Tendências dos Lubrificantes Ciclo Otto: Especificações de Desempenho Atuais/Futuras & Influência dos Óleos Básicos DOUGLAS L M GREGOR DOUGLAS L. McGREGOR Gerente de Mercado & Serviços Técnicos América Latina
Visão Geral Histórico de desempenho do óleo de motor ciclo otto (API e ILSAC) Veículos novos / tendências dos motores ILSAC GF-5 Por que precisamos de uma nova especificação? Lubrificante GF-5 / requerimentos de formulação Requerimentos dos óleos básicos
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API American Petroleum Institute
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API Associados American Petroleum Institute 400 membros corporativos que incluem produtores, refinadores, supridores, operadores de dutos, transportadores marítimos, companias de serviços e suprimentos Lubrificantes ExxonMobil, Shell, BP, Chevron, ConocoPhillips, CITGO, Pinnacle, Petro-Canada, Marathon, Safety-Kleen, Ashland, Valvoline
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API Associados Funções / documentos American Petroleum Institute Trabalha com ILSAC (como parte do ILSAC/Comitê de Lubrificante) para definir e desenvolver novas categorias de desempenho API 1509 (EOLCS) Apêndice E: regras de BOI ( Base Oil Interchange ) Apêndice F: regras VGRA Especificação Padrão ASTM D 4485 para Desempenho de Óleo de Motor Descreve todas as categorias de desempenho de óleo de motor ainda ativas, seus testes e limites
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC Associados ILSAC International Lubricants Standardization and Approval Committee ILSAC JAMA EMA Chrysler, Ford, GM
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC Associados Funções ILSAC Apresentar as necessidades para as novas categorias de desempenho dos óleos de motor
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC/Comitê de Lubrificante ILSAC/Comitê de Lubrificante Desenvolve novas especificações ILSAC Associação inclui (50%) membros ILSAC e (50%) membros do Comitê de Lubrificantes API Utiliza a categoria API como base para melhoria desempenho e economia de combustível Os graus de viscosidades reconhecidos pelo ILSAC são limitados
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Processo
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Histórico de desempenho 1923 Óleo mineral Leve (Inverno) Pesado (Verão) Histórico de Desempenho
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Histórico de desempenho 1923 Óleo mineral 1953 Utilização de seqüência de testes API MS Histórico de Desempenho
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Histórico de desempenho 1923 Óleo mineral 1953 Utilização de seqüência de testes 1970 1 a Categoria API S API SD Histórico de Desempenho
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Histórico de desempenho 1923 Óleo mineral 1953 Utilização de seqüência de testes 1970 1a Categoria API S 1993-1 a Categoria ILSAC Histórico de Desempenho
Histórico de Desempenho do Óleo de Motor Ciclo Otto API ILSAC ILSAC / Comitê de Lubrificante Desenvolvimento de uma categoria Histórico de desempenho 1923 Óleo mineral 1953 Utilização de seqüência de testes 1970 1a Categoria API S 1993 1a Categoria ILSAC 1993-2004 Categorias ILSAC Histórico de Desempenho
1993-2004 Categorias ILSAC GF-1 ao GF-3 Economia de Combustível Compatibilidade com catalisador Depósitos a alta temperatura Volatilidade GF-3 3aoGF4 GF-4 Controle de oxidação (~100%) Depósitos a alta temperatura (~25%) Redução de fósforo (~20%) Melhor bombeabilidade a baixa temperatura e controle de desgaste Maior economia de combustível e retenção
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências dos Motores
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Tendências dos Motores Preço alto do combustível Não se espera que o declínio recente continue (EUA) Declínio nas vendas de caminhões leves e SUVs (EUA) 30% de redução de vendas em 2008 Migração para veículos menores, crossovers e híbridos Incremento da economia de Incremento da economia de combustível da frota combinada americana para >35 mpg até 2020 (carros & caminhões leves)
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) FlexFuel Tendências dos Motores Alguns OEMs viram o E85 como uma alternativa aos veículos híbridos, mas agora aprovam os sistemas powertrain híbridos como parte da solução
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas 12 10 Tendências dos Motores Mais de 40 modelos antecipados até 2010 8 6 4 2 0 Varias tecnologias Percentage of US Hybrid Sales *F Fonte: R.L. RL Polk, Center for Automotive ti Research
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Tecnologias otimizadas de motores à gasolina Turbocharging Tendências dos Motores Todos os maiores OEMs planejam introdução de turbocharger ~13 % até 2011 O governo norte-americano* estima que sistemas turbocharging propiciam aumento de eficiência na ordem de 7,5 % Economia de combustível ao longo do período de vida na ordem de US$2000 * Fonte: www.fueleconomy.gov
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Tecnologias otimizadas de motores à gasolina Turbocharging Injeção direta Tendências dos Motores Os maiores OEMs planejam a introdução de injeção direta ~12 % até 2011 O governo norte-americano* estima que sistemas com injeção direta com turbocharging propiciam aumento de eficiência na ordem de 12% Economia de combustível ao longo do período de vida na ordem de US$3200 * Fonte: www.fueleconomy.gov
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Tecnologias otimizadas de motores à gasolina Turbocharging Injeção direta Tempo variável de válvula Tendências dos Motores Todos maiores OEMs utilizaram VVT/VCP em algumas configurações nos modelos do ano 2007 ~60% até 2011 O governo norte-americano* estima que VVT/VCP tem um potencial no aumento da eficiência de 5% Economia de combustível ao longo do período de vida na ordem de US$1400 * Fonte: www.fueleconomy.gov
Tendências dos Veículos e Motores Economia de combustível / emissões Tendências de mercado Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Tecnologias otimizadas de motores à gasolina Turbocharging Injeção direta Tempo variável de válvula Desativação de cilindro Tendências dos Motores Desativação da operação de alguns cilindros de um motor grande quando não é requerida potência. O governo norte-americano* estima que a desativação de cilindro tem um potencial no aumento da eficiência de 7,5 % Economia de combustível ao longo do período de vida na ordem de US$2000 * Fonte: www.fueleconomy.gov
Tendências dos Veículos e Motores Impacto no óleo de motor Veículos multi-combustível (E85) Efeitos no Óleo de Motor A diluição pelo combustível E85 pode causar ferrugem e corrosão adicionais às partes metálicas F ã d l d Formação do gelo no pescador a baixas temperaturas
Tendências dos Veículos e Motores Impacto no óleo de motor Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Efeitos no Óleo de Motor Sem requerimentos especiais
Tendências dos Veículos e Motores Impacto no óleo de motor Veículos multi-combustível (E85) Tecnologias híbridas Tecnologias otimizadas de motores à gasolina Efeitos no Óleo de Motor Menor deslocamento de pistão e maior potência dos motores implica em maior estresse sobre o óleo Melhoria do controle de oxidação, volatilidade Óleo de motor utilizado como fluido hidráulico para operar sistemas mecânicos Melhoria do controle de aeração Requerimento de lubrificação apropriada ao sistema turbocharger Melhoria no controle de borra
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades ILSAC GF-5 Melhoria da economia de combustível Maior compatibilidade com sistemas de emissão Óleos de motor mais robustos para aumentar a durabilidade desses motores
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível ILSAC GF-5 Histórico Fonte: NHTSA Website
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Ano Carro (mpg) ILSAC GF-5 Caminhão (mpg) 2008 27,5 22,5 22,5 Novos limites de economia 2010 27,5 23,5 25,3 de combustível 2011 31,2 25,0 27,8 Proposto 2012 32,8 26,4 29,22 2013 34,0 27,8 30,5 2014 34,8 28,2 31,0 2015 35,7 28,6 31,6 Combinado (mpg) Fonte: US Dept of Transportation
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Limites atualizados (descritos no anexo) ILSAC GF-5 Teste de economia de combustível: Seqüência VID Requerimento de volatilidade de P: Seqüência IIIGB Teste ROBO: Bancada (Seqüência IIIGA) TEOST 33C: Bancada (turbo, GF-2) Teste de aeração: HEUI (ASTM D6894) Teste de emulsibilidade: E85 Teste de compatibilidade com elastômeros
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Grande pergunta: Qual é a relação entre a robustez do óleo e a economia de combustível? ILSAC GF-5 O cronograma está apertado Período de demonstração da tecnologia não poderá ser antes de março/2009 (melhor previsão) ILSAC pretende buscar aprovações GF-5 (com limites) em setembro/2009 Primeiro licenciamento em 01/julho/ 2010 Várias questões sobre precisão dos testes e correlação ainda precisam de resposta Sem previsão de mudança no cronograma
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Requerimentos da formulação Economia de combustível ILSAC GF-5 Testes iniciais da seqüência VID indicaram que óleos com modificadores de atrito proporcionam maior economia de combustível comparados aos óleos sem estes aditivos Incremento do uso de modificadores de atrito orgânicos ou à base de molibdênio
