Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-25T13:41:57Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ JORGE DA SILVA JÚNIOR - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 8878210 bytes, checksum: 8ad2b9618778b2c4268304060a0167f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T13:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ JORGE DA SILVA JÚNIOR - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 8878210 bytes, checksum: 8ad2b9618778b2c4268304060a0167f5 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Capes / O objetivo deste trabalho é analisar a capacidade da Termografia de monitorar o comportamento dos óleos lubrificantes SAE 20W50 API SJ e ISO VG 10 do ponto de vista térmico até o momento de ruptura do filme lubrificante, caracterizado pela brusca elevação no atrito, ruído, vibração e temperatura em ensaios de atrito cisalhante. A metodologia utilizada é baseada na análise de termogramas que indicam perfis de temperatura durante os ensaios de atrito e no momento de falha mecânica, comparando-se estes resultados com os obtidos por um termopar. Deste modo, é possível obter informações que podem ser usadas como referências visuais não invasivas durante uma situação de atrito. Os corpos de prova, constituídos por pinos cilíndricos de aço SAE 1045, são atritados contra um anel de desgaste que consiste em um rolamento travado por solda sob condição de regime de lubrificação limite. Testes foram realizados em condições crescentes de carga até 180 N em rotações de 10, 15 e 20 Hz (600, 900 e 1200 rpm). Os resultados mostram a capacidade qualitativa e quantitativa da Termografia na detecção de falhas de lubrificação, considerando a emissividade da película lubrificante de óleo igual a 0,82. Além disso, os picos de temperatura associados ao scuffing (desgaste severo causado pelo rompimento da película) mostrados pela Termografia são maiores que os mostrados pelo termopar, o que facilita a visualização deste fenômeno. Conclui-se que a Termografia pode ser usada para a detecção do rompimento da película lubrificante em ensaios de atrito do tipo pino sobre anel. / The aim of this work is to evaluate the Thermography ability to monitor the behavior of the lubricating oils SAE 20W50 API SJ and ISO VG 10 from the thermal point of view until the moment of the lubricating film rupture, characterized by the sudden elevation in the friction, noise, vibration and temperature in shear friction tests. The methodology used is based on the analysis of thermograms that indicate temperature profiles during the friction tests and at the moment of mechanical failure, comparing these results with those obtained by a thermocouple. Thus, it is possible to obtain information that can be used as noninvasive visual references during a friction situation. The specimens, consisting of cylindrical SAE 1045 steel pins, are rubbed against a wear ring consisting of a weld-locked bearing under the condition of a boundary lubrication regime. Tests were performed under increasing load conditions up to 180 N at 10, 15 and 20 Hz (600, 900 and 1200 rpm) rotations. The results show the qualitative and quantitative capacity of the Thermography in the detection of lubrication failures, considering the emissivity of the lubricating oil film equal to 0.82. In addition, the temperature peaks associated with scuffing shown by Thermography are larger than those shown by the thermocouple, which facilitates the visualization of this phenomenon. It will be concluded that the Thermography can be used for detecting the breakdown of the lubricant film in pin-on-ring friction tests.

