As novas tecnologias de motores diesel para atender aos padrões de emissões e seus impactos nos óleos lubrificantes

Transcrição

1 As novas tecnologias de motores diesel para atender aos padrões de emissões e seus impactos nos óleos lubrificantes Engº Antonio Carlos Alves Ferreira Especialista Técnico área SP

2 Tópicos 1. Evolução dos veículos movidos a diesel no Brasil 2. Novas tecnologias necessárias para atender ao Proconve P7 3. Impactos das novas tecnologias dos veículos diesel nos óleos lubrificantes 4. Óleo Ursa com Tecnologia ISOSYN da Chevron 2

3 Qual a principal preocupação nas grandes cidades? Emissões Nocivas ao Meio-Ambiente (NO x e Material Particulado) 3

4 Emissões de Particulados Material Particulado (MP) Fração sólida Carbono (fuligem) Cinza (fuligem e aditivos metálicos) Fração Orgânica Solúvel (FOS) Material orgânico do óleo de motor Material orgânico do diesel Sulfatos (SO 4 ) Ácido sulfúrico Água 4

5 Norma de emissões US, Europa & Japão x Proconve Material Particulado g/kwh 0.14 Euro II, US 02, 2002 Euro III, 2002 Proconve P Proconve P7 Proconve P Tier 4B, 2014 Japão, 2007 Euro V, 2009 Euro IV, 2006 US 07, NOx, g/wh US 10, 2010 Euro 6, ~2013 Japão

6 Impacto das regulamentações de emissões para veículos rodoviários nos USA kg de MP em kms ,6 kg de MP em kms 6

7 De que maneira pode-se reduzir as emissões? Novos projetos dos motores Melhorando a qualidade do combustível (menor teor de S ) Desenvolvendo novas formulações para os óleos de motor Introduzindo sistema de pós-tratamento 7

8 Evolução dos Caminhões Fonte: NETZ 8

9 Evolução dos Motores Fonte: NETZ 9

10 Evolução dos Motores Diesel Turbo alimentação Intercooling Pistões Articulados Diesel com baixo teor de enxofre Maiores pressões de injeção Atraso no ponto de ignição Centralização de injetores Novo design de pistões Menor distancia do 1 anel até a cabeça do pistão 10

11 Evolução do sistema e da pressão de injeção Fonte: NETZ 11

12 Aumento da complexidade x Proconve Fonte: NETZ 12

13 Tecnologias necessárias para atender ao Proconve P7 Tecnologia SCR (Rota Européia) Tecnologia EGR (Rota Americana) 13

14 Duas Rotas Tecnológicas para redução emissões Rota Americana Recirculação dos gases de exaustão (EGR) Combinado com retardo na injeção, reduz temperatura de pico da combustão resultando em baixa emissão de NOx, combustão menos eficiente e alta emissão de particulados que serão reduzidos nos DFP s (Filtro de particulado de Diesel). Ótimo sistema de injeção e combustão combinado com DOC (Catalisador de Oxidação de Diesel) pode atender Particulados sem DFP. Saída Manifold Válvula EGR Trocador de Calor Saída do Turbo Maior Potencial de Corrosão 25-35% Mais calor para ser dissipado pelo coolant Maior Potencial de Desgaste dos Mancais EGR de Alta Pressão Revestimento (babbit) com severa corrosão 14

15 Duas Rotas Tecnológicas para redução emissões Rota Européia Redução Catalítica Seletiva (SCR) Ótima eficiência de combustão, injeção avançadas, baixa fuligem, boa economia de combustível, baixa emissão de fumaça e particulados, mas alta emissão de NOx que será reduzida no SCR. Tanque de Diesel Tanque de Uréia e Bomba Bosch Sistema DPF-SCR DPF e SCR 15

16 Redução Catalítica Seletiva (SCR) NO EGR Resfriado de ar - ar Indução de ar Bomba e Tanque de solução de uréia aquosa Motor Turbo C T Solução de uréia atimizada injetor Catalisador SCR Catalisador de amônia 16

