ANÁLISE DE DESEMPENHO DO ÓLEO DA CASTANHA DE CAJU COMO LUBRIFICANTE

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1 ANÁLISE DE DESEMPENHO DO ÓLEO DA CASTANHA DE CAJU COMO LUBRIFICANTE Synara Lucien de Lima Cavalcanti, 1 José Ubiragi de Lima Mendes, Luanda Kívia de Oliveira Rodrigues, Fernanda Alves Ribeiro, Rudson de Souza Lima, 1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Caixa postal Campus Universitário Lagoa Nova, CEP: , Natal-RN, Brasil. Resumo: Responsável por reduzir o desgaste relativo ao atrito, proteger o metal contra a oxidação, corrosão e dissipar o calor excessivo, a lubrificação é essencial para o equilíbrio de um sistema mecânico, prolongando a vida útil da máquina. O óleo vegetal sendo um recurso renovável tem na sua utilização vantagens nos aspectos ambientais, sociais e econômicos. Principalmente nestes dias, em que se busca uma alternativa para suprir as demandas futuras dos lubrificantes comuns à base de petróleo. Em pesquisas recentes foram comprovadas como satisfatórias as propriedades físico-químicas do Óleo de Castanha de Caju (OCC), sendo comparáveis com as do óleo mineral SAE 15W40 API SL, utilizado em motores de combustão interna veiculares. Neste contexto, desenvolveu-se um projeto para análise de seu desempenho como lubrificante. Foi construído um sistema de ensaio dinâmico capaz de simular o contato de partes internas de um motor de combustão interna com lubrificação constante. Nesta metodologia de ensaio, considerou-se a variação de temperatura do sistema. As temperaturas próximas ao contato entre as peças e a ambiente foram medidas através de termopares e foram registradas para controle e monitoramento dos parâmetros durante os ensaios. O estudo foi complementado por ensaios medição de massa. Assim, em função do desgaste originado nas peças e da temperatura do sistema, pode-se emitir um parecer comparativo entre o Óleo da Castanha de Caju e o óleo mineral SAE 15W40 API SL utilizados nos ensaios. Palavras-chave: Óleo da castanha de caju, Sistema mecânico, Lubrificante. 1. INTRODUÇÃO A importância que é dada ao sangue para o funcionamento do corpo humano é a mesma do lubrificante para um sistema mecânico, sua função é reduzir o desgaste relativo ao atrito, proteger o metal da oxidação e corrosão, além de dissipar o calor excessivo, sua ausência, mau uso ou má qualidade pode causar sérios danos, podendo comprometer parte ou todo sistema. A origem dos óleos lubrificantes é, em geral, mineral sendo extraídos a partir do petróleo ou sintetizados e sua classificação é em função de suas propriedades físico-químicas. Partindo da chama engenharia limpa, verificou-se a necessidade de um produto biodegradável que seja economicamente e tecnicamente viável. Para isto, preferiu-se trabalhar com o óleo da castanha do caju (OCC) como matéria-prima, isso por ser abundante na região do oeste potiguar. Utilizando o método de prensagem, para a extração do óleo e com as castanhas pré-aquecidas ate 60ºC, o rendimento médio do óleo da castanha é cerca de 45,7%, segundo (LIMA, et al 2004). No entanto óleo da castanha do caju usado neste artigo não foi pré-aquecido, isso porque o aquecimento do mesmo pode alterar suas propriedades físico-químicos, portanto ele está na condição de in natura. Conhecendo as propriedades físico-químicas do óleo da castanha do caju verificou-se que esse possui alguns parâmetros próximos ao de outro óleo já existente no mercado o SAE 15W40 API SL. Mas como as propriedades intensivas não podem ser os únicos parâmetros a ser considerado, este artigo analisou o desempenho dos dois fluidos em uma bancada de ensaios para testes dinâmicos visando analisar o desgaste relativo ao atrito.

