COMPORTAMENTO DO ÓLEO DE MORINGA EM ANÁLISES DE LUBRIFICAÇÃO UTILIZANDO TRIBOMETRO REICHERT TEST

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1 COMPORTAMENTO DO ÓLEO DE MORINGA EM ANÁLISES DE LUBRIFICAÇÃO UTILIZANDO TRIBOMETRO REICHERT TEST BEHAVIOUR OF MORINGA OIL IN LUBRICATION ANALYSIS USING TRIBOMETER REICHERT TEST Sam ir Yuji Sudo Lutif 1 Telefone: +55 (12) samir@ita.br Milena Chanes Souza 1 Janaina Fracaro de Souza Gonçalves 2 Kamila Pereira Cardoso 1 Jefferson de Oliveira Gomes 1 RESUMO - Na indústria metal mecânica, os óleos lubrificantes, tais como os fluidos de corte são utilizados com a finalidade de refrigeração, lubrificação, remoção dos particulados, controle de atrito e proteção máquina ferramenta. Cerca de 85% dos casos ocorre a utilização de óleos minerais na formulação dos fluidos de corte, a busca por novas bases vegetais são altamente atraentes, e menos impactante que os óleos derivados do petróleo, pois os ésteres são superiores como lubrificantes. Esse fato demonstra que as plantas oleaginosas possuem grande potencial para tal substituição. A moringa oleífera possui cerca de 35% a 40% de óleo em sua semente, sendo uma grande fonte promissora para o desenvolvimento de produtos lubrificantes. Objetivando verificar o potencial de lubrificação, e características tais como detergência/lavabilidade dos óleos vegetais de moringa e amendoim em ensaios de desgaste do tipo Reichert que estuda a interação entre duas superfícies metálicas com a presença ou não de óleos lubrificantes. Uma vez pré - avaliado o poder de lubrificação de um óleo, este pode seguir outras etapas de desenvolvimento de novas formulações para lubrificantes. Com isso neste trabalho avaliou-se: capacidade de lubrificação, remoção de material dos corpos de prova, detergência, área de desgaste, profundidade e região de desgaste das amostras. ABSTRACT In the metalworking industry, lubricating oils, such as cutting fluids are used for the purpose of cooling, lubrication, removal of particulates, 1 Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA, Centro de Competência em Manufatura CCM, Praça Marechal Eduardo Gomes, 50, Vila das Acácias, CEP: , São José dos Campos/SP - Brasil 2 Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR, Divisão de Engenharia Mecânica, Avenida dos Pioneiros, 3131, CEP: , Londrina/PR Brasil.

2 control and protection of friction machine tool. About 85 % of cases occur the use of mineral oils in the formulation of cutting fluids, the search for new plant bases are highly attractive, and less intrusive than petroleum oils, because esters are superior as lubricants. Demonstrating that oil seed crops have great potential for such replacement. The Moringa oleifera has about 35% to 40 % in its seed oil is a great promise for the development of lubricants. To ascertain the potential for lubrication, and characters such as detergency / washability of the moringa plant oils and peanuts in wear tests reichert the type that studies the interaction between two metal surfaces with the presence or absence of lubricating oils. A pre time - rated the lubricity of an oil, this can take other steps to develop new formulations for lubricants.thus in this work we evaluated : lubricity, material removal of specimens, detergency, wear area, depth and area of wear samples. 1. INTRODUÇÃO Em ambientes fabris os óleos lubrificantes, são utilizados com a finalidade de refrigeração, lubrificação, remoção de contaminantes, controle de atrito, temperatura, corrosão e proteção da máquina de tal forma, aumentar a produtividade ferramenta (Stoeterau, 2004; Mang e Dresel, 2007). A busca por novas bases para óleos lubrificantes, produtos menos impactantes que os óleos minerais, e diminuindo a dependência dos produtos derivados do petróleo. As plantas oleaginosas possuem um grande potencial para essa substituição. A moringa, planta oleaginosa que possui de 35% a 40% de óleo em sua semente, é uma grande promissora para o desenvolvimento de produtos lubrificantes. Pois se adapta a diversas condições climáticas e ainda não possui um mercado muito bem delineado (Oliveira et al., 2012). A tribologia, ciência que estuda a interação entre dois materiais é composto por ensaios de bancada que visam estudar a interação entre dois corpos, ambiente ideal para analisar o poder de lubrificação e detergência de óleos lubrificantes. Uma das vantagens de se aplicar ensaios tribológicos para a investigação do potencial de óleos lubrificantes é a utilização de um volume reduzido de amostra a ser estudada (Stoeterau, 2004; Souza et al., 2013). O Reichert Test é um exemplo de ensaio tribológico que visa estudar a interação entre duas superfícies metálicas, com presença ou não de óleos lubrificantes (Radi et al., 2007). Uma vez pré-avaliado o poder de lubrificação de um óleo vegetal, este pode seguir para outras etapas de desenvolvimento de novas formulações de lubrificantes. Diante do desafio de buscar novas bases para produtos lubrificantes de base vegetal, esse trabalho tem como objetivo avaliar o poder de lubrificação e detergência do óleo de Moringa com o de amendoim, água e a seco, sem lubrificação, quando atritados em corpos de prova de alumínio.

