressão • São compostos orgânicos dos tipos: • 1) Contendo oxigênio (condições suaves) • 2) Contendo enxofre ou combinações enxofre+oxigênio • 3) Contendo cloro – utilização evitada por razões ambientais e de saúde • 4) Contendo cloro e enxofre ou misturados ou misturas de compostos de cloro e compostos de enxofre • 5) Contendo fósforo – polimento • 6) Contendo chumbo – totalmente banidos devido as propriedades cancerigênas do chumbo Métodos de teste para Lubrificantes EP • Carga progressivamente cresente en um sistema lubrificado – sistema de engrenagens, a película de óleo torna-se prograssivamente mais fina; • Desgaste abrasivo cresce e como a carga é aumentada cada vez mais, atinge-se um ponto onde há junção (solda) de porções das duas superfícies, seguida de um arrancamento de partículas de metal relativamente grandes; • Este tipo de falha é chamado de : Gripamento, empenamento, agarro de metal ou deformação Métodos de teste para Lubrificantes EP • A lubrificação de extrema pressão envolve um ataque químico sobre as superfícies onde, como resultado da elevada pressão, alta velocidade de deslizamento e uma rápida geração de calor local, a temperatura assume valores significativos; • A formação dos produtos de reação evita o gripamento das partes em movimento e pode reduzir o atrito. Como as temperaturas são elevadas (500oC ou mais) essas reações são rápidas; • A reação processa-se entre um ingrediente do lubrificante e o metal; • O desempenho do lubrificante depende da composição do metal nas superfícies de contato, da composição do óleo e das condições às quais é sujeito. Outros aditivos • Aditivos empregados na formulação de óleos para motor e óleos lubrificantes em geral; • Melhoradores de índice de viscosidade (V.I improvers); • Inibidores de corrosão; • Redutores de ponto de fluidez (pour point depressants). Outros Aditivos – Melhoradores do Índice de Viscosidade (V.I improvers) • Modificam as propriedades reológicas do óleo básico melhorando suas características de viscosidade em relação à temperatura ou seja, seu ìndice de viscosidade (IV). Outros Aditivos – Inibidores de Corrosão • Anticorrosivos protegem superfícies metálicas não ferrosas; • São utilizados antiferruginosos ou inibidores de ferrugem; • Proteção devido a ataques de ácidos e oxigênio; • Velocidade de ataque aumenta na presença de água e impurezes polares, encontradas em motores a combustão; • Proporcionam uma barreira entre a superfície metálica e os elementos de ataque; • Detergentes básicos. Outros Aditivos – Abaixadores do Ponto de Fluidez • Evitam o congelamento do óleo a baixas temperaturas. • O congelamento se deve a cristalização de parafinas presentes nas frações de óleo mineral. Pela formação de uma película protetora na superfície dos cristais de parafina, eles alteram o tamanho do cristal, inibindo o crescimento lateral do cristal mantendo o óleo em estado líquido. • Bons aditivos deste grupo podem abaixar o ponto de fluidez en até 40oC. Mistura • A presença balanceada dos compostos químicos é um fator essencial; • Vários aditivos atendendo a várias características; • Somente um aditivo para cada característica; • Cada composto químico adicionado para uma qualidade pode interferir com outras; • Aditivos combinados podem apresentar um efeito final maior ou menor do que a soma das ações individuais; • Sinergismo e antisinergismo. Mistura • Escolha depende: • Proporcionar o desempenho desejado; • Menor custo; • Pesquisa; • Testes de Campo. São elaboradas em uma unidade industrial chamada de Planta de Mistura e Envazamento; Consiste em homogenizar os componentes. Aditivos utilizados em Óleos Automotivos Espécie Dosagem (%) Detergentes 2-10 Antioxidantes e inibidores de corrosão 0,4 – 2 Melhorador do índice de viscosidade 0,5 – 10 Redutores do ponto de fluidez 0,1 -1 Agentes EP 5-10 Antiespumantes 