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Requerimentos da formulação Economia de combustível Compatibilidade com catalisador ILSAC GF-5 É sabido que o fósforo envenena o sistema catalisador Introdução do teste de volatilidade de fósforo f (Seqüência IIIGB) Formulação com baixo teor de fósforo (ZDDP) e/ou uso de nova tecnologia de ZDDP
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Requerimentos da formulação Economia de combustível Compatibilidade com catalisador Robustez do óleo ILSAC GF-5 Seqüência IIIG WPD Mais detergente, novos detergentes e/ou rebalanceamento das formulações (antioxidantes)
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Requerimentos da formulação Economia de combustível Compatibilidade com catalisador Robustez do óleo ILSAC GF-5 Depósitos a alta temperatura (TEOST MHT-4 and TEOST 33C) Seleção do ZDDP, FMs Antioxidantes adicionais
ILSAC GF-5 Balanço das Necessidades Economia de Combustível Novidades no GF-5 Comentários Requerimentos da formulação Economia de combustível Compatibilidade com catalisador Robustez do óleo ILSAC GF-5 Controle da formação de borra no motor Maior teor de dispersante Nova tecnologia* de dispersante *Compatível com os testes de elastômeros
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos dos óleos básicos Requirementos do óleo básico Categorias de Óleo Básico API: Publicação API 1509
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos de óleo básico Índice de viscosidade Requirementos do óleo básico O índice de Viscosidade do óleo básico impacta em áreas chaves:
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos de óleo básico Índice de viscosidade Requirementos do óleo básico Processos de refino do óleo básico
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos de óleo básico Índice de viscosidade Requirementos do óleo básico Volatilidade (Limite ILSAC = 15% máximo)
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos de óleo básico Índice de viscosidade Limitações do Grupo I Requirementos do óleo básico Baixos graus SAE precisam de Grupo II ou melhor para atender os requerimentos de viscosidade a baixa temperatura e volatilidade
Limitações do Grupo I
Fundamentos Requirementos do óleo básico Grupos de óleo básico Índice de viscosidade Limitações do Grupo I Comparação da volatilidade Requirementos do óleo básico
The End Agradecimentos especiais a Rodolfo O Rock Ferreira para a tradução portuguesa
ILSAC GF-5 (Proposta em Construção) Item Necessidade Parâmetro Teste 1 Corrosão baixa temperatura Ferrugem Teste de furrugem na esfera 2 Corrosão alta temperatura Mancais de Cu/Pb Seqüência VIII 3 Borra a baixa temperatura Borra clássica Seqüência VG (Limites mais restritos para AES, ARCS, OSC) 4 Depósitos a alta temp. Pesagem de depósito formado a 285 C TEOST MHT (Limites mais restritos) 5 Depósitos em pistão WPD Seqüência IIIG (WPD mais restrito) 6 Visc. baixa temp óleo usado MRV ROBO (Novo; Seq IIIGA fallback position) 7 Proteção à oxidação Aumento de viscosidade Seqüência IIIG 8 Proteção ao desgaste do trem de válvula Desgaste de partes do trem de válvula Seqüência IIIG 9 Proteção ao desgaste Desgaste com ranhura Seqüência IVA 0,06 0,08 % P 10 Limites químicos Compatibilidade com 0,5 % S (0W, 5W-XX), 0,6 % max S 10W-30 catalisador 11 Volatilidade de P Seq. IIIGB (Novo, 85 % max PR proposto) 12 Fuel economy New & used fuel economy Sequence VID (New, Matrix Initiated) Perspectiva Afton: Setembro, 2008
ILSAC GF-5 (Proposta em Construção) Necessidade Parâmetro Teste 13 Proteção ao sistema Turbo coking TEOST 33C (Novo; teste controlado?, turbinado correlação do teste turbo iniciado ) 14 Consumo de óleo Volatilidade NOACK, Sim. D. 15 Viscosimetria óleo novo Viscosidades SAE J300 16 Estabilidade ao cisalhamento Viscosidade após o cisalhamento Seqüência VIII 17 Aeração % aeração, novo & usado HEUI (ASTM D6894) (Novo; parte diesel pergunta se ainda há correlação) 18 Espuma Ponto máximo de espuma e tempo de 1 min. ajuste para estabilidade ASTM ajuste D892 (Novo; preciso verificar precisão) 19 Compatibilidade com elastômeros Volume, Dureza, Tensão e Alongamento SAE J2643, ASTM 7216 (Novo elastômero AEM incluso, D7216 para ser incluso 20 Proteção ao entupimento t % entupimento t ASTM D6794, D6795 de filtro 21 H & M Sedimentação de aditivo / atualização dos óleos de referência ASTM D6922 22 Compatibilidade MFV Emulsibilidade (Procedimento Novo Sem separação de água; Chrysler) procedimento ASTM a ser adotado Perspectiva Afton: Setembro, 2008