Proposta para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante utilizado em máquinas agrícolas de usinas sucroalcooleiras Tatiane F. Zambrano Brassolatti 1, Altair Fernandes 2, Marcela A. Bataghin Costa 3, Marcelo Brassolatti 4 1 Instituto Federal de São Paulo (IFSP) Salto, SP - Brasil 2 e 4 Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) São Carlos, SP - Brasil 3 Instituto Federal de São Paulo (IFSP) São Carlos, SP - Brasil tatianefzb@uol.com.br Abstract. The aim of this paper is to propose a plan for the implementation of a lube oil analysis laboratory used in agricultural machinery of sugar and alcohol sector. Therefore, researched the cases of literature plants that have implemented a lubricating oil analysis laboratory and the results achieved. It is believed that perform periodic analysis of lubricating oil instead of following the exchange period stipulated by the manufacturer, reduce the amount of trade and environmental impacts resulting from this activity. Resumo. O objetivo deste artigo é propor um plano para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante utilizado em máquinas agrícolas de usinas sucroalcooleiras. Para tanto, pesquisou-se os casos da literatura de usinas que implementaram um laboratório de análise do óleo lubrificante e os resultados alcançados. Acredita-se que realizar a análise periódica do óleo lubrificante ao invés de seguir o prazo de troca estipulado pelo fabricante, reduza a quantidade de trocas e os impactos ambientais decorrente desta atividade. 1. Introdução O Brasil é um dos maiores produtores de açúcar e álcool. Desta forma, o setor sucroalcooleiro se torna um referencial em termos de importância econômica, social e ambiental, atraindo investimentos para a área agrícola e industrial. O objetivo deste artigo é propor um plano para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante utilizado em máquinas agrícolas de usinas sucroalcooleiras. As trocas de óleo lubrificante podem seguir dois critérios: Recomendação do fabricante: a recomendação de troca do óleo do fabricante tende a ser antes do final da vida útil do óleo, a fim de evitar problemas relacionados a quebra de máquinas, paradas na produção, etc. Desta forma, há um aumento da quantidade de trocas do óleo lubrificante e dos impactos ambientais; 127
Análise do óleo lubrificante: o óleo é analisado periodicamente e somente é trocado no final da vida útil. Desta forma, a quantidade de trocas dos óleos e dos filtros é minimizada e os impactos ambientais também. A análise de óleo lubrificante usado, apesar de aparentemente simples, necessita de muito empenho do pessoal de laboratório e da manutenção mecânica, onde a comunicação imediata entre ambos é vital para a otimização das trocas de óleos e filtros. Este artigo se inicia com o referencial teórico. Posteriormente, tem-se o método e os resultados alcançados. Por fim, são apresentadas as conclusões e as referências bibliográficas. 2. Referencial Teórico O óleo lubrificante presente em muitos compartimentos de equipamentos agrícolas (motor a combustão interna, transmissão, diferenciais e reduções finais) possui as seguintes funções: Manter os compartimentos em uma temperatura ideal de operação; Reduzir os atritos aumentando o rendimento do motor e diminuindo o consumo de combustível. Proteger as peças contra o desgaste e a corrosão, garantindo a longevidade e a eficácia do motor. O óleo lubrificante também permite a eliminação das impurezas, através do filtro de óleo e das trocas, assim mantém a limpeza das peças do motor. Reforça a vedação, que assegura a taxa de compressão do motor, otimizando a sua potência. Define-se análise de óleos lubrificantes como a ciência que estuda as superfícies que interagem entre si. Tendo como objetivo a avaliação da condição do lubrificante e também pode ser aplicada na área de manutenção como uma ferramenta de avaliação da condição de máquinas. A análise de óleo lubrificante consiste no acompanhamento periódico de amostras, tendo como objetivo a avaliação dos mecanismos de desgaste que são produzidos em máquinas onde ocorre o movimento das partes mecânicas em contato. Esta ferramenta pode ser utilizada em sistemas de caixa de engrenagem, motores à combustão interna, reduções finais de tratores e equipamentos mecânicos que utilizam óleos lubrificantes e graxas para reduzirem o atrito provocado pela aderência das partes móveis. As possíveis causas de contaminação do óleo do motor de tratores utilizados em usinas sucroalcooleiras são: a) Contaminação por água: é um contaminante universal e deve ser removida dos fluidos de operação. A água livre, ou emulsificada, é definida como a água acima do ponto de saturação de um fluido específico. Neste ponto, o fluido não pode dissolver ou reter mais água. A água livre geralmente é percebida como uma descoloração leitosa do fluido. Nos motores de combustão interna de máquinas agrícolas, a água pode estar 128