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: Luiz Daré Neto / Resumo: A manutenção atualmente é observada como um fator importante para uma empresa que busca destacar-se no mercado cada vez mais competitivo. Para que isso aconteça o uso de ferramentas estratégicas que proporcionam uma melhoria do parque industrial são fundamentais. A análise do óleo lubrificante é uma dessas ferramentas capazes de indicar a vida útil das partes internas de um equipamento. Acompanhando essa evolução, o uso de novas fontes de energia também ganha espaço, destacando-se as fontes de energia ecologicamente corretas, chamadas de fontes de energia "limpa" como é o caso do Biodiesel, combustível substituto do Diesel mineral, que pode ser produzido a partir de plantas oleaginosas ou gorduras animais. Em motores de combustão interna que trabalham com o ciclo Diesel (ignição por compressão) os resultados de testes com o uso do Biodiesel ainda estão sendo realizados, pois a regulamentação do uso obrigatório ainda é recente no país. Atualmente está regulamentada a mistura 4% de Biodiesel em volume misturado no Diesel derivado de petróleo. Para um bom funcionamento de um motor de ignição por compressão o uso de um lubrificante que segue as especificações do fabricante é essencial, pois o lubrificante possui muitas funções, sendo a principal delas manter as partes móveis do motor com o mínimo de atrito entre si. O uso de um lubrificante fora das especificações ou com contaminantes (água, combustível, etc) acarreta uma série de danos ao motor como desgaste, superaquecimento e baixo rendimento. Neste trabalho é utilizada a técnica de análise de óleo, onde se busca averiguar as possíveis influências que o uso do Biodiesel pode ter sobre as propriedades físico-químicas do lubrificante. Para tanto, a ferrografia analítica, a espectrografia por absorção atômica, ponto de fulgor, filtragem por membrana de celulose e análise... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Maintenance is now seen as an important factor for a company that seeks to stand out in the market increasingly competitive. For that purpose the use of strategic tools that provides an improvement in the industrial park are key. The lubricant analysis is one of those tools that indicate the life of internal parts of equipment. Following those developments, the use of new sources of energy is also increasing; especially energy sources environmentally friendly, called sources of clean energy such as biodiesel-fuel substitute for mineral diesel, which can be produced from plant oil or animal fats. In internal combustion engines that work with the Diesel cycle (compression ignition) tests with the use of biodiesel is still being performed, since the regulation on the mandatory use is still young in the country. Nowadays it is currently regulated mixture of 4% biodiesel by volume mixed in diesel derived from petroleum. For good function of an ignition engine the use of a lubricant following the manufacturer's specifications is essential, since the lubricant has many functions, the main one being to keep the moving parts of the engine with minimal friction between it others. The use of a lubricant out of specification or with contaminants (water, fuel, etc.) has some kind of engine damage and wear, overheating and low income. This work uses the oil analysis technique, where it is tried the possible influence that the use of Biodiesel might have on the physical and chemical properties of the lubricant. Therefore, the analytical ferrography, the atomic absorption spectrometry, flash point, membrane filtration and viscosity analysis are examples of tests carried out at work. The results show that morphology and the concentration of particles found by atomic absorption espectrography in lubricant are considered normal and that a technique alone does not translate a real situation inside a mechanical system / Mestre

Resumo: As análises de óleos lubrificantes de motores de tratores agrícolas são importantes como meio gerador de informações à manutenção mecânica e da racionalização quando da substituição dos mesmos. Porém, a confiabilidade da permanência destes óleos no cárter pode ser tratada de maneira formal através de métodos estatísticos. Foram utilizados dados referentes ao tempo, em horas, de uso dos óleos lubrificantes dos motores de dois grupos de tratores, marca Massey Ferguson, modelo 275 4x2. Os dados do primeiro grupo são oriundos de seis tratores onde foram obtidas setenta observações. Os do segundo grupo de sete tratores foram verificadas quarenta e seis observações. Avaliou-se o tempo de uso do óleo através das seguintes variáveis explanatórias: viscosidade, ponto de fulgor, diluição por combustível, fuligem, presença de água e desgaste metálico (Fe, Cu, Cr, Pb, Al e Si) para ambos os grupos de tratores. No segundo grupo foram verificados também níquel e molibdênio. O modelo de Cox foi utilizado para análise de tais variáveis. Estudaram-se as curvas de confiabilidade do óleo lubrificante para cada trator, utilizando-se o estimador de