17 Material não combustível no DPF em função do consumo de óleo Descarga do Motor Descarga Limpa Material não combustível Requer limpeza do DPF 17

18 Plano de abastecimento do diesel 18

19 Proconve P7 (Euro V): Teor de enxofre de 10 ppm a partir de 2013 S50 19

20 Novas formulações para os óleos de motor 20

21 Onde ocorrem os principais problemas nos motores atuais? Desgaste no turbocompressor Desgaste e acúmulo de borra no trem de válvulas Polimento da Camisa do Cilindro Depósitos no Pistão Oxidação do Óleo Borra e Fuligem 21

22 Efeitos Negativos da Oxidação em Turbo Compressores G Fonte: BorgWarner 22

23 Efeitos Negativos da Fuligem e da Borra no Trem de Válvulas Estes depósitos provocam: Deficiência na dissipação de calor e Perda de performance do trem-de-válvula 23

24 Efeitos Negativos do acúmulo de depósitos nos pistões Depósitos na coroa do pistão podem causar: Espelhamento da camisa Perda de pressão Depósitos nas Canaletas podem causar: Desgaste de anéis e camisa Blowby (nitração do óleo) Consumo de óleo Baixa compressão (perda de força) Baixa transferência de calor G

25 Efeitos Negativos da Fuligem e da Borra no Carter Óleo de baixa qualidade ou intervalos de troca elevados pode provocar a formação de borra Entupimento do elemento filtrante Baixo fluxo de óleo 25

26 Polimento da camisa Polimento da camisa devido a excessivo acúmulo de depósitos na parede do pistão também pode causar: Elevado consumo de óleo Perda de potência (compressão) 26

27 Efeitos Negativos do acúmulo de depósitos nos pistões Acúmulo de depósitos sob a coroa do pistão Acúmulo de depósitos sob a coroa do pistão reduzem a capacidade de transferência de calor do óleo Temperaturas mais altas aumenta o acúmulo de depósitos na saia do pistão e canaletas dos anéis de segmento G

28 Evolução dos Óleos Lubrificantes Maior resistência à oxidação e espessamento Maior performance de detergencia e dispersância, inclusive em presença de altos teores de fuligem Adequação para trabalhar com intervalos de troca estendidos Maior resistência ao cisalhamento Menor perda por evaporação Maior proteção ao desgaste Aditivos com menos metais, Enxofre e Fósforo (low SAPS) 28

29 Importância dos óleos básicos no desempenho dos óleos lubrificantes acabados Óleo de motor Pacote de Aditivo(15%) Óleo Básico (77%) Melhorador de IV(8%) 29

30 Evolução dos Óleos Lubrificantes Maior resistência à oxidação e espessamento Maior performance de detergencia e dispersância, inclusive em presença de altos teores de fuligem Adequação para trabalhar com intervalos de troca estendidos Maior resistência ao cisalhamento Menor perda por evaporação Maior proteção ao desgaste Aditivos com menos metais, Enxofre e Fósforo (low SAPS) 30

31 Tipos de básicos Grupo II Grupo III Tecnologia Sintética 31

32 Básicos Grupo I Processo de Extração por Solventes Torre de destilação a vácuo Extrator de Solventes Solvente e Aromáticos Desparafinação por solvente Ceras Óleo Básico Solvente Básico Grupo I Processo através da subtração Remove 50-80% das impurezas através da extração Remove as ceras por resfriamento Solventes usados em ambas as etapas Produz óleos básicos que são perfeitamente adequados a outras aplicações 32

33 Fabricação dos óleos básicos premium - Grupo II e Grupo III com tecnologia Chevron Torre de destilação a vácuo Hidrocraqueador Desparafinador Catalítico Hidroacabador Básicos Grupo II Hidroprocessados Óleo Básico Reorganiza as moléculas Converte as ceras em iso-parafinas de alta qualidade Converte % das impurezas em lubrificantes de alta qualidade Não utiliza solventes Permite fabricar os mesmos produtos a partir de diferentes fontes de petróleo 33