presente por condensação, que ocorre com operações agrícolas a baixa temperatura, ventilação inadequada no cárter, uso excessivo em marcha lenta e períodos curtos em serviços intermitentes. b) Redução de viscosidade: a viscosidade é a propriedade mais importante dos óleos lubrificantes, definida como a capacidade que o fluido tem de vencer a tensão de cisalhamento. Viscosidade também pode ser definida como a medida da taxa de fluxo de um lubrificante a uma determinada temperatura em relação ao tempo, podendo ser expressa em termos de viscosidade cinemática (mm² / s ou CSt) ou viscosidade absoluta ou dinâmica (Pa.S). O uso de óleo lubrificante contaminado possui como possível causa a viscosidade abaixo do padrão original definida pelo fabricante do óleo. Isso se dá possivelmente pela diluição do óleo pelo combustível, através dos bicos injetores gotejando, ou através da alimentação de ar no sistema de admissão ou pelo sistema de escape obstruído. c) Aumento de viscosidade: o aumento da viscosidade do óleo ocorre pelo uso de produto mais viscoso, pela contaminação por água e por fuligem do combustível, ou contaminação por um óleo mais viscoso. Outro motivo que é responsável pelo aumento da viscosidade é a degradação do óleo, causada principalmente pela refrigeração inadequada, operação com mistura pobre de combustível e ar e períodos de drenagem excessivamente prolongados de troca de óleo. d) Contaminação por insolúveis: o óleo lubrificante pode ser contaminado por insolúveis quando existe uma queima nos cilindros dos motores a diesel com mistura de ar mais combustível desproporcional ao recomendado, ou seja, quando existe uma mistura com mais combustível do que ar no cilindro, ocasionando dificuldade para o motor pegar, por problemas nos bicos injetores que ficam defeituosos e ou a entrada de ar de admissão obstruída. A contaminação por insolúveis também pode acontecer devido à entrada de poeira pelo sistema de admissão, ocasionado principalmente pela manutenção inadequada do filtro de ar, por vazamento de ar no sistema de admissão e pelo indicador de restrição que pode estar obstruído ou ausente no sistema. O óleo lubrificante degradado é considerado um resíduo tóxico. Desta forma, a Resolução, nº 09, de 31 de Agosto de 1993 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) proíbe: O descarte dos óleos lubrificantes no solo, em águas superficiais, subterrâneas, no mar e em sistemas de esgoto; O descarte de óleo lubrificante que possa causar poluição atmosférica; A utilização de óleos lubrificantes que não possam ser reciclados através de rerrefino, exceto com autorização do IBAMA; A disposição final dos rejeitos do processo de rerrefino dos óleos lubrificantes sem tratamento prévio que garanta a eliminação das características tóxicas e poluentes do resíduo; a preservação dos recursos naturais e o atendimento aos padrões de qualidade ambiental. Para se compreender como deve ser realizada a correta disposição de óleos lubrificantes é necessário conhecer a definição de alguns termos. O Artigo 2º da 129
Portaria, nº 125, de 30 de Julho de 1999 da Agência Nacional de Petróleo cita algumas definições: Óleo lubrificante básico: principal constituinte do óleo lubrificante acabado, podendo ser de origem mineral (derivado do petróleo) ou sintético (derivado de vegetal ou de síntese química); Óleo lubrificante acabado: produto formulado a partir de óleo lubrificante, podendo conter aditivos; Óleo lubrificante usado ou contaminado: óleo lubrificante acabado que, em função do seu uso normal ou por motivo de contaminação, tenha se tornado inadequado à sua finalidade original; Rerrefino: processo industrial para remoção de contaminantes, de produtos de degradação e de aditivos do óleo lubrificante usado ou contaminado, conferindo ao produto final as mesmas características de óleo lubrificante básico. Os óleos lubrificantes degradados ou contaminados devem ser encaminhados para o rerrefino que remove os aditivos e os contaminantes do óleo. Este processo resulta em óleo básico e rejeitos. As empresas que realizam o rerrefino do óleo lubrificante devem ser cadastradas na Agência Nacional de Petróleo (ANP). 3. Método Este artigo se baseou em um estudo de caso da literatura que comparou os tempos de troca de óleo lubrificante de máquinas agrícolas de acordo com a recomendação do fabricante ou conforme a análise do óleo. De acordo com este estudo, foi proposto de um plano para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante utilizado em máquinas agrícolas de usinas sucroalcooleiras. 4. Resultados BORMIO (1992) realizou um estudo comparando o tempo de troca de óleo lubrificante em motores a diesel em onze tratores nas seguintes usinas sucroalcooleiras: Usina sucroalcooleira A: se baseava no tempo de recomendação do fabricante para realizar a troca do óleo lubrificante e filtros. Foram analisados 6 tratores; Usina sucroalcooleira B: realizava a análise periódica do óleo lubrificante para verificar a necessidade de troca do óleo lubrificante e filtros. Foram analisados 5 tratores. O tempo médio (horas) de troca de óleo lubrificante em motores a diesel dos onze tratores está apresentado no Gráfico 1. 130