Kaplan-Meier. No primeiro grupo, as variáveis explanatórias não foram significativas para o período de troca do óleo lubrificante de motores dos tratores. Para o segundo grupo apenas o Pb apresentou diferença significativa com relação ao tempo de troca do óleo lubrificante. A utilização do estimador de Kaplan-Meier permitiu identificar o comportamento do óleo lubrificante durante o período de uso. O modelo de Cox mostrou-se apropriado para explicar o comportamento das variáveis explanatórias. / Abstract: The analysis of the motors lubricant oil of agricultural tractors are important as information generating to the mechanical maintenance and to the rationalization when of its substitution. However, the permanence reliability of these oils in the crankcase can be treated to formal way through the statistical methods. Data over time, in hours, of the use of motor lubricant oils of two tractors groups, all Massey Ferguson 275 model 4x2 were utilized. The data of the first group are from six tractors and seventy observations were obtained. The data of the second group are fom seven tractors, obtaining forty-six observations. It was evaluated the oil use time according to the following explanatory variables: viscosity, glow point, dilution by fuel, soot, water and metallic wear (Fe, Cu, Cr, Pb, Al, Si) for both groups; molybdenum for the second group. The Cox model was utilized for analyses of these variables. The reliability curves were studied for each tractor using Kaplan-Meier estimator. In the first group, the explanatory variables were not significant for the time of lubricant oil exchange to the motors of tractors second group only Pb showed difference in relation to time of lubricant oil exchange. The Kaplan-Meier estimator allowed to visualize the lubricant oil behavior during the use time. The Cox model was appropriated to explain the explanatory variables behavior. / Orientador: Marcos Roberto Bormio / Coorientador: João Candido Fernandes / Banca: João Eduardo Guarnetti Santos / Banca: José Eduardo Corrente / Banca: Jair Rosas da Silva / Banca: Abilio Garcia dos Santos Filho / Doutor

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Resumo: O presente trabalho apresenta um projeto e construção de um protótipo para separar partículas de desgaste em óleos lubrificantes. Devido à necessidade da confiabilidade de máquinas e equipamentos para a redução de custos fabris, as indústrias recorreram às ações preditivas de manutenção. Dentre as várias ações preditivas de manutenção pode-se citar a análise de lubrificantes. Lubrificantes são materiais colocados entre duas superfícies interativas afim de preencher as irregularidades superficiais, assim reduzindo o atrito e o desgaste. Os lubrificantes podem ser sólidos, semifluidos e fluidos. O óleo é um lubrificante líquido, partículas de desgaste presentes no óleo podem danificar componentes vitais de máquinas. Um método utilizado para analisar as partículas de desgaste presentes no óleo lubrificante é a ferrografia qualitativa. Com base em fundamentos teóricos de obras renomadas no meio cientifico, o objetivo do presente trabalho é projetar e construir um protótipo separador rotativo de partículas de baixo custo, para obter ferrogramas quantitativos de boa qualidade e comparar com os modelos convencionais encontrados no mercado. Através de cinco combinações diferentes de ímãs permanentes foi possível obter ferrogramas, sendo que as combinações 03, 04 e 05 apresentaram melhor qualidade de formação de anéis de partículas ferrosas. A combinação 04 apresentou apenas dois anéis, estes são mais fidedignos em relação aos anéis do aparelho convencional. / Mestre

Orientador: Mauro Hugo Mathias / Banca: João Zangrandi Filho / Banca: Anselmo Monteiro Ilkiu / Resumo: O procedimento de análise de óleos e graxas vem sendo implementado em diferentes setores, tais como indústria de papel e celulose, usina de álcool, empresas marítimas e empresas aéreas comerciais. As técnicas de análise de óleos lubrificantes permitem o aumento da vida útil de equipamentos, a economia de custos de manutenção. Na área militar esta abordagem é usual desde a década de quarenta. No entanto os países desenvolvidos que vêm participando de grande conflitos bélicos têm explorado muito este recurso com o objetivo de minimizar os custos operacionais e aperfeiçoar o cumprimento de missões. Assim, esta tecnologia envolvida é estratégica, cabendo aos países em desenvolvimento a implementação de programas mais eficazes de forma a ter maior grau de independência, aumento da disponibilidade e confiabilidade de equipamentos de modo a economizar recursos. A proposta da pesquisa em desenvolvimento é complementar o programa de manutenção baseado em análise de óleos e graxas no sentido de explorar e aplicar o potencial destas técnicas, visando as atividades de dificuldades em serviço (problemas operacionais) e investigação de incidentes/acidentes aeronaúticos. O estudo de viabilidade deste tipo de programa poderá gerar um programa de Garantia da Qualidade que permita detectar os modos de