34 Óleos básicos Grupo I, II e III Aromáticos, Enxofre e Nitrogênio % peso % wt ppm Aromáticos Enxofre Sulfur Nitrogênio Grupo I Grupo II Grupo III 34

35 Óleos básicos de maior pureza NEUTRO LEVE NEUTRO PESADO NEUTRO LEVE NEUTRO PESADO Básicos Grupo I obtidos com processo de remoção de parafina através de solvente Básicos Grupo II obtidos com tecnologia Chevron ISOCRAKING / ISODEWAXING 35

36 Categoria API CJ-4 A Categoria de Óleo para Motor Diesel mais Robusta API CJ-4 36

37 A importância dos requisitos de emissões na evolução das Classificações API para motores diesel NO x, g/kw-hr CJ CI-4 PLUS CI CH CG CF-4 Teor de enxofre 500-5,000 ppm 500 ppm max 15 ppm max CE 37

38 Os limites químicos da API CJ-4 restringem os tipos de básicos e aditivos utilizados 1.0% Cinza Sulfatada 0.4% Enxofre 13% Volatilidade 0.12% Fósforo 38

39 O DPF coleta materiais derivados do lubrificante Melhor. IV Ar limpo Detergente e Inibidor Cinza Óleo Básico 39

40 A API CJ-4 é uma classificação robusta suportada por 9 testes de motores de comprovação de desempenho Cummins ISM *500 ppm GM 6.5L Mack T-12 *500 ppm *15 ppm Cat 1N Cat C-13 *500 ppm SAE 10W-30 *15 ppm *500 ppm *Testado com teores de enxofre mais altos para garantir compatibilidade em motores mais antigos Navistar 7.3L *500 ppm Mack T-11 *15 ppm Gasoline IIIG *15 ppm Cummins ISB 40

41 Evolução da Carga de Testes de Desempenho das Categorias API para Motores Diesel Pesados Chemical Box Volatility RFW IIIF HEUI Elastomer T11 T12 C13 1N ISM ISB HTCBT Shear Foam CJ-4 Volatility Elastomer T10 T11 RFW 1K or 1N M11EGR IIIF 1R HEUI HTCBT 1P RFW M11 Shear Foam T9 IIIE HEUI 1K T8E HTCBT RFW CBT Foam T8 IIIE 1N L-38 NTC400 CG-4 Shear Foam CH-4 CI-4 PLUS Nível de Desempenho 1K L-38 T6 T7 NTC400 CF-4 41

42 Comparativo de Desempenho das Categorias API CJ-4 CI-4 PLUS CI-4 CH-4 CG-4 CF-4 CF Compatibilidade com Sist. Pós- Resistência a Oxidação Aeração do Óleo Viscometria do Óleo Usado Estabilidade ao Cizalhamento Disperção de Fuligem Entupimento de Filtro Desgaste de Anéis e Camisas Depósitos nos Pistões Consumo de Óleo Desgaste do Trem de Válvulas Borra Corrosão 42

43 Categoria ACEA 2008 ACEA

44 Evolução das categorias ACEA Baixa Emissão 44

45 As novas categorias de performance ACEA E 2010 E9 Motores Baixas Emissões (~ API CJ-4) TBN 7 E6 Motores Baixas Emissões e Períodos Super Estendidos de troca TBN 7 Brasil E7 (~ API CI-4 ou CI-4 Plus) TBN 10 E4 Períodos Super Estendidos de troca TBN 12 Categorias E1, E2, E3 e E5 já estão obsoletas 45

46 Comparativo de Desempenho das Categorias ACEA E x E ACEA E7-08 ACEA E7-04 Polimento das camisas Espessamento do óleo (Oxidação) Depósitos no pistão Compatível com pós tratamento Corrosão Dispersão de fuligem Desgaste de anéis e camisas 46

47 Comparativo de Desempenho das Categorias ACEA E x E ACEA E9-08 ACEA E7-08 Polimento das camisas Espessamento do óleo (Oxidação) Depósitos no pistão Compatível com pós tratamento Corrosão Dispersão de fuligem Desgaste de anéis e camisas 47