3 2. METODOLOGIA Os ensaios para avaliar o poder de lubrificação e detergência do óleo de Moringa foram realizados nas instalações do Centro de Competência em Manufatura (CCM) nos setores de Microscopia e Tribologia, localizado Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). As etapas dos ensaios desenvolvidos para este trabalho são apresentadas conforme mostra a Figura 1 - Sequência dos experimentos realizados para esta pesquisa. Figura 1 - Sequência dos experimentos realizados para esta pesquisa. 2.1 Ensaio de desgaste utilizando o tribômetro Reichert Test O Reichert Test é um equipamento utilizado para ensaios de desgaste. Ele consiste em proporcionar um atrito entre um anel de metal duro e um pino de liga de alumínio para a realização do experimento. É uma técnica de ensaio importante para estudar propriedades tribológicas de materiais e a interação de fluidos lubrificante com diversos tipos de materiais. Para garantir o filme lubrificante, um terço da parte inferior do anel é imerso no óleo em teste. No ensaio, quanto melhor for à capacidade de lubrificação do fluido teste, menor será a cicatriz de desgaste. conforme mostra a Figura 2 - (A) Equipamento tribológico Reichert

4 Test utilizado no teste de lubricidade das amostras de óleos, (B) Pino de Alumínio e (C) Anel giratório de metal duro e (D) amostra do óleo comercial. Figura 2 - (A) Equipamento tribológico Reichert Test utilizado no teste de lubricidade das amostras de óleos, (B) Pino de Alumínio e (C) Anel giratório de metal duro e (D) amostra do óleo comercial (CCM-ITA) Corpo de Prova Antes de iniciar os ensaios, os corpos de prova conforme mostra a Figura 2(A),(B) E (C), foram limpos com álcool isopropílico, garantindo a remoção de qualquer tipo de impureza que interferisse na realização do ensaio de Reichert Test. Depois de limpo, o pino de alumínio ficou apto a ser fixo no tribômetro, e utilizado nos ensaios de atrito Óleos Vegetais Para realização do ensaio Reichert Test, utilizou-se de dois óleos vegetais in natura: amostra de óleo de Moringa e de Amendoim, conforme Figura 3- Óleos Integrais utilizados no ensaio de Reichert Test tribológico. Elegeu-se o óleo de Amendoim para ser comparado com o óleo de moringa, pois em trabalhos realizados anteriormente, o lubrificante natural apresentou boa propriedade de lubrificidade e boa lavabilidade (Miranda, 2013). Figura 3 - Óleos Integrais utilizados no ensaio de Reichert Test tribológico.

5 2.1.3 Microscópio Confocal de Aberração Cromática Com o equipamento confocal de aberração cromática da marca Cyber SCAN CT100, () determinou-se as análises tridimensionais de superfícies 2D e 3D para os ensaios tribológicos. Figura 4 - Microscópio confocal de aberração cromática Cyber (CCM-ITA) Estereoscópio óptico As análises e imagens dos corpos de prova foram realizadas em um estereoscópio óptico Universal para medição e projeção. A medição do desgaste dos pinos de alumínio para os corpos de prova foram feitos em um microscópio Wild M3C da Herrbrugg Switzerland tipo S, com capacidade de aumento de 6,4X, 16X, 25X e 40X, com software Leica Qwin Pro conforme mostra a Figura 5- Estereoscópio Universal utilizado para cálculo de área desgastada. Os pinos foram postos sob as lentes e por meio de uma câmera de vídeo acoplada ao computador foi registrada a região de desgaste. Figura 5 - Estereoscópio Universal utilizado para cálculo de área desgastada (CCM-ITA).

6 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Área de desgaste e propriedade de Detergência Para as analises quanto à propriedade de detergência das amostras pode ser avaliada por meio de limpeza (Gonçalves, 2013) e rebarbas sobre o pino e aspecto físico do produto e cicatriz de desgaste conforme mostra a Figura 6 - Região do pino desgastada e os valores para o calculo da elipse está apresentado na Tabela 1: Cálculo da área da elipse mostrando depois da realização do ensaio de Reichert Test em liga de alumínio. Figura 6 - Região do pino desgastada. Tabela 1: Cálculo da área da elipse mostrando depois da realização do ensaio de Reichert Test em liga de alumínio Amostras Diâmetro Médio 2A em (mm) Diâmetro Médio 2B em (mm) Área da Elipse (mm 2 ) Água 15,447 9, Seco 9,485 5, Amendoim 6,921 4, Moringa 5,759 3, O primeiro item a ser avaliado após o termino do ensaio, foi o aspecto de limpeza para os óleos integrais e ensaio com água. Para está avaliação os óleos de (moringa e amendoim), água e experimento a seco obtiveram resultados satisfatórios. No experimento com água e a seco, foi notada uma quantidade de rebarba maior que os óleos integrais, o que demonstra seu baixo poder de lubrificação, visto também suas cicatrizes de desgaste superiores quando comparados com Moringa e amendoim, conforme mostra o gráfico da Figura 7 - Região do pino desgastada.