2 2. METODOLOGIA Figura 1. Amostra dos óleos. Para realização do teste de desgaste relativo ao atrito, um tribômetro de abrasão adaptado a partir de um torno de bancada foi usado para realização dos ensaios abrasivos. O esquema consiste em uma peça de revolução cilíndrica (haste), que desliza em movimento rotativo em contato com outra peça (amostra) com mesmas características, porém essa última permanece estática e o contato entre elas é gerado a partir de uma carga de 4,75 N, e ao mesmo tempo óleo é gotejado a uma taxa constante de uma gota/mim nas superfícies em contato. Ver Fig. (2). Figura 2. Esquema do sistema de testes abrasivos. Para confecção do corpo de prova, inicialmente foi planejado utilizar o mesmo metal usado na fabricação dos motores de combustão interna. No entanto, esses são constituídos de uma liga metálica complexa, optou-se então por usar o aço ASTM 1045 para confecção das amostras (Diâmetro: 12,5 mm, Comprimento: 25mm), e aço ASTM 1045 temperado e revenido nas hastes (Diâmetro:12mm, Comprimento:250mm). Para a realização deste ensaio foram confeccionadas dez amostras (A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9 e A10) e duas hastes (H1 e H2) todas com as mesmas dimensões, Fig.(3). Para o acabamento superficial das amostras foram utilizadas lixas de SiC nas seguintes granulometrias: #100, #240, #320, #400, #600; e na haste #100 e #240. Após o lixamento, as amostras e as hastes foram submetidas a banho ultrassônico, secagem e verificação de suas massas através de uma balança de precisão. O ensaio para a análise do óleo SAE 15W40 API SL foi realizada utilizando a haste H1, e as amostras A1, A2, A3, A4 e A5, formando os pares H1A1, H1A2, H1A3, H1A4 e H1A5. O ensaio para a análise do OCC foi realizada utilizando a haste H2, e as amostras A6, A7, A8, A9 e A10, formando os pares H2A6, H2A7, H2A8, H2A9 e H2A10. Figura 3. Amostra (à esquerda) e haste (à direita).

3 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES No ensaio abrasivo um dos parâmetros analisado foi a variação de temperatura, visto que a dissipação de calor, como dito anteriormente, é uma das funções de um lubrificante. Na Fig. (4), que mostra a variação da temperatura entre cada amostra e o ambiente, pode-se observar que no parâmetro temperatura o óleo da castanha do caju desempenhou um papel melhor do que óleo comercial SAE 15W40 API SL. Para uma maior precisão, verificou-se a temperatura a cada segundo, durante o período de ensaio. Figura 4. Gráfico representativo da variação da temperatura no sistema. Os resultados da taxa de desgaste foram obtidos através da diferença de massa das amostras, pesadas antes e após os ensaios. Baseado na Fig.(5), as taxas de desgastes foram menores para o óleo SAE 15W40 API SL. Uma provável justificativa para este elevado teor de desgaste pode ser função de propriedades químicas do óleo (por exemplo, indice de acidez); e da presença de impurezas ou particulas remanecentes do processo de extração do óleo. Figura 5. Gráfico representativo da taxa de desgaste. 4. CONCLUSÃO Com base na análise dos resultados, o Óleo da Castanha do Cajú quando comparado com o óleo SAE 15W40 API SL possui elevada taxa de desgaste, não permitindo, a princípio, sua indicação como óleo lubrificante embora este tenha apresentado satisfatório desempenho quanto ao aquecimento de contato. Neste sentido, uma análise mais detalhada das propriedades químicas do OCC faz-se necessária para otimização de seu uso, avaliando a possibilidade do uso de aditivos como uma alternativa para a melhoria de seu desempenho. 5. AGRADECIMENTOS Agradeço ao Programa Petrobrás de Formação de Recursos Humanos da Petrobrás PFRH pelo apoio financeiro. Agradeço ao Laboratório de Dinâmica e ao Grupo de Estudos de Tribologia e Integridade Estrutural da Universidade Federal do Rio Grande do Norte por seder o espaço para a realização dos esaios.