0,0002 – 0,08 Antiferrugem 0,1 – 1 Agente controlador de odor 0,001 – 0,005 Agente de oleosidde 0,1 Desenvolvimento de um novo Lubrificante • Teste de motor – desempenho do lubrificante sob severas condições de operação; • Testes em dinâmometro – desempenho sob específicas condições de operação; • Testes de campo – desempenho sob condições normais de operação; Desenvolvimento de um novo óleo Automotivo • Experiência de testes de lubrificantes com diferentes componentes; • Análises em laboratório para verificar parâmetros-chaves; • Testes de bancada para avaliar diferentes formulações. Formulação de óleos para Motor à Gasolina • Mistura balanceada de aditivos composta de: • Dispersante sem cinzas; • Detergentes inibidores contendo metal; • Agentes antidesgaste; • Antioxidantes. • Fornecem excelente inibição, estabilidade térmica e oxidativa e desempenho antidesgaste em óleos básicos adequados. Formulação de óleos para Motor à Diesel • Mistura balanceada para atender à exigências específicas do lubrificante • Dispersante; • Detergente Metálico; • Dialquil ditiofosfato de zinco. • Se necessários: • Antioxidantes; • Inibidores de ferrugem; • Redutores do ponto de fluidez; • Modificadores de viscosidade; • Antiespumanete; • Modificadores de fricção.LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL Professora: Lucila Teixeira e-mail: lucila_maria@hotmail.com 1. O que são bases lubrificantes e como elas são obtidas? • Principais constituintes dos lubrificantes; • Originadas do Petróleo; • São obtidas: - Do refino do petróleo cru : Óleos Básicos Mineirais; - Da síntese de compostos relativamente puros com propriedades adequadas para o uso como lubrificantes: Bases Sintéticas. 2. Quais as características dos oléos básicos minerais? • Mais comuns para emprego em lubrificação; • São obtidos do petróleo; • Propriedades relacionam-se à natureza do óleo que lhes deu origem e o processo de refinação empregado; • Petróleo : hidrocarbonetos líquidos + sólidos + gasosos; • Série de hidrocarbonetos: relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio 3. Quais as séries de Hidrocarbonetos? •Série parafínica •Série naftênica •Olefinas •Aromáticos 4. Cite algumas vantagens das bases sintéticas: • Alta resistência a temperaturas extremas e suas variações; • Melhor resistência a oxidação; • Estabilidade química; • Maior vida útil – Redução de descarte; • Porém o preço é mais elevado – análise do custo x benefício. 5. O que são óleos básicos não convencionais? • Óleos obtidos por processo de refino especiais de derivados do petróleo ou pela utilização de síntese a partir do gás natural. • Dois tipos: Óleos de Alto (HVI) ou Altíssimo Ìndice de Viscosidade (VHVI) – High ou Very High Viscosity Index • São refinados de petróleo que recebe tratamento severo com hidrogênio – aumento do índice de viscosidade. O processo é dividido em três fases. 6. Com é feita a avaliação de qualidade e desempenho de óleos lubrificantes? • Qualidade: aplicação e avaliação de seu desempenho em serviço. • Desempenho - Composição química - Petróleo bruto - Refino dos aditivos - Balanceamento da formulação 7. O que são aditivos em lubrificantes? • Aditivos: “São compostos químicos que, adicionados aos óleos básicos, reforçam algumas de suas qualidades ou lhes cedem novas ou eliminam propriedades indesejáveis” . 8. Qual a finalidade de aditivos detergentes? • Moléculas com uma longa cadeia de hidrocarbonetos (“cauda”) - com a finalidade de solubilizar o composto na base fluída e um grupamento polar (“cabeça”), que é atraída para as partículas contaminantes no lubrificante. 9. Qual a finalidade de aditivos detergentes alcalinos? • São os mesmos dos aditivos detergentes; • Potencial de neutralização de ácidos formados no processo de uso do lubrificante; • Neutralizam os ácidos formados e úteis na dispersão dos contaminantes. 