7 Figura 7 - Região do pino desgastada. Moringa e Amendoim apresentaram área de desgaste de 17 mm 2 e 25 mm 2 em ambos apresentaram resultados satisfatórios quando comparados com água e a seco que apresentaram resultados maiores na comparação de desgaste das áreas. Pode-se concluir que o óleo de Moringa por apresentar menor cicatriz de desgaste apresentou melhor capacidade de lubrificação no quesito avaliado Volume Removido, Profundidade e Região de Desgaste Com a metodologia de medição do equipamento Cyber conforme mostra a Figura 8 - Remoção de Material, profundidade e região de desgaste das amostras.

8 Figura 8 - Remoção de Material, profundidade e região de desgaste das amostras. Como apresentado nos resultados executados pela microscopia de aberração cromática (Cyber), observou-se que o óleo integral vegetal (Moringa), apresentou menor remoção de material e também apresentou menor profundidade na região de desgaste. Demonstrando sua melhor eficiência em lubricidade. Conforme mostra a Figura 9- Forma resumida do ensaio.

9 Figura 9 - Forma resumida do ensaio. 4. CONCLUSÃO Para o estudo realizado no ensaio tribológicos Reichert test, obteve-se as seguintes conclusões: Os resultados obtidos para a detergência das amostras realizadas no ensaio Reichert test, comprova que os pinos obtiveram boa capacidade de detergência que pode ser comprovado na Figura 7 em que foi avaliado de forma visual, todos os pinos saíram limpos, comprovando neste estudo a propriedade de lavabilidade. Os óleos de amendoim e moringa apresentaram um melhor poder de lubricidade quando comparados com água e a seco. Isso pode ser comprovado pela cicatriz de desgaste que se apresentaram inferiores (água e seco). Porém dos vegetais estudados o óleo de Moringa apresentou melhor resultado, no que compromete seu maior potencial lubrificante.

10 Com o equipamento da marca Cyber, pode-se avaliar a remoção de material e profundidade da região de desgaste. Com os resultados obtidos, notou-se que a moringa apresentou um melhor desempenho quando comparado com os experimentos utilizando água, seco (sem nenhum meio fluido) e óleo de amendoim. 5. AGRADECIMENTOS Ao Centro de Competência em Manufatura (CCM), laboratório de pesquisa localizado no Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) na cidade de São José dos Campos no estado de São Paulo e a Universidade Tecnológica do Paraná (UTFPR), ambas pelo aporte na área e desenvolvimento de pesquisa e pela Universidade Estadual do Rio Grande do Norte (UERN), pela amostra de óleo de moringa. 6. REFERÊNCIAS DINIZ, A. E; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N.L. Tecnologia da Usinagem do Materiais, ArtLiber Editora, cap. 10, p GONÇALVES, J. F. S. Proposição de método de desenvolvimento de fluido de corte de base vegetal. Tese de doutorado - Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, Brasil. 192 f., MANG, T. and DRESEL, W Lubricants and lubrication. Wiley-VCH Verlag Gmbh, 2nd Ed., Weinheim, Germany, 850 p. OLIVEIRA, D. S.; FONSECA, X. D. S.; FARIAS, P. N. BEZERRA, V. S.; PINTO, C. H. C.; SOUZA, L. D.; SANTOS, A. G. D.; MATIAS, L. G. O Obtenção de biosiesel através da transesterificação do oleo de Moringa Oleífera Lam. Holos, ano 28, v. 1. RADI, P. A; SANTOS, L. V.; BONETTI, L. F. ; TRAVA-AIROLDI, V. J Tribologia, Conceitos e Aplicações. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, São Paulo, Brasil. RODRIGUES, M. M.; LUTIF, S. Y. S.; SOUZA, M. C.; CARDOSO, K. P,; SOUZA, M. C BORILLE,; KAWACHI, E. A. V. Avaliação Físico-química e Tribológica de Óleos RODRIGUES, M. M. Vegetais e Derivados. 15 Simpósio de Iniciação Cientifíca e Tecnologia, São Paulo, Brasil Outubro de SINATORA, A., 2005, Tribologia: um resgate histórico e o estado da arte, Prova de Erudição, São Paulo. SOUZA, M. C.; LUTIF, S. Y, GOMES, J. O. Análise de desempenho de óleos lubrificantes por Reichert Test. 15 Simpósio de Iniciação Cientifíca e Tecnologia, São Paulo, Brasil Outubro de STOETERAU, R. L.; LEAL, L. C, Apostila de Tribologia. Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina.