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LONDRINA 2017 GABRIEL BRESSANIM PEREIRA PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL

GABRIEL BRESSANIM PEREIRA - repositorio.pgsskroton.com.br · características do funcionamento dos motores que utilizam esse combustível. Para tanto, foi abordado os processos e

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LONDRINA 2017

GABRIEL BRESSANIM PEREIRA

PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL

Cidade Ano

LONDRINA 2017

PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Orientador: Haustin Stelmastchuk Vieira

GABRIEL BRESSANIM PEREIRA

LONDRINA

2017

GABRIEL BRESSANIM PEREIRA

PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Aprovado em: __/__/____

BANCA EXAMINADORA

Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)

Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)

Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)

Este trabalho é dedicado primeiramente à Deus

por me possibilitar e capacitar para o seu

desenvolvimento, segundamente à família e

amigos que apoiaram e tornaram possível a

realização deste trabalho.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por possibilitar e permitir a conclusão de mais uma etapa.

À Faculdade Pitágoras de Londrina e sua composição de professores,

organizadores e todo corpo docente que auxiliaram e incentivaram durante o período

de graduação e desenvolvimento do trabalho.

E por último, à família e amigos que estiveram me apoiando no período de

graduação.

PEREIRA, Gabriel Bressanim. Problemas e benefícios envolvendo a filtração do combustível nos motores diesel. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017.

RESUMO Esta revisão de literatura evidencia a explicação dos problemas que o diesel contaminado pode causar nos motores e consumidores de Diesel. Foi-se revisado o funcionamento do motor diesel com intuito de entender como ocorre o processo de degradação e diminuição do desempenho, também aborda contaminantes do diesel, consequências dos contaminantes nos motores, processos de filtração do diesel e soluções. A fim de esclarecer como proceder com os problemas que envolvem o consumo do diesel contaminado, foi-se evidenciado a origem de tais contaminantes e soluções por meio de controle dos processos e filtração. O problema proposto foi solucionado através de unidades de filtrações que fazem a separação do óleo Diesel e seus contaminantes tanto durante o ciclo diesel do motor em si quanto durante os estágios em que o diesel é submetido, tais como, transporte, armazenamento, manuseio e abastecimento, que também geram contaminantes que prejudicam a eficiência do motor. Palavras-chave: Diesel; Bico injetor; Bomba injetora; Filtração; Motores Diesel.

PEREIRA, Gabriel Bressanim. Problemas e benefícios envolvendo a filtração do combustível nos motores diesel. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017.

ABSTRACT

This literature review provides an explanation of the problems that contaminated diesel can cause in diesel engines and consumers. It was revised the operation of the diesel engine in order to understand how the process of degradation and decrease of performance occurs, also it was approached diesel contaminants, consequences of the contaminants in the engines, diesel filtration processes and solutions. In order to clarify how to proceed with the problems involving the consumption of contaminated diesel, the origin of such contaminants and solutions was evidenced by means of process control and filtration. The proposed problem was solved through filtration units that separate the diesel oil and its contaminants both during the diesel cycle of the engine itself and during the stages in which the diesel is subjected, such as transport, storage, handling and supply , which also generate contaminants that impair engine efficiency. Key-words: Word Diesel; Injector nozzle; Injection pump; Filtration; Diesel Engines.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Quatro tempos/Bico injetor ..................................................................... 15

Figura 2 – Circuito de baixa pressão/ Derivação de alta pressão. ........................... 17

Figura 3 – Bomba de injeção em linha .................................................................... 18

Figura 4 – Bomba de injeção individual ................................................................... 18

Figura 5 – Bomba de injeção radial ......................................................................... 19

Figura 6 – Sistema John Deere ............................................................................... 19

Figura 7 – Bomba de injeção radial ......................................................................... 20

Figura 8 – Coletor comun ........................................................................................ 21

Figura 9 – Microorganismos no diesel ..................................................................... 28

Figura 10 – Biomassa no diesel .............................................................................. 28

Figura 11 – Diesel contaminado turvo ..................................................................... 30

Figura 12 – Esquema de um filtro e processo de filtração ....................................... 34

Figura 13 – Formação de depósitos em ponta de bico injetor. ................................ 35

Figura 14 – Formação de ferrugem em eixo de acionamento e garra do eixo de

acionamento de uma bomba rotativa de alta pressão. ............................................. 36

Figura 15 – Formação de depósitos em consequência do envelhecimento ............ 36

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.................................................................................................13

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................... 15

2.1 TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO............................................................ 16 2.2 ALIMENTAÇÃO.............................................................................................. 16 2.2.1 Bomba injetora................................................................................................ 17 2.2.2 Common Rail.................................................................................................. 20 2.3 COMBUSTÍVEL PARA MOTORES DIESEL.................................................. 22 2.4 QUALIDADE DO DIESEL............................................................................... 23 2.5 BIODIESEL..................................................................................................... 24

3 PROBLEMAS REFERENTE A CONTAMINANTES NOS COMBUSTÍVEIS . 26

3.1 CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA POR BACTÉRIAS E FUNGOS....................27 3.2 CONTAMINAÇÃO PELA ÁGUA......................................................................29 3.3 CONTAMINAÇÃO POR PARTÍCULAS SÓLIDAS..........................................30

4 SOLUÇÕES PARA OS CONTAMINANTES DO DIESEL (PROCESSO DE FILTRAÇÃO)..................................................................................................32

CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 37

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 38

13

1 INTRODUÇÃO

Os motores a ciclo Diesel possuem mecanismos que são sensíveis à

impurezas, tais como água e suspensões sólidas, que encontramos no combustível.

