ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Tecnológica
Autores
Romagnoli, (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Silva, L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Moreira, I. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Spacino, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Spacino, K.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Silva, E. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA) ; Borsato, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA)
Resumo
Os lubrificantes, em um sistema, apresentam a função de reduzir o atrito e o desgaste das peças, auxiliar a refrigeração, proteger contra a corrosão, limpar e manter limpo e, de certo modo, ajudar na vedação dos anéis de compressão. Quatro amostras de diferentes marcas de óleos lubrificantes comercializados na região de Londrina - PR foram submetidas ao ensaio de determinação do índice de viscosidade. A otimização do modelo matemático obtido (R² =0,93), por meio do delineamento estatístico simplex centroide, mostrou que a mistura contendo 50% do óleo 1 e 50% do óleo 2 apresentou melhor desempenho. A validação mostrou não haver diferença significativa entre os valores preditos e a média, em triplicata dos valores experimentais.
Palavras chaves
Índice de viscosidade; Simplex centroide; Otimização
Introdução
As propriedades mais importantes dos óleos lubrificantes são a viscosidade e o índice de viscosidade que, na prática são determinadas por meio do uso de viscosímetros que possuem canais capilares ou orifícios graduados, próprios para restringir o fluxo de líquidos. O viscosímetro cinemático é constituído basicamente por um tubo capilar de vidro com diâmetro determinado para cada faixa de viscosidade. O valor da viscosidade é encontrado multiplicando-se o tempo de escoamento do líquido entre dois traços de referência por uma constante (k) vinculada ao diâmetro do capilar e, o índice de viscosidade é determinado de acordo com a norma ASTM D 2270. A viscosidade cinemática é uma referência de uso mundial para classificação de lubrificantes de vários tipos e seu resultado é expresso em centistokes (cSt) (PETROBRÁS, 1999). Para avaliar o comportamento de uma mistura pode-se utilizar delineamentos estatísticos. Dentre eles tem-se o delineamento simplex-centroide onde, três ou mais componentes são misturados em várias proporções e as características dos produtos resultantes são registradas. As respostas são independentes dos estados físicos dependendo somente das proporções dos ingredientes presentes nas misturas (CORNELL; DENG, 1982; BREITKREITZ et al., 2009). O objetivo do trabalho foi utilizar o delineamento experimental de misturas para avaliar a qualidade de quatro óleos lubrificantes comercializados na região de Londrina-PR.
Material e métodos
Amostras de óleo lubrificante: Foram utilizadas 4 amostras de óleo lubrificante comercializados na cidade de Londrina – PR. Viscosidade: Foram realizados testes de viscosidade a 40 ºC e 100 ºC utilizando o viscosímetro CANNON SimpleVISTM Size 150 e 300, em banho de aquecimento marca LACTEA. O índice de viscosidade foi determinado segundo a norma ASTM D 2270 utilizando os dados obtidos da viscosidade a 40 ºC e 100 ºC. Os coeficientes da regressão, a análise de variância e a otimização foram determinados por meio do software Statistica v.9.0.
Resultado e discussão
Os ensaios de viscosidade a 40 ºC, a 100 ºC e do índice de viscosidade foram
realizados com 4 óleos lubrificantes de diferentes marcas comercializados em
Londrina – PR denominados óleos 1,2,3 e 4. Os experimentos seguiram o
delineamento experimental de misturas simplex-centroide para 4 variáveis
independentes totalizando 19 ensaios.Óleos automotivos modernos, para resistirem
às elevadas temperaturas a que estão sujeitos os motores de automóveis, devem
ter I.V. igual ou superior a 90 (BORSATO, 2009). De acordo com os ensaios
realizados, foi possível verificar que todos os óleos (1, 2, 3 e 4) e as
misturas apresentaram I.V. superior a 90 variando de 109 ≤ I.V. ≤128. Dos óleos
utilizados isoladamente, o que apresentou o maior índice de viscosidade foi o
óleo 1 com I.V igual a 127.05. Para as misturas binárias o ensaio 5, contendo
50% do óleo 1 e 50% do óleo 2 apresentou I.V. de 128.43 e para as ternarias foi
o ensaio 11 contendo 1/3 dos óleos 1, 2, e 3 com I.V igual a 125,75. Já a
mistura contendo os 4 óleos teve como maior índice de viscosidade o ensaio 18
com I.V de 124,56. Foi obtida a equação, contendo apenas os termos
significativos em nível de 5%. A análise de variância mostrou que o modelo foi
significativo com coeficiente de correlação R² de 0,93 mostrando com isso que
ele pode ser utilizado para fins preditivos.
I.V.= 127,77 x1 + 126,484 x2 + 109,795 x3 + 115,174 x4 + 21,378 x2x4 + 100,679
x1x2x3 – 150,641x1x2x4 + 134,429 x1x3x4.
A Figura 1 mostra a região de contorno obtida fixando-se a concentração
do óleo 4 em zero pois esta variável foi a menos importante. A mesma figura
mostra uma região de ótimo, com índice de viscosidade maior que 126, quando se
utiliza 50% do óleo 1 e 50% do óleo 2.
Região de contorno entre as variáveis mais importantes.
Conclusões
A aplicação do delineamento experimental de mistura mostrou-se uma ferramenta adequada na avaliação da qualidade de óleos lubrificantes comercializados na região de Londrina-PR. A otimização mostrou que uma mistura contendo partes iguais dos óleos 1 e 2 foi a que apresentou maior índice de viscosidade.
Agradecimentos
Agradecemos a UEL e a Fundação Araucária pela concessão de bolsa de iniciação científica.
Referências
BORSATO, D.; GALÃO, O. F.; MOREIRA, I. Combustíveis fósseis: carvão e petróleo 1ed., EDUEL, Londrina, 2009.
BREITKREITZ, M.C.; JARDIM, I.C.S.F.; BRUNS, R.E. Combined column-mobile phase mixture statistical design optimization of high- performance liquid chromatographic analysis of multicomponent systems. Journal Chromatogr A, v. 1216, p. 1439-1449, 2009.
CORNELL, J. A.; DENG, J.C. Combining process variables and ingredient components in mixing experiments. Journal Food Science, v. 47, p. 836-843, 1982.
PETROBRÁS, Lubrificantes: Fundamentos e aplicações, vol.1, 1999
STATISTICA FOR WINDOWS SOFTWARE. v.9.0, Tulsa, OK, USA, 2009.
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