48 Tecnologia ISOSYN ISO representa os processos ISOCRACKING e ISODEWAXING de fabricação de óleos básicos patenteados pela Chevron. SYN representa o desempenho que rivaliza com o dos óleos sintéticos que só o URSA com tecnologia ISOSYN proporciona. Proteção avançada e alta performance que rivaliza com os sintéticos. Óleos básicos Premium com tecnologia Chevron Avançada tecnologia em aditivos (aliada a experiência em formulação de produtos) 48

49 Aditivos podem fazer o seu trabalho por mais tempo quando formulados com tecnologia ISOSYN 100 C, cst CF-4 CG-4 CI-4, Group I CI-4, Group II % Fuligem 49

50 Tecnologia ISOSYN Dispersantes Premium Maximizam a Vida Útil do Filtro e Minimizam a formação de Borra Ursa com dispersante ISOSYN Produto com dispersante de fuligem pobre 400 horas em teste 100 horas em teste PR ,2 50

51 Tecnologia ISOSYN Previnem Depósitos nos Pistões Ursa com Tecnologia ISOSYN e Detergentes Premium Óleos Convencionais G

52 Tecnologia ISOSYN Mínimo desgaste nos mancais 52

53 Tecnologia ISOSYN Teste Mack T12 Maior proteção ao desgaste de camisas e anéis 53

54 Benefícios da Tecnologia ISOSYN A pureza que agrega valor 1. Maior vida útil do motor / Intervalos de troca estendidos Óleos básicos duram por mais tempo Aditivos duram por mais tempo 2. Menor formação de borra 3. Menos corrosão Em aplicações exigentes, como os óleos Premium multigraus para motores diesel, os produtos só podem ser formulados com óleos básicos grupos II, II+ ou III. 54

55 Produtos Texaco com ISOSYN Ursa Premium TDX SAE 15W-40 (API CI-4 & ACEA E7-08) Supera os óleos minerais Grupo I e II do mercado Ursa Ultra LE SAE 10W-30 (API CJ-4 & ACEA E9-08) Rivaliza com os os sintéticos e semi-sintéticos 55

56 Ursa Premium TDX SAE 15W-40 API CI-4 / ACEA E7 com Tecnologia ISOSYN Ursa Premium TDX SAE 15W40 sempre foi um campeão das estradas e um dos mais consagrados lubrificantes para motores diesel do mercado brasileiro, e agora com a tecnologia ISOSYN supera as exigências dos novos motores quando requerido óleos da especificação API CI-4 e ACEA E7-08. Ursa Premium TDX com tecnologia ISOSYN, quando comparado com lubrificantes da mesma categoria de serviço API CI-4 produzidos com básicos e tecnologia convencionais proporciona: Menor desgastes de motores Menor consumo de lubrificante pela utilização de básicos menos voláteis, reduzindo a evaporação a altas temperaturas Melhor retenção de TBN 56

57 Ursa Premium TDX SAE 15W-40 API CI-4 / ACEA E7 com Tecnologia ISOSYN Novas especificações ( claims ) para o Ursa Premium TDX CAT ECF-2 Passa no rigoroso teste de motor CAT C 13 (que avalia principalmente a formação de depósitos nos pistões e a vida do óleo lubrificante) ACEA E7-08 Passa no teste de resistência a oxidação induzida PDSC (que tem o dobro de requerimento da versão ACEA anterior) Passa nos novos testes de motores definidos na versão 2008, que são mais representativos do mercado 57

58 Ursa Ultra LE SAE 10W-30 API CJ-4 / ACEA E9 com Tecnologia ISOSYN Porque Ursa Ultra LE? LE vem da sigla Low Emission, baixa emissão de poluentes. Para atender as novas normas de emissões da Europa e América do Norte os lubrificantes necessitam ter uma formulação com baixos teores de fósforo, cinzas e enxofre para NÃO atacar os catalisadores. Preferencialmente recomendado para os motores EURO V, com SCR ou EGR, que foram lançados no início de 2012 no Brasil para atender a legislação de emissão de gases (Proconve 7) para caminhões e ônibus. 58