10. Qual a finalidade de aditivos dispersantes? • Também chamados de detergentes sem cinzas; • Não metálicos; • Funções : - Atua como dispersante evitando que os produtos de oxidação do óleo e outros compostos insolúveis se depositem nas superfícies metálicas; - Atua como detergente, removendo os depósitos - Atua em reação química, visando eliminar a formação de material insolúvel no óleo; - Atua como neutralizante dos produtos de óxidação ácida 11. O que são antioxidantes e passivadores de metais? • Oxidação é decorrente da formação de peróxidos orgânicos que se decompõe para formar novos radicais provocando reações em cadeia • O grau de oxidação é função da temperatura, tempo de exposição, catalisador, contato com o ar e as próprias características intrínsecas do lubrificante • Atuam de duas formas: • Antioxidantes primários – eliminar os radicais orgânicos; • Antioxidantes secundários – decompõe os peróxidos formados. 12. O que são passivadores de metal? • A reação de oxidação pode ser acelerada ou até mesmo provocada quando se tem a presença de íons metálicos tais como: Cobre, Ferro, Cromo, Titânio, Manganês, Cobalto, etc. • Para se combater os efeitos das atividades dos íons metálicos, utilizam-se os aditivos chamados de Passivadores de Metal que atuam em sinergia com os antioxidantes com mecanismos similares, formando uma película inativa protetora sobre as superfícies metálicas. • Mistura antioxidante primário e secundário com passivador = aumenta eficácia destes aditivos 13. Como funcionam os aditivos antidesgaste? • Formam um filme protetor entre as superfícies, tanto por adsorção física como por reação química. • Aditivos Antidesgastes (sigla AW-inglês) atuam na adsorção preferencial de compostos do tipo polar sobre as superfícies metálicas, formando um filme monomolecular fortemente aderido ao metal, que evita o contato entre as partes em movimento; 14. O que são aditivos de extrema pressão? • Utilizados na lubrificação limítrife extrema; • Indiscutíveis vantagens mecânicas , severas exigências de lubrificação pelas elevadas cargas e velocidades de deslizamento com altas temperaturas de atrito envolvidas. 15. O que são Melhoradores do Índice de Viscosidade? • Modificam as propriedades reológicas do óleo básico melhorando suas características de viscosidade em relação à temperatura ou seja, seu ìndice de viscosidade (IV). 16. O que são inibidores de corrosão? • Anticorrosivos protegem superfícies metálicas não ferrosas; • São utilizados antiferruginosos ou inibidores de ferrugem; • Proteção devido a ataques de ácidos e oxigênio; • Proporcionam uma barreira entre a superfície metálica e os elementos de ataque; • Detergentes básicos. 17. O que são abaixadores do Ponto de Fluidez? • Evitam o congelamento do óleo a baixas temperaturas. • O congelamento se deve a cristalização de parafinas presentes nas frações de óleo mineral. Pela formação de uma película protetora na superfície dos cristais de parafina, eles alteram o tamanho do cristal, inibindo o crescimento lateral do cristal mantendo o óleo em estado líquido. • Bons aditivos deste grupo podem abaixar o ponto de fluidez en até 40oC. LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL Professora: Lucila Teixeira e-mail: lucila_maria@hotmail.com Bases Lubrificantes • Principais constituintes dos lubrificantes; • Originadas do Petróleo; • São combinadas com aditivos especiais que lhes conferem propriedades físicas ou químicas adicionais. Bases Lubrificantes • São obtidas: - Do refino do petróleo cru : Óleos Básicos Mineirais; - Da síntese de compostos relativamente puros com propriedades adequadas para o uso como lubrificantes: Bases Sintéticas. Oléos Básicos Minerais • Mais comuns para emprego em lubrificação; • São obtidos do petróleo; • Propriedades relacionam-se à natureza do óleo que lhes deu origem e o processo de refinação empregado; • Petróleo : hidrocarbonetos líquidos + sólidos + gasosos; • Série de hidrocarbonetos: relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio Séries de Hidrocarbonetos •Série parafínica •Série naftênica •Olefinas •Aromáticos Série Parafínica (Alcanos) CnH2n+2 Série Naftênica (Cicloparafinas) CnH2n Olefinas (gerador de óleo) CnH2n-2 Propileno Aromáticos CnH2n-6 Benzeno Aromáticos CnH2n-6 Tolueno Bases Lubrificantes • Petróleos de Base Parafínica não contém asfalto; • Petróleos de Base Asfáltica – Hidrocarbonetos naftênicos- não apresentam parafina; • Base Mista = Asfalto e Parafina (parafínicos+naftênicos+aromáticos) Lubrificantes • O petróleo é submetido à destilação primária inicial ou topeamento : remoção por destilação das frações mais leves; • A seguir é feita a destilação a vácuo, separando as diversas frações; • https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y • https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo • A fração de óleos lubrificantes é submetida a tratamentos subsequentes(acabamento , remoção física ou química de impurezas). https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=VQ-x5LOsE6Y https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo https://www.youtube.com/watch?v=WIjYK4xTEKo Processos de Refino • Melhorar às propriedades físico-químicas fundamentais ao óleo lubrificante; • Extração de aromáticos com solvente : elevação do ìndice de viscosidade e melhoria da estabilidade a oxidação; • Desparafinação com solvente: redução do ponto de fluidez, melhora o escoamento a baixas temperaturas; • Hidroacabamento: redução ou remoção de compostos de enxofre, nitrogênio e oxigênio, melhora estabilidade a oxidação e clareamento do produto final; (vídeo) Oléos Básicos Minerais • Mais comuns para emprego em lubrificação; • Obtidos do petróleo; • Propriedades: n atureza do óleo cru e processo de refinação; • Petróleo - hidrocarbonetos líquidos, sólidos e gasosos ; • Série de hidrocarbonetos: relação numérica entre átomos de carbono e hidrogênio. Oléos Básicos Mineirais • Óleos aromáticos não são adequados para fins de lubrificação; • Podem ser classificados de acordo com sua origem em naftênicos e parafínicos; Características Parafínicos Naftênicos Ponto de Fuidez Alto Baixo Índice de Viscosidade (IV) Alto Baixo Resistência á Oxidação Grande Pequena Oleosidade Pequena Grande Resíduo de Carbono Grande Pequeno Emulsibilidade Pequena Grande Bases Sintéticas • Necessidades industriais e militares de lubrificantes aptos a suportar condições mais severas conduziram ao desenvolvimento dos produtos sintéticos (obtidos por síntese química); • Projetos de equipamentos, menores e mais severos; • Conceitos de manutenção – funcionamento ininterrupto e a vida útil do equipamento e do óleo; • Aumento dos custos operacionais de inatividade e de mão de obra; • Necessidade do aumento de produção com mesmo projeto de máquina. Bases Sintéticas - Vantagens • Alta resistência a temperaturas extremas e suas variações; • Melhor resistência a oxidação; • Estabilidade química; • Maior vida útil – Redução de descarte; • Porém o preço é mais elevado – análise do custo x benefício. Principais Óleos Sintéticos • Oligômeros de Olefina • Ésteres de Ácidos Dibásicos • Ésteres de Organofosfatos • Ésteres de Silicatos • Silicones • Compostos de Ésteres de Poliol • Polibutenos • Poliglicóis • Alquilados Aromáticos Óleos Básicos não Convencionais • Óleos obtidos por processo de refino especiais de derivados do petróleo ou pela utilização de síntese a partir do gás natural. • Dois tipos: Óleos de Alto (HVI) ou Altíssimo Ìndice de Viscosidade (VHVI) – High ou Very High Viscosity Index • São refinados de petróleo que recebe tratamento severo com hidrogênio – aumento do índice de viscosidade. O processo é dividido em três fases. Óleos Básicos - Classificação • API (American Petroleum Institute) – EUA • ATIEL (Association Technique de L´Industrie Europeanne des Lubrifiants) – Europa • Sistema de classificação para padronização • Parâmetros: Teor de Enxofre, teor de saturados e índice de viscosidade. • São dividios em GRUPOS • Catogorias não oficiais – aumentar índice de viscosidade- Grupos “+ (plus)” Lubrificantes • “Qualquer fluído pode funcionar como um lubrificante, ao menos, teoricamente.” Óleos Lubrificantes - Avaliação • Qualidade: aplicação e avaliação de seu desempenho em serviço. • Desempenho - Composição química - Petróleo bruto - Refino dos aditivos - Balanceamento da formulação Aditivos em Lubrificantes • Aditivos: “São compostos químicos que, adicionados aos óleos básicos, reforçam algumas de suas qualidades ou lhes cedem novas ou eliminam propriedades indesejáveis” . Aditivos em Lubrificantes • Estabilidade de um lubrificante é afetada pelo ambiente no qual está operando – fatores externos que influenciam diretamente o desempenho do óleo e limitam a vida útil do lubrificante : - Temperatura - Promotores de oxidação - Contaminação com água - Fragmentos de combustível - Ácidos corrosivos Aditivos em Lubrificantes • Grupos • 1) Modificam certas características físicas com o ponto de fluidez, espuma e índice de viscosidade. • 2) Aqueles cujo o efeito final é de natureza química tais como inibidores de oxidação, detergentes, agentes EP e outros. Tipos de Aditivos • Detergentes • Detergentes Alcalinos • Dispersantes • Antioxidantes • Passivadores de Metais • Agentes Antidesgaste • Agentes de Extrema Pressão • Abaixadores do Ponto de Fluidez • Melhoradores de I.V • Anticorrosivos Tipos de Aditivos • Antiferrugem • Antiespumante • Modificadores de fricção • Agentes de Adesividade • Emulsificantes • Demulsificantes • Biocidas • Corantes • Aromatizantes • Antimanchas • Agentes de Oleosidade Tipos de Aditivos - Detergentes • Moléculas com uma longa cadeia de hidrocarbonetos (“cauda”) - com a finalidade de solubilizar o composto na base fluída e um grupamento polar (“cabeça”), que é atraída para as partículas contaminantes no lubrificante. • Quatro famílias: - Sulfonatos - Fosfonatos e/ou Tiofosfonato - Fenatos - Salicilatos alcoil-substituídos Tipos de Aditivos – Detergentes Alcalinos • São os mesmos dos aditivos detergentes; • Fenatos básicos – compostos de bário ou cálcio – potencial de neutralização de ácidos formados no processo de uso do lubrificante; • Fosfonatos e tiofosfonatos foram abandonados para uso em lubrificante; • Alcalinos a base de sulfonatos e salicilatos são bastante efetivos – neutralizam os ácidos formados e úteis na dispersão dos contaminantes; Tipos de Aditivos - Dispersantes • Também chamados de detergentes sem cinzas; • Não metálicos; • Existência de um grupamento polar associado a uma cadeia de hidrocarbonetos de peso molecular alto. Tipos de Aditivos - Dispersantes • Funções - Atua como dispersante evitando que os produtos de oxidação do óleo e outros compostos insolúveis se depositem nas superfícies metálicas; - Atua como detergente, removendo os depósitos - Atua em reação química, visando eliminar a formação de material insolúvel no óleo; - Atua como neutralizante dos produtos de óxidação ácida Tipos de Aditivos – Antioxidantes e Passivadores de Metais • Oxidação se correlaciona fundamentalmente com a formação de peróxidos orgânicos. Estes são os principais produtos de oxidação que se decompõe para formar novos radicais provocando assim, reações em cadeia • O grau de oxidação é função da temperatura, tempo de exposição, catalisador, contato com o ar e as próprias características intrínsecas do lubrificante Tipos de Aditivos – Antioxidantes e Passivadores de Metais • Atuam de duas formas: • Antioxidantes primários – eliminar os radicais orgânicos; •
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