4 Agradeço ao Laboratório Oficina Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte por manufaturar as paças utilizadas nos ensaios. 6. REFERÊNCIAS Rodrigues, L.K., Lima, R.S., Santos, R.D., Ribeiro, F.A, Cavalcanti, S.L.L., ANÁLISE DE PROPRIEDADES INTENSIVAS DO ÓLEO DA CASTANHA DO CAJU, VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica CONEM Santana, J. S., Farias, A.C.M., Santana, J. S., Barbosa, C.R.F., Medeiros, J.T.N., ESTUDO TRIBOLÓGICO DE ÓLEOS BIODEGRADÁVEIS DE COCO E DE RÍCINO ATRAVÉS DE ENSAIOS ABRASIVOS, HOLOS, Ano 26, Vol. 4, Hutchings, I.M., Tribology: friction and wear of engineering materials. University of Cambridge, Rodrigues, L.K., Cavalcanti, S.L.L., Mendes, J.U.L., COMPARATIVE ANALYSIS OF INTENSIVE PROPERTIES FROM CASHEW NUTS OIL WITH SAE 15W40 OIL, 21st Brazilian Congress of Mechanical Engineering COBEM Cavalcanti, S.L.L., Rodrigues, L.K., Ribeiro, F.A, Lima, R.S., Mendes, J.U.L., Santana, J.S., PERFORMANCE ANALYSIS OF OIL OF CASHEWNUTS AS LUBRICANT, 21st Brazilian Congress of Mechanical Engineering COBEM Rodrigues, L.K., Cavalcanti, S.L.L., Mendes, J.U.L., TRABALHO COMPARATIVO DE PROPRIEDADE INTENSIVAS ENTRE O ÓLEO DA CASTANHA DO CAJÚ E O LUBRIFICANTE SAE 15W40, X Congresso Ibero-Americano em Engenharia Mecânica CIBEM 10. Paula, A.S., 2006, PROPOSTA PARA IMPLANTAÇÃO DE MANUTENÇÃO PREVENTIVA EM BANCADA DE TESTE HIDRAULICO, Monografia de conclusão de curso de Engenharia Mecânica apresentada à Universidade Estadual do Maranhão - UEMA, Maranhão, Brasil. Malpica, L.G.T., MANUTENÇÃO PREDITIVA DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA, À GASOLINA, ATRAVÉS DA TÉCNICA DE ANÁLISE DE LUBRIFICANTES, Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia - UNESP Campus de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. Mazzetto, S. E., Lomonaco, D., Mele, G., Óleo da castanha de caju: oportunidades e desafios no contexto do desenvolvimento e sustentabilidade industrial.química Nova,v.32, n.3,p , Matos, P. R. R, Utilização dos óleos vegetais como base lubrificante f. Dissertação (Mestre em Química) Universidade de Brasília, Brasília, DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.

5 PERFORMANCE ANALYSIS OF OIL FROM CASHEW AS A LUBRICANT ( Synara Lucien de Lima Cavalcanti, synara2004@hotmail.com 1 José Ubiragi de Lima Mendes, ubiragict@ufrn.br¹ Luanda Kívia de Oliveira Rodrigues, luandakivia@gmail.com¹ Fernanda Alves Ribeiro, landha_ar@yahoo.com.br¹ Rudson de Souza Lima, rudsonsouza@yahoo.com.br¹ 1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Caixa postal Campus Universitário Lagoa Nova, CEP: , Natal-RN, Brasil. Abstract. Responsible for reducing the wear related to the friction, protect the metal against oxidation, corrosion, and dissipate excess heat, the lubrication is essential to the balance of a mechanical system, prolonging the life of the machine. Vegetable oil is a renewable resource which has in their use environmental, social and economic advantages. Especially in these days, which seeks an alternative to meet the future demands of the common lubricants based on petroleum. In recent researches, it was proven as satisfactory the physic-chemical properties of cashew nut oil (OCC) and are comparable with those from the mineral oil SAE 15W40 API SL. In this context, we developed a project to analyze its performance as a lubricant. It was built a test system able to simulate the dynamic contact of the inner parts of an internal combustion engine with constant lubrication. On this testing methodology, we considered the temperature variation of the system, so that, on the end was obtained the relative thermal history. The temperatures near the contact and the environment were measured using thermocouples attached to the testing device and recorded for control and monitoring of parameters during the tests. The study was complemented by tests of shape-shifting and mass measurement. So, depending on the wear originated on the parts, it s possible to give an opinion comparing the cashew nut oil and the mineral oil SAE 15W40 API SL used in the tests. single space line, size 10) Keywords: Cashew nut oil, Mechanical system, Lubricant. The authors are the only responsible for the printed material included in this paper.