59 Ursa Ultra LE SAE 10W-30 API CJ-4 / ACEA E9 com Tecnologia ISOSYN Desenvolvido para ser utilizado em motores equipados com EGR, DPF e SCR Testes de campo realizados nos EUA em 8 estados e utilizando várias marcas de caminhões mostraram que URSA ULTRA LE SAE 10W30 API CJ-4 quando comparado com sua versão no grau SAE 15W40, que ambos apresentam os mesmos níveis de proteção ao desgaste metálico Ursa Ultra LE SAE 10W-30 proporciona economia de combustível até 1,0 % se comparado a óleos SAE 15W-40 Facilita a otimização e/ou extensão dos períodos de troca devido ao seu superior desempenho 59

60 Ursa Ultra LE SAE 10W-30 x SAE 15W-40 Até 1% de economia de combustível % de Economia de Combustível Relativo a um SAE 15W-40 Teste de ciclo de Emissões 13 Pontos Teste de Motor em Dinamômetro Volvo D12D Precisão do Teste + 0.2% 1.0% 0% Grau de Viscosidade 60

61 Ursa Premium TDX SAE 15W-40 API CI-4 /ACEA E7 Certificado API CI-4 (Licenciado) ACEA E7-08 Aprovado Mercedes Benz Volvo VDS-3 Atende Caterpillar ECF-2 Cummins CES MAN M3275 & 271 MTU categ. 2 61

62 Ursa Ultra LE SAE 10W-30 API CJ-4 /ACEA E9 1.0% de Cinza Sulfatada Certificado API CJ-4, CI-4 Plus, CI-4, SM (licenciado), ACEA E9-08 Atende Caterpillar ECF-3, ECF-2 Cummins CES MAN 3575 Mercedes Benz (*) Volvo VDS-4 MTU categ. 2.1 (*) Aprovações em andamento 62

63 Motores Euro V (Proconv P7) no Brasil... Agrale Ford DPF SCR EGR Sim Sim MAN / Volkswagen Sim (*) Sim (Cummins/MAN D026) Mercedes Sim (**) Sim Scania Volvo Sim Sim Sim (MAN D08) (*) A Amarok diesel requer um produto especifico Low SAPS (**) A nova Sprinter com o motor OM651 com DPF (filtro de particula) deve ser abastecido exclusivamente com óleos lubrificantes classe MB ou

64 Recomendações dos fabricantes no Brasil para frota com motores Euro V (Proconve P7) E7-08 Issue 2 API A maioria de motores c/ EGR A maioria das unidades SCR sem DPF CI-4 or CI-4 Plus MB TBN Min 8 CAT ECF 2 MAN 3275 Cummins MTU Categ 2 Volvo VDS-3 Agrale : API CI-4 (para motores MWM) Ford: API CI-4 (apenas motores Cummins) MAN: API CI-4 (para motores Cummins/MWM) Mercedes: MB API CI-4 Plus (Sendo definido. Ainda não foi divulgada qualquer carta de informação a respeito) Volvo: ACEA E7 (para 3 tipos de motores) Scania: ACEA E7 64

65 Recomendação Chevron para frota brasileira Ursa Premium TDX SAE 15W-40 Todos os motores Euro III e a maioria dos motores Euro V Foco em: Diesel > 500 ppm Durabilidade Intervalos de drenagem estendida Ursa Ultra LE SAE 10W-30 Crítica para motores Euro V (produzidos em principalmente equipado com DPFs) Recomendado para todos os motores usando diesel < 50 ppm Foco em: Economia de combustível Durabilidade do catalisador & DPF 65

66 Para onde estamos caminhando Diesel de Ultra baixo % enxofre % Biodiesel Grupo API II/III SAE Grade Padrões de Emissão US-2010 / US Tier 4 / Euro VI / Japão 2009 Caixa química de óleo do motor Mesmo Sistema de pós-tratamento 66

67 Duvidas? 67

68 Família Ursa Proteção Total para o seu Caminhão