Essas impurezas são consideradas maléficas para o sistema, pois, conseguem

entupir bicos, enferrujar peças, diminuir a vida útil do equipamento, entre outros.

Em relação aos filtros também foi preciso a realização do estudo, tanto

estacionários quanto automotivos, sobre os seus respectivos modelos e

funcionamentos, como também os processos de filtração existentes no mercado.

Além disso, foi sintetizado os cuidados tomados com o combustível diesel desde sua

produção até seu armazenamento e distribuição. Desta forma, é importante ressaltar

características do funcionamento dos motores que utilizam esse combustível.

Para tanto, foi abordado os processos e procedimentos de filtração de diesel

tendo em foco a pesquisa sobre benefícios de um diesel devidamente filtrado e

consequências maiores para com os motores. Nos equipamentos a diesel, para que

haja o bom funcionamento é preciso atenção para o uso correto do combustível

dentro das tolerâncias aceitáveis pelo projeto do motor.

No contexto surge a preocupação que é como saber se o motor está sofrendo

a contaminações e esforços desnecessárias gerados pela água e impurezas

presentes no combustível mal filtrado, e como proceder?

O objetivo geral deste trabalho é abordar estudos de como é realizado a

filtração, armazenamento, transporte, utilização e cuidados em geral com o

combustível afim de preservar a integridade dos componentes do motor. Tendo isso

em vista, o projeto seguirá os objetivos específicos que serão abordados dentre os

capítulos do trabalho.

Explicar e descrever o funcionamento do motor diesel assim como a

abordagem das variáveis de combustíveis para um bom funcionamento.

14

Identificar e entender os problemas relacionados a contaminantes nos

combustíveis (armazenamento, produção, transporte, manuseio e filtração)

assim como suas soluções.

Conhecer as soluções para os contaminantes do diesel.

Para realizar os objetivos específicos citados, o trabalho foi realizado na

forma de revisão de literatura, com conteúdo de pesquisas feitas em sites,

fornecedores, fontes confiáveis, revistas técnicas, entre outros.

Este trabalho está organizado em três capítulos principais. No primeiro

capítulo apresenta-se o funcionamento do motor Diesel assim como as variáveis de

combustíveis para um bom funcionamento. No segundo capítulo identificará os

problemas relacionados aos contaminantes no combustível. No terceiro aborda-se o

conhecimento e as soluções para os processos de filtração e opções no mercado. E

por fim, apresenta-se a conclusão nas quais se estabelece as melhores opções e

como proceder em cada caso.

15

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.

Os motores que utilizam ciclo Diesel se enquadram na categoria de motores

alternativos de combustão interna, junto com o comumente chamado motor à

gasolina ou motor de ciclo Otto.

O motor diesel utiliza como combustível gasóleo e este é introduzido

pulverizado no interior da câmara de combustão na qual se encontra com ar com

elevada temperatura e pressão previamente comprimido pelo pistão.

Estes são responsáveis por transformar energia da combustão do

combustível em energia mecânica, sendo o bico injetor responsável por pulverizar o

combustível misturado com o comburente (ar) na câmara de combustão que

apresenta elevada pressão e temperatura atingindo assim o TAI (temperatura de

auto ignição) fazendo a mistura comburir, expandindo e proporcionando trabalho ao

pistão que transmite o movimento alternativo de sobe e desce para movimento de

rotação no virabrequim através da biela (JOSÉ OLIVEIRA PEÇA, 2012).

Das várias características especificas dos motores Diesel, a principal está na auto ignição do combustível sem o auxílio de vela de ignição. Nos motores Otto procura-se usar combustível com alta resistência à detonação, qualidade mensurável pela octanagem no caso da gasolina, pois esse fenômeno é prejudicial ao motor. Do Diesel se espera o oposto, que seja o mais fácil possível de detonar. (FELIPE HOFFMAN, 2016.).

Figura 1 – Quatro tempos/Bico injetor

Fonte: Marcos Coutinho (2016).

16

2.1 TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO DO DIESEL.

Sempre que se comprime o ar, aumenta-se a pressão e a temperatura.

Imagine que o motor comprime o ar na câmara de 15 a 17 vezes a uma grande

velocidade, é normal então atingir temperaturas na casa de 600 graus e pressões de

100 bars nos motores Diesel alimentados por turbinas na fase anterior a da

combustão (FELIPE HOFFMAN, 2016)

Tabela 1 – Temperatura de Auto ignição

Fonte: Felipe Hoffman (2016).

2.2 ALIMENTAÇÃO

Nos motores Diesel rápidos, utilizados em tratores agrícolas e caminhões, a

alimentação do combustível recebe o nome de Sistema de injeção.

Na atualidade os sistemas de injeção podem se subdividir em 2 tipos mais

comuns:

1- Bomba de injeção.

2- Common rail.

17

2.2.1.BOMBA INJETORA.

No sistema de injeção do motor Diesel pela bomba injetora, a bomba oferta

praticamente grande parte das funções que regulam a quantidade de Diesel e

pressão necessárias para os processos de forma totalmente mecânica,

disponibilizando ao motor o combustível através dos bicos injetores, que por sua vez

de forma também totalmente mecânica, sob ação de pressão, permite a passagem

de uma quantidade controlada de combustível no tempo correto em que o cilindro

precisar da alimentação (JULIO, 2008).

A FIGURA seguinte esquematiza os componentes de circuito de baixa

pressão assim como componentes da derivação de alta pressão.

Figura 2 – Circuito de baixa pressão/ Derivação de alta pressão.

Fonte: José Oliveira Peça (2012).

Existem dois tipos de bomba de injeção, a bomba de injeção individual no

qual cada cilindro apresenta sua bomba mas estas agrupadas em um mesmo local,

que recebe o nome de bomba de injeção em linha. Mas existem casos em que as

18

bombas de injeções não estão agrupadas, sendo estas individualizadas cada uma

com seu respectivo cilindro (JHDIESEL, 2012).

Figura 3 – Bomba de injeção em linha.

Fonte: Jhdiesel (2012).

A seguir um exemplo de uma bomba de injeção individual, no qual cada

bomba tem o seu respectivo cilindro, diferentemente da anterior (bomba de injeção

em linha).

Figura 4 – Bomba de injeção individual.

Fonte: José Oliveira (2013).

19

O outro tipo de bomba existente é a bomba de injeção radial (tipo distribuidor), se

caracteriza exteriormente por saídas de tubos de alta pressão, posicionados em

posições radiais na extremidade da bomba.

Figura 5 – Bomba de injeção radial.

Fonte: bosch-automotive (2011).

A seguir algumas imagens de sistema bomba de injeção -> linha de alta

pressão -> injetor.

Figura 6 – Sistema John Deere.

Legenda: Sistema de injeção do trator John Deere 4045 DRT

1-Injetor; 2-Filtro de combustível; 3-Duto de baixa pressão; 4-Bomba de alimentação (de membrana);

5- Bomba de injeção (tipo destribuidor); 6- Tubos de alta pressão; 7- Retorno de gasóleo ao depósito.

Fonte: Adaptado de John Deere 4045 DRT

20

Figura 7 – Bomba de injeção radial.

Fonte: Trator John Deere série 5020 (2005).

2.2.2. COMMON RAIL

Este sistema apresenta os componentes apresentados na figura seguinte:

uma bomba elétrica que impulsiona o combustível em baixa pressão (2bar), através

do filtro até à bomba de alta pressão (1600 bar). A bomba é comandada pela

unidade eletrônica de controle do sistema do motor Diesel (EDC- Eletronic Diesel

Control), que bombeia o combustível para o coletor comum (commom rail) que fica

mantido em constante pressão e de onde saem os tubos, cada tubo tem seu próprio

cilindro. O combustível é injetado nos cilindros através dos injetores eletrônicos

(JOSÉ OLIVEIRA PEÇA, 2012)

Os motores de ciclo Otto, que no início da década de 1990 tiveram o

mecanismo de sistema de carburador substituído pelo de injeção eletrônica, os

motores Diesel passaram a ter seus componentes conhecidos como bomba injetora

substituídos pelo sistema de injeção eletrônica Diesel, chamado de Common Rail

(JULIO, 2008)

21

Figura 8 – Coletor comum.

Legenda: 1- Reservatório de combustível; 2- Bomba elétrica; 3- Elemento filtrante; 4- Bomba de

pressão; 5- Regulador de pressão; 6- Tubo de alta pressão; 7- Sensor de pressão do combustível; 8-

Coletor comum (common rail); 9- Injeção elétrica; 10- Válvula de controle de pressão; 11- Linha de

retorno (baixa pressão); 12- Unidade eletrônica de controle do motor Diesel (Eletronic Diesel Control-

EDC)

1Fonte: Adaptado de http://dicasengenharia.blogspot.com.br/2008/12/viso-geral-do-sistema-de-injeo-

diesel.html (2008).

No sistema Common Rail (CR) os bicos não são dispostos juntos a uma

bomba injetora por meio de um tubo para cada cilindro como no sistema de injeção

mecânica, mas sim disponibilizados em uma espécie de terminal ou galeria de

combustível, daí o nome Common rail. Assim pode manter o controle tanto da

pressão quanto da quantidade de combustível de forma independente através da

unidade de comando. Para o controle e comando das atividades a central recebe

informações de diversos sensores. Portanto, o motor alimentado pelo sistema

common rail trabalha com desempenho máximo, consumo adequado, emite menos

poluentes e tem nível de ruído reduzido (JULIO, 2008).

1 Disponível em: http://dicasengenharia.blogspot.com.br/2008/12/viso-geral-do-sistema-de-injeo-diesel.html acesso 8 de ago. 2017.

22

2.3. COMBUSTÍVEIS PARA MOTORES DIESEL

O óleo diesel é o combustível mais utilizado nos motores Diesel. Contudo o

motor aceita tipos de biodieseis, alcoóis e dieseis propriamente dito. O óleo diesel é

formado basicamente por carbono, hidrogênio, e na maioria em baixas

concentrações de enxofre, oxigênio e nitrogênio. É pouco inflamável,

moderadamente tóxico, límpido, pouco volátil, e com odor característico e forte. o

nome Diesel é em homenagem ao engenheiro alemão Rudolf Diesel (UFRRJ, 2010)

A Petrobrás produz dois tipos de Óleo Diesel rodoviários desde 1994:

metropolitano e interior. O primeiro com menor teor de carbono, é consumido em

lugares que precisam de menor emissão de particulado e que produza ganho

ambiental. O segundo é usado nas demais regiões. Dentre os 2 tipos citados ainda

existem 2 subtipos: óleo diesel inverno e óleo diesel aditivado (VARELLA &

SANTOS, 2010)

O Diesel rodoviário é caracterizado conforme o teor de enxofre em três

classes, A) óleo diesel A S50 e B S50 ( com no máximo de 50mg/kg), B) óleo diesel

A S500 e B S500 (com no máximo de 500mg/kg de teor de enxofre) e C) óleo diesel

A S1800 e B S1800 (com máximo de 1800mg/kg) (VARELLA & SANTOS, 2010).

O departamento nacional de combustíveis (DNC) define quatro tipos de óleos

diesel, A, B, C e D. O tipo diesel A é um óleo utilizado em motores mais comumente

em caminhões, carretas, ônibus, veículos utilitários, etc.) e instalações de pequeno

porte. Caracteriza-se por um teor de enxofre de no máximo 1%. O tipo B é o diesel

conhecido como metropolitano e apresenta-se nos mesmos motores que o tipo A só

que este com um teor máximo de enxofre de 0,5%. O tipo C é conhecido por possuir

no máximo 0,3% de teor de enxofre. O tipo C foi disponibilizado pela Petrobrás em

1996. O ultimo, tipo D é conhecido como diesel marítimo, é fabricado com o público

sendo embarcações marítimas. Este tem o ponto de fulgor de no máximo 60ºC

(ANENG, 2010)

O teor de enxofre é apontado como indicador do tipo do óleo e da qualidade

do mesmo, quanto menor o teor apresentado, melhor o diesel (ANP, 2017)

O enxofre no diesel tem a capacidade de reduzir a vida útil do motor e

aumentar as emissões de SO2 ou óxidos de enxofre. São estes os gases, que

quando encontrados com a água na atmosfera, promovem a chuva ácida, podem

23

também colaborar com o aumento de emissões de contaminantes particulado, por

causa da presença de sulfatos (ANP, 2017)

2.4. QUALIDADE DO DIESEL.

O assunto que interessa à este trabalho diz respeito à qualidade do

combustível, mais especificamente existem algumas classes de qualidade como a

pureza, a contagem de partículas, a densidade, viscosidade, número de Cetano e

ponto de fulgor. Será abordado mais a fundo o conteúdo sobre pureza e os quesitos

de contaminantes que são partículas sólidas.

A pureza no combustível é medida através do teor de água e sedimentos que

estão no óleo diesel. Essas impurezas normalmente são adquiridas durante o

transporte e armazenamento ineficiente do óleo (UFRRJ, 2010)

O combustível deve estar preferencialmente limpo e isento de partículas em

suspensão ou materiais como poeira, água e ferrugem. A presença destas

substancias acabam que por reduzir a vida útil dos filtros de combustível e

atrapalham o funcionamento dos motores (DELTON STABELINI, 2017)

Esses contaminantes em maior teor que o tolerado, acarreta desgaste

excessivo do motor. Os sólidos costumam causar danos ao sistema de alimentação

como bicos injetores e bomba injetora. Já a água corrói os bicos injetores, causa

combustão imperfeita e acelera a formação de partículas de ferrugem (CARLOS

ALBERTO, GILMAR DE SOUZA, 2010)

O teste de contagem de partículas verifica a presença de contaminantes no

combustível. Aponta tanto partículas metálicas e inclusive não metálicas de fontes

externas, como a sílica (CARLOS ALBERTO, GILMAR DE SOUZA, 2010)

A porcentagem de água e sedimentos avalia a quantidade de água,

contaminantes ou de partículas orgânicas, que possam estar em suspensão no

combustível e que no teste, possam sofrer sedimentação. A presença destes

poluentes em níveis superiores aos tolerados são prejudiciais ao diesel, pois,

prejudica a aceleração do entupimento ou saturação dos filtros, prejudica a

combustão, e propiciam danos aos mecanismos do sistema de combustível (CNT,

2007)

24

A água surge no combustível de várias maneiras, ela pode aparecer no

tanque com um novo recebimento de estoque, seja essa água de forma dispersa,

solúvel, água livre ou emulsão. O óleo turvo é indicador de gotas muito pequenas de

água que não sedimentam e tornam o diesel com um aspecto acinzentado. A água

aparece no tanque ou estoques através da condensação da umidade que se desloca

pelo bocal de respiração (AGERADORA, 2015)

A água acumulada por exemplo no fundo do tanque reservatório ou de

destribuição tem a propriedade de gerar atividades microbianas, que degradam o

diesel, gera borra, prejudica o funcionamento da bomba injetora e acelera a

saturação dos elementos filtrantes (T4CLUBE, 2016)

2.5. BIODIESEL

Como o Diesel deriva de uma matéria prima não renovável, outras fontes de

combustíveis alternativos foram criadas ao longo do tempo. É o caso do Biodiesel.

O biodiesel é biodegradável e derivado de materiais renováveis. Eles são

obtidos por diferentes processos como: esterificação, transesterificação ou

craqueamento. A transestereficação é a mais usada e consiste em reagir óleos de

gorduras animais ou vegetais com etanol (álcool comum) ou metanol. Outros

derivados deste processo também é a glicerina que é utilizada na fabricação de

sabonetes e cosméticos. Existem várias plantas no Brasil capazes de produzir o

biodiesel, mamona, girassol, babaçu, amendoim, dendê, soja, entre outras (MME,

2014).

Dentre as vantagens do Biodiesel pode-se destacar que a tendência do valor

da gasolina e diesel tendem a subir cada vez mais por serem derivados do petróleo.

Além é claro dos problemas políticos que o petróleo implica. Para aumentar sua

competitividade do mercado pode-se destacar a comercialização dos produtos

gerados paralelamente ao biodiesel no processo de transesterificação tais como a

glicerina, adubo e ração vegetal (BIODIESELBR, 2007)

Uma das desvantagens da produção do biodiesel é que se este produto for

consumido em larga escala, será necessário plantações em enormes áreas

agrícolas. Podendo surgir o aumento do desmatamento florestal em países onde a

25

fiscalização é falha. Ou seja, para aumentar a produção de grãos, encontra-se uma

diminuição das reservas do planeta. Também é destacável o aumento dos produtos

que fazem parte da derivação dos grãos, tais como rações, leite de soja, carnes,

ovos e óleos (SUAPESQUISA, 2017).

26

3 PROBLEMAS REFERENTE A CONTAMINANTES NOS

COMBUSTÍVEIS

Comumente técnicos e mecânicos, durante a manutenção de máquinas, se

deparam com problemas que são originados pelo uso contínuo do combustível

contaminado. O óleo diesel contaminado tem como consequência a geração de

diversos problemas tais como danos aos tanques de combustível, que quando o

diesel é inserido em uma máquina, o diesel sujo danifica as paredes internas dos

tanques, contribuindo assim com a proliferação de fungos, bactérias e ferrugem.

Também acarreta a dificuldade de um fluxo contínuo, que ao passar pelos filtros

primários e secundários, causa a saturação precoce, deixando passar excesso de

contaminação para a máquina. Outra consequência é o desgaste na bomba injetora,

que sofre maior desgaste interno com a presença de partículas, a bomba então fica

desregulada e pode causar aumento do consumo de combustível e níveis de

fumaça. Seguindo com as consequências de um combustível mal tratado tem-se o

desgaste prematuro dos componentes do motor, que é gerado pela fumaça gerada

do diesel contaminado, essa fumaça costuma acelerar os desgastes em válvulas de

admissão, camisas dos cilindros, pistão e anéis do pistão. O bico injetor também

sofre com o combustível contaminado, fazendo-o esguichar o diesel ao em vez de

pulverizar que é a sua função. E por fim e não menos importante a contaminação do

óleo do cárter que acaba prejudicando a lubrificação dos componentes internos

como virabrequim e bielas (POCFILTROS, 2017)

O diesel pode sofrer com três tipos de contaminações diferentes, a

contaminação por água, a contaminação biológica e a contaminação por sólidos

(ARXO, 2017)

O diesel pode ser contaminado por sólidos, como os liberados pelo tanque

dos caminhões, por líquidos, como os provenientes da condensação da água e

através de bactérias e microorganismos que também são considerados impurezas. A

contaminação pode acontecer durante o abastecimento, o transporte, a utilização e

o armazenamento. Por isso o mercado automotivo exigiu o desenvolvimento de

filtros de diesel (ROYALFIC, 2016).

Algumas melhorias relacionadas ao diesel filtrado são: a melhoria do

rendimento do veículo, melhoria essa que já é sentida após o terceiro

27

abastecimento; melhoria do consumo, com o diesel filtrado as melhorias aparecem;

redução de emissão de poluentes (diminuição da fumaça); aumento de vida útil dos

componentes do motor como exemplo o próprio filtro, mangueiras, escapamentos,

bicos injetores, bombas do sistema de injeção, etc; facilidade na partida do motor, a

ignição ocorre mais rapidamente; e principalmente a redução do tempo de

manutenção que no caso o veículo sofrerá menos danos e o tempo de manutenção

é menor (METALSINTER, 2015)

Para a diminuição da fumaça é necessária algumas precauções com os filtros

e óleo combustível (ADMIR STEIN, 2004)

3.1. CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA POR BACTÉRIAS E FUNGOS

O óleo diesel preferencialmente deve ser livre de água e sedimentos a fim de

evitar a proliferação de bactérias e fungos que se depositam no combustível pelo ar.

Esses microorganismos favorecem a degradação do combustível, conduzindo a

formação de emulsão diesel-água e de compostos que prejudicam o motor. Um

exemplo são os bicos injetores que são dispositivos de altíssima precisão e que com

a presença de qualquer impureza acelera a obstrução e o seu funcionamento fica

prejudicado (GRUPOCULTIVAR, 2004)

Uma pesquisa desenvolvida pelo Departamento de engenharia Metalúrgica da

escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRS) leva a

conclusão que fungos e bactérias conseguem comprometer a durabilidade dos

componentes dos motores dos veículos. Isso se deve à ação dos microorganismos

de deterioração do combustível que gera diminuição da vida útil das peças de

motores de caminhões, ônibus e máquinas no geral. O estudo concluiu que as

partes do motor que estão mais sujeitas à deterioração são as bombas injetoras,

peça que transporta o combustível até o motor. Essa corrosão é consequência do

armazenamento do combustível em postos e outros lugares de distribuição

(METALSINTER, 2006).

28

Figura 9 – Microorganismos no Diesel.

Fonte: Conidia (2005).

Os fungos normalmente se originam em um lastro de água que se forma,

decorrente da umidade no interior dos tanques, no fundo do mesmo. Esses fungos

se alimentam dos próprios derivados do petróleo e se depositam na interface água-

óleo produzindo substâncias corrosivas e deixando a água mais ácida. Um dos

problemas da filtração é a separação dessa mistura água-diesel. Além disso tudo, os

tanques que armazenam o combustível também sofrem a ação corrosiva e podem

gerar problemas para o meio ambiente (IDUVIRGES, 1997).

Figura 10 – Biomassa no Diesel

2Fonte: Boatcoachbob (2013).

2 Disponível em: <http://www.boatcoachbob.com/articles-boat-maintenance/engines-inboard/prevent-remove-diesel-algae/ >. Acesso em 9 de outubro de 2017.

29

Uma recomendação é fazer a utilização de tanques aéreos que tenham um

mecanismo de drenagem dessa água que se deposita no fundo. Outra sugestão é a

não utilização de todo o diesel existente no tanque, evitando a movimentação e a

misturação da água e óleo (METALSINTER, 2006).

À medida que os microorganismos se multiplicam, começa surgir uma massa

de coloração turva, marrom ou preta que também é conhecida como borra. Essa

massa se localiza na divisa entre a água e o óleo diesel e é responsável pelo

entupimento de telas, filtros e acelera a corrosão (T4CLUBE, 2015)

3.2. CONTAMINAÇÃO PELA ÁGUA

O óleo diesel pode conter uma quantidade de água que fica dissolvida.

Quando o combustível é resfriado, em função da temperatura local, uma pequena

parte dessa água pode deixar de ser dissolvida e passa a ficar exposta no

combustível. Se o resfriamento for rápido, as gotículas de água serão menores. Se

for lento as gotículas serão maiores e consequentemente com maior tamanho da

gota, maior a velocidade de decantação. A Pocfiltros sugere não estocar o diesel por

muito tempo pois isso favorece o envelhecimento do mesmo. Também a oxidação

natural do combustível pode propiciar o aparecimento de sedimentos que dificultam

o funcionamento dos componentes do ciclo diesel e aceleram a saturação dos filtros.

Sugere também que ocorra a limpeza dos tanques de armazenamento

periodicamente, e que esse tempo não ultrapasse 1 ano (POCFILTROS.2017).

A água pode surgir no recebimento de um novo estoque de diesel, no qual o

conteúdo possa estar com a presença de água. A diesel pode ter a presença de

água em forma de gotículas muito pequenas que não decantam e dão ao

combustível um aspecto turvo. A presença de detergentes ou sabões também

30

favorecem com que as gotículas de água fiquem dispersas no óleo (T4CLUBE,

2015).

Figura 11 – Diesel contaminado turvo.

3Fonte: Puridiesel (2016).

A presença da água favorece a proliferação de microorganismos e também

prejudica o funcionamento da bomba injetora, correndo palhetas e até entortando

seu eixo.

A borra e a Água diminuem a vida útil do motor ou gerador movido a

diesel/biodiesel, pois entopem os bicos e bombas, causando prejuízos aos

proprietários deste tipo de motor e gerador (REVISTA MEIOFILTRANTE, 2015).

3.3. CONTAMINAÇÃO POR PARTÍCULAS SÓLIDAS

As sujeiras no combustível são provenientes dos trajetos entre as refinarias e

os tanques dos caminhões, o ar por exemplo, oxida vários dos seus elementos, a

umidade do ar aumenta a taxa de água e as paredes internas dos tanques soltam

partículas que também interferem (AGERADORA, 2015)

Uma das maiores dificuldades está na má alimentação de combustível,

normalmente geradas por sujeitas e impurezas encontradas na bomba e nos bicos.

3 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.

31

Essas impurezas são capazes de causar erosão nas peças do sistema de injeção e

um sinal disso é a fumaça de cor escura que sai dos veículos, a fumaça simboliza

que ao em vez de estar sendo pulverizado, o combustível está sendo esguichado

para dentro da câmara, aumentando o consumo e ainda proporcionando desgastes

na camisa do cilindro, válvulas de admissão, anéis do pistão e contaminam também

o óleo lubrificante (CRISTALDIESEL, 2007; ANENG, 2001).

Ou seja, o motor acaba por desregular-se, diminui a potência e aumenta o

consumo.

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4 SOLUÇÕES PARA OS CONTAMINANTES DO DIESEL

(PROCESSO DE FILTRAÇÃO).

Um diesel não filtrado pode acarretar sujeira nos injetores. As sujeiras são

capazes de causar erosão nas peças do processo de injeção, ocasionando a fumaça

preta que é liberada por esses veículos. A fumaça normalmente indica que o

combustível está sendo consumido de maneira errada ou em excesso, danificando

as peças do motor e poluindo o óleo lubrificante, o que no geral causa a

desregulamento do motor, fazendo assim perder potência e consumir mais

combustível (ROYALFIC, 2016).

Algumas melhorias relacionadas ao diesel filtrado são: a melhoria do

rendimento do veículo, melhoria essa que já é sentida após o terceiro

abastecimento; melhoria do consumo, com o diesel filtrado as melhorias aparecem;

redução de emissão de poluentes (diminuição da fumaça); aumento de vida útil dos

componentes do motor como exemplo o próprio filtro, mangueiras, escapamentos,

bicos injetores, bombas do sistema de injeção, etc; facilidade na partida do motor, a

ignição ocorre mais rapidamente; e principalmente a redução do tempo de

manutenção que no caso o veículo sofrerá menos danos e o tempo de manutenção

é consideravelmente menor (METALSINTER, 2015)

No quesito filtração, existem filtros estacionários industriais (que são

instalados junto aos tanques, bombas de abastecimentos e máquinas estacionarias)

e os filtros automotivos (instalados nos caminhões, utilitários em geral e tratores).

Os filtros industriais estacionários são fixados antes da bomba (filtro que

trabalha na sucção) e após a bomba (filtro que trabalha na pressão), a diferença é

basicamente os relógios de inspeção (conforme a leitura, identifica-se os elementos

filtrantes se encontram em condições boas ou se é necessário a substituição), no

primeiro se usa o vacuômetro e no segundo se usa manômetro.

A função dos filtros é reter os contaminantes do óleo combustível

provenientes do transporte, armazenamento e do próprio tanque do veículo,

evitando assim o entupimento dos orifícios dos carburadores ou dos bicos injetores

(válvulas injetoras) (FRAM, 2010).

O filtro é responsável por recolher as impurezas do diesel antes da queima.

Ele se encontra entre o tanque e o motor a fim de evitar que sólidos acumulados no

33

transporte e armazenamento, tais como pó, água, ferrugem e sujeira no tanque

cheguem à bomba e ao bico injetor (TERRA, 2013).

A filtração no filtro ocorre através da passagem do combustível por um

elemento filtrante, podendo este ser de materiais e micragem diferentes, tais como

fibra de celulose,papel especial, polipropileno, bronze sinterizado e elemento de tela

em inox.

Alguns filtros apresentam processos que retiram a água do diesel, sendo esse

processo realizado através de mecanismos de coalescencia e elementos filtrantes

especiais.

Os filtros automotivos para diesel são divididos em duas categorias. O filtro

primário, ou auxiliar e filtro secundário. O primário apresenta menor resistência ao

fluxo. Sua função é assegurar menos impurezas à bomba e facilitar o trabalho do

secundário. Por isso a saturação prematura do filtro primário é sinônimo de que a

qualidade do diesel é baixa ou que em muitos casos o tanque de combustível do

veículo deve estar contaminado (FRAM, 2003).

Já o secundário deve oferecer proteção total à bomba injetora. O filtro deve

reter todas ou quase todas partículas sólidas, contaminações e água presente no

combustível. Como o diesel já foi pré filtrado, o filtro secundário apresenta um

elemento filtrante de micragem menor(medida dos poros do elemento, capacidade

de filtração), e a consequência disso é a maior retenção dos sólidos.

O papel do filtro secundário é dar proteção à bomba injetora. A composição

do elemento de filtração deve ser eficaz na retenção de sólidos que causariam

problemas à bomba e a bicos injetores. O filtro deve ter uma combinação de baixa

resistência ao fluxo e uma alta eficiência. Sua instalação é rápida, fácil e simples e a

economia resultante compensa os gastos em consequência da economia de

manutenção e mão-de-obra (FRAM, 2003).

Os filtros de combustível separadores de água incorporam duas funções em

uma mesma peça, filtração de combustível através do elemento filtrante, a

separação de água/diesel através de um elemento hidrofóbico (que repele a água) e

o auxílio de sistemas internos mecânicos como a centrifugação (separação através

do movimento circular em que a água/diesel se separa por causa da diferença de

densidade) e a decantação (processo em que a água desce para o fundo do filtro

por causa da diferença de densidade).

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Figura 12 – Esquema de um filtro e processo de filtração.

4Fonte: Dudiesel (2008).

Entre as vantagens de se utilizar um diesel filtrado, a empresa Arxo cita que o

rendimento do motor ficará com um melhor desempenho, o veículo se torna mais

econômico, é diminuída a emissão de poluentes, aumenta a vida útil do

motor/gerador e seus componentes, a ignição é mais rápida e o veículo sofre menos

manutenções em períodos esparsos (ARXO, 2015)

A manutenção preventiva do filtro de combustível, realizando sua troca

regularmente, evita danos aos sistemas de injeção eletrônica, além de reduzir os

gastos com combustível e danos em outras partes do motor, esses prejuízos sairiam

bem mais caros aos consumidores do que a realização adequada da manutenção do

filtro (WIX, JAIR SILVA, 2012).

Por a função do filtro ser proteger o motor, é nele que você sentirá os maiores

problemas. Dificuldades na aceleração, principalmente em marchas lentas, e

dificuldades ao arrancar podem dizer que o filtro está sujo ou até mesmo saturado.

4 Disponível em: < http://dudiesel.com.br/servicos/8/8/Filtros/ >. Acesso em 9 de outubro de 2017.

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Acontece porque a menor vazão de combustível para o motor pode provocar até

vazamentos do mesmo. É de fato que é mais seguro e econômico trocar o filtro

antes que aconteça problemas maiores (CHIPTRONIC, 2016).

Figura 13 – Formação de depósitos em ponta de bico injetor.

5Fonte: Puridiesel (2016).

Antes de alcançar os cilindros do motor, onde o combustível fornecerá

energia, os contaminantes presentes no óleo diesel já terão causado uma série de

problemas de aceleração de desgastes aos vários componentes da máquina ou

veículo. O tanque reservatório será atacado, os filtros primários e secundários

sofrerão saturação com maior velocidade, a unidade injetora ficará desregulada e

várias canalizações que fazem o transporte do diesel pelo sistema terá sido

parcialmente ou integralmente obstruídas. No bico injetor, as micros impurezas

causam falha de injeção que é altamente nocivo. Peças que necessitam de precisão

durante o trabalho também sofrerão a ação dos contaminantes do diesel, que por

sua vez irão falhar no seu desempenho. O óleo passa a ser esguichado ao em vez

de pulverizado no cilindro de combustão, esse excesso de combustível poluído se

converte em uma fumaça preta que também por sua vez danificará a camisa do

cilindro, anéis de vedação do pistão, o próprio pistão, as válvulas de admissão e

contaminar o óleo que lubrifica o motor e fica no cárter, que mais uma vez, esse óleo

5 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.

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contaminado irá prejudicar o funcionamento dos componentes tais como:

virabrequim, biela e tuchos (PURIDIESEL, 2016).

Figura 14 – Formação de ferrugem em eixo de acionamento e garra do eixo de

acionamento de uma bomba rotativa de alta pressão.

6Fonte: Puridiesel (2016).

Com o tempo, o diesel se degrada através da oxidação. O uso do combustível

envelhecido causa desgaste da bomba e entupimento dos bicos (CEZAR, 2015).

Figura 15 – Formação de depósitos em consequência do envelhecimento.

7Fonte: Puridiesel (2016).

6 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017. 7 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.

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Especialistas consideram o motor a diesel eficiente e muito delicado. Este tipo

de motor durante a admissão, injeta o ar (aspira), durante a compressão, comprime

o ar, durante a combustão, injeta o combustível que, em contato com o ar super

aquecido em alta pressão, combure e fornece energia para o motor. O injetor,

responsável pelo fornecimento e dosagem de combustível pode ser comparado com

um carburador em um motor a gasolina, só que muito mais complexo. O injetor

suporta altos valores de pressão e temperatura, e com tudo isso a quantidade de

combustível a ser injetado deve ser perfeitamente dosadas para penetrar na câmara

de combustão. O funcionamento do injetor deve ser preciso para o motor apresentar

perfeito funcionamento (ROYALFIC, 2016)

O diesel sofre com três maiores contaminantes, eles são as partículas sólidas

como, por exemplo, as liberadas pelos tanques das máquinas, por partículas de

água, por condensação, e por bactérias e fungos, gerando as impurezas. Essa

contaminação normalmente ocorre durante o transporte, armazenamento, utilização

e abastecimento da máquina. Foram esses todos problemas e variáveis que

exigiram a criação de um dispositivo que evitasse os problemas dos contaminantes

do combustível, e esse dispositivo é o filtro (ROYALFIC, 2016)

38

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

Realizou-se revisão de literatura sobre o conteúdo envolvendo os problemas

relacionados à contaminantes no diesel e suas consequências e ficou claro que

diversos fatores influenciam no desempenho do motor e na manutenção dos

componentes do motor tais como bomba injetora e bico injetor. Compreendeu-se

que uma solução satisfatória é a filtração, pois evitar que contaminantes sejam

gerados durante o transporte, armazenamento, ou outros processos que geram

contaminantes no diesel é na maioria das vezes inviável.

Foi evidenciado o funcionamento do motor Diesel assim como seus

componentes que são importantes para o entendimento do funcionamento do ciclo

do combustível e as consequências que as impurezas causam.

Os processos às quais o combustível são submetido tais como, transporte,

armazenamento, produção e manuseio podem solucionados com a devida

orientação a respeito da administração ou de um filtro no estágio final que é quando

o combustível vai para a câmara de combustão.

O processo de filtração com a utilização de um filtro eficiente é recomendado

a fim de evitar os problemas com os contaminantes que são inerentes ao

combustível diesel durante sua utilização. Concluiu-se também que a filtração reduz

ou até evita gastos que são usualmente elevados quando se trata de manutenções

em bicos injetores, bombas e componentes em geral.

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REFERÊNCIAS

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