Usina sucroalcooleira A Usina sucroalcooleira B Gráfico 1: Tempo médio (horas) de troca de óleo lubrificante em motores a diesel de tratores. Fonte: Bormio (1992). O tempo médio (horas) de troca de filtros de óleo lubrificante em motores a diesel dos onze tratores está apresentado no Gráfico 2. Usina sucroalcooleira A Usina sucroalcooleira B Gráfico 2: Tempo médio (horas) de troca de filtros de óleo lubrificante em motores a diesel de tratores. Fonte: Bormio (1992). 131
De acordo com os Gráficos 1 e 2, conclui-se que a análise do óleo lubrificante de motores a diesel de tratores agrícolas aumenta o tempo médio de troca do óleo e dos filtros e, consequentemente reduz os impactos ambientais. Para realizar a análise do óleo lubrificante é necessário que a usina sucroalcooleira instale um laboratório. No próximo item serão descritos os passos para a implementação deste laboratório. 4.1 Plano para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante Neste item serão propostos os passos para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante de equipamentos agrícolas (colhedoras, caminhões, tratores e motobombas) em usinas de cana e álcool. Os equipamentos necessários para realizar as análises estão descritos a seguir. Um aparelho para determinação do ponto de fulgor de vaso aberto que é a menor temperatura corrigida, em que ocorre um lampejo, provocado pela inflamação dos vapores da amostra, pela passagem de uma chama piloto. Figura 1: Aparelho para medir ponto de fulgor de vaso aberto Cleveland. Um viscosímetro portátil Visgage que constata a viscosidade do óleo de forma rápida, com precisão desejável, com um custo baixo. 132
Figura 2: Aparelho de medir viscosidade Visgage. Um sistema de filtração responsável por verificar a quantidade de partículas sólidas presentes na amostra de óleo lubrificante. Figura 3: Sistema de filtração de impurezas sólidas presentes nos óleos lubrificantes. O laboratório deverá conter exaustores e capela, pois o aparelho que mede o ponto de fulgor expele gases e atinge altas temperaturas. Para retirar as amostras dos compartimentos dos equipamentos agrícolas será necessário uma bomba manual conforme descrito na Figura 4. 133
Figura 4: Bomba manual de coleta de amostra. As características dos óleos lubrificantes que serão analisadas são: Viscosidade; Viscosidade Cinemática a 40ºC e 100ºC; Ponto de Fulgor. As amostragens das análises serão realizadas a cada 100 horas e após o laudo será recomendado a intervenção para manutenção. Um sistema informatizado deverá ser utilizado para o controle de histórico das recomendações e dos serviços realizados nos equipamentos. 5. Conclusão O objetivo inicial deste artigo foi atingido. No item Plano para a implementação de um laboratório de análise do óleo lubrificante tem-se um detalhamento dos equipamentos e ensaios que devem ser realizados. A implementação de um laboratório de análise de óleo lubrificante em uma usina sucroalcooleira terá os seguintes benefícios: Aumento da vida útil dos óleos lubrificantes, ocasionando em uma economia de óleos e filtros e redução dos impactos ambientais; Com a implantação do laboratório de análise de óleo, prováveis problemas nos componentes internos de motores, transmissões e reduções finais poderão ser diagnosticados em tempo, contribuindo assim para uma intervenção com custos muito menores para o equipamento como um todo. Desta forma, recomenda-se que as usinas sucroalcooleiras implementem um laboratório de análises dos óleos lubrificantes utilizados em máquinas agrícolas ao invés de seguir o prazo de troca de óleos recomendada pelo fabricante. Referências Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). (1994). NBR 5462: confiabilidade e mantenabilidade. Rio de Janeiro. 134
BORMIO, M. R. (1992). As análises de óleo lubrificante como instrumento de manutenção preventiva de tratores agrícolas. 136p. Dissertação (Mestrado em Agronomia Energia na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista, Botucatu. BRASIL. Portaria, nº 125, 30 de Julho de 1999. Disponível em: <http://www.anp.gov.br>. Acesso em: 12 dez 2014. CONAMA. Resolução, nº 009, 31 de Agosto de 1993. Disponível em: <http://www.anp.gov.br>. Acesso em: 10 dez 2014. SLACK, Nigel et al. (2002). Administração de Produção. São Paulo: Atlas. 135