falha nos sistemas das aeronaves de defesa. Por todas as considerações acima mencionadas, um programa de análise de óleo é imperativo numa empresa aérea comercial ou mesmo numa Força Aérea de Defesa. As possíveis desvantagens na implementação de um programa de análise de óleo são o seu custo ( logística, recursos humanos, instalações, equipamentos, etc) e o tempo que o citado programa leva para ser consolidado. / Abstract: The procedure of oil and grease analysis has been implemented in different sectors, such as industry of paper and cellulose, maritime, alcohol plants, companies and commercial airlines. The techniques of lubricate oil analysis allow the increase of the useful equipment life, the economy in maintenance costs. In the military field this boarding are usual since the decade of forty, however the developed countries that has been participated in World War II have explored much of this resource with the objective to minimize the operational costs and to optimize the missions fulfillment. Thus this involved technology is strategic, fitting to the developing countries the implementation of more efficient programs of form to have greater degree of independence, increase of the availability an equipment reliability in order to save resources. The proposal of the research carried on is to complement the program of maintenance based on oil and grease analysis and greases in order explore and to apply the potential of these techniques, aiming at to the activities of difficulties in service (operational problems) an inquiry of aeronautical incidents/accidents. The feasibility study this type of program will be able to generate a program of Quality Assurance that allows detecting the failure modes in the systems of the defense aircraft. For all considerations mentioned above, a program of oil analysis is imperative in a commercial airline or even in an Air Force of Defense. The possible disadvantages to the implementation of oil analysis program are the their cost (logistic, human resources, physical place, equipments and so on) and the time to consolidate such kind of program. / Mestre

Orientador: Maria da Consolação Fonseca de Albuquerque / Co-orientador: Sérgio Augusto Mello da Silva / Banca: Marco Antonio Morais Alcanctara / Banca: Ivone Regina de Oliveira / Resumo: O volume de resíduos de óleo produzidos no Brasil está cada vez mais crescente e, consequentemente, o descarte desses materiais na natureza se torna progressivamente mais complicado. De acordo com a Associação Brasileira para Sensibilização, Coleta e Reciclagem de Resíduos de Óleo Comestível (ECÓLEO), o óleo é o maior poluidor de águas doces e salgadas das regiões mais adensadas do Brasil. Acredita-se que o concreto para aplicação em pavimentos de estacionamento, calçadas, sarjetas, muros de divisórias em estradas e avenidas, entre outros, possa ser uma opção para os descartes dos resíduos de óleo, diminuindo o impacto ambiental causado pela má destinação destes resíduos. No presente trabalho foi analisado o concreto com adição de 5 e 10% de resíduo de óleo de cozinha e resíduo de óleo lubrificante. Resultados de resistência à compressão axial, de resistência à tração por compressão e de módulo de elasticidade mostraram reduções significativas nos concretos com adição de óleo, sendo maiores ainda no concreto com óleo de cozinha. No entanto, a propriedade de resistência à tração na flexão não mostrou alterações significativas. Os resultados da análise microestrutural não mostraram presença de metais pesados nas amostras contendo resíduos de óleo lubrificante. O acréscimo de resíduo de óleo de cozinha apresentou significativo aumento no tempo de pega do concreto. Entretanto, esse aumento foi pequeno com o acréscimo do resíduo de óleo lubrificante. Apesar das reduções das propriedades mecânicas dos concretos contendo resíduos de óleo, a não influência da tração à flexão e a ausência de metais pesados possibilita uma alternativa de descarte de resíduos de óleo em estruturas de concreto para aplicação em pavimentos de concreto, contribuindo com o meio ambiente e o desenvolvimento sustentável / Abstract: The content of oil wastes product in Brazil is growing fast and, consequently, the discard of these materials in nature become progressively complicated. According with ECÓLEO, Brazilian Association to Awareness, Gathering and Recycling Edible Oil Wastes, and the oil is one of the most pollutants of seas and rivers in regions most density of Brazil. Believes that concrete could to be applied in pavements, parking lots, sidewalk, gutter, and division walls in roads and avenues, i.e., could be an option to discard oil wastes, decreasing the environment impact caused by the bad destination of these wastes in nature. Results of compression resistance, flexural resistance and elasticity modulus have showed significances reductions when ROV and ROL has been put in concrete mix. Nevertheless, it has not presented significances alterations flexural on splitting tensile strength. The results of microstructural analysis have not detected the heavy metals presence in the samples with oil wastes. Despite of these reductions on mechanical properties, the non-influence in flexural splitting tensile and the absence of heavy metals, these concrete with oil wastes can provide an alternative of wastes disposals in concrete structures to apply in concrete pavements, since applied in places with low mechanical resistance requirements, contributing with environment and sustainability development / Mestre

No processo de hidrocraqueamento para a produção de lubrificantes ocorre a formação de uma corrente rica em compostos parafínicos que possuem alto ponto de fluidez, apesar dos mesmos apresentarem excelentes desempenhos em termos de estabilidade térmica e oxidativa. A transformação das n-parafinas obtidas nestas correntes em isoparafinas e compostos naftênicos, os quais possuem menores pontos de fluidez, se faz necessária a fim de enquadrar esta propriedade. Uma das rotas catalíticas mais importantes neste sentido é a hidroisodesparafinação ou HIDW (hydroisodewaxing) que consiste na conversão de n-parafinas nas respectivas isoparafinas, onde são empregados catalisadores bifuncionais zeolíticos com a ocorrência de seletividade de forma. No caso dos catalisadores industriais, se faz necessária a dispersão da fase metálica e da zeólita em uma matriz amorfa para viabilizar sua conformação e melhorar a resistência mecânica do catalisador final. Neste cenário, o objetivo deste trabalho foi preparar e analisar o desempenho de uma série de catalisadores à base de zeólita beta inseridos numa matriz de alumina, variando-se o teor de zeólita e o tipo de precursor de Pt utilizado. Os catalisadores foram avaliados na reação de hidroisomerização de um composto modelo, no caso, n-hexadecano. Os testes realizados para avaliação da atividade e seletividade foram conduzidos em um reator de fluxo contínuo em alta pressão e fase líquida em unidade de laboratório. Os catalisadores foram testados em condições operacionais que proporcionassem uma ampla faixa de conversões do n-C16. Verificou-se que as atividades dos catalisadores foram proporcionais ao teor de zeólita no catalisador, indicando que a função ácida, neste catalisador bifuncional, é a etapa limitante do processo. Quanto à natureza do precursor de Pt, o catalisador preparado com ácido cloroplatínico foi sensivelmente mais ativo que os preparados com o complexo aminplatina. No entanto, para todos os catalisadores, a distribuição de produtos em função da conversão foi similar, independente do teor de zeólita e da natureza do precursor de platina. Foi também determinado o ponto de fluidez de uma série de produtos de reação, obtendo-se valores entre 17,5 C (n-hexadecano) e - 41 C (produto com 98% de conversão). Obteve-se uma boa correlação entre o ponto de fluidez e a composição dos produtos, considerando-se a presença de isômeros mono, di e tri-substituídos e compostos de menor peso molecular que C16 / The residual oil of hydrocracking process is a useful stream for the production of lubricants. This product is rich in paraffinic compounds which have a high pour point despite having the excellent performances in terms of thermal and oxidation stability. The conversion of the heavy n-paraffins or long alkyl chains into isoparaffins and naphthenic compounds, which have lower pour points, is necessary in order to lower the pour point to adequate values for lubricants formulation. One of the most important catalytic routes in this direction is hydroisodewaxing or HIDW, which consists in the conversion of n-paraffins in the respective isoparaffins with minimum formation of cracked products. For this objective, zeolitic bifunctional catalysts are employed, using zeolites presenting shape selectivity properties in order to avoid n-paraffin cracking. In the case of industrial catalysts, it is necessary to disperse the metallic phase and the zeolite in an amorphous matrix for obtaining adequate shape and mechanical strength. In this work, we studied the performance of a series of catalysts prepared with beta zeolite embedded in a alumina based matrix and varying the content of zeolite and the type of platinum precursor. The catalyst performance was evaluated in the hydroisomerization of a model compound, in this case, n-hexadecane, using a continuous flow reactor at high pressure and liquid phase in laboratory unit. Operating conditions were selected in order to provide a broad range of n-C16 conversions. Catalyst activities were proportional to the zeolite content in the support indicating that the acid function is the limiting one in these catalysts. Moreover,a catalyst prepared with chloroplatinic acid was more active than the one prepared with amine-platinum complex, for the same zeolite content. In despite of the different conversions, all catalysts presented similar isomerized and cracked product distributions as function of the overall n-C16 conversion. Pour points of a series of reaction products were measured and values between 17.5 C (n-hexadecane) and -41 C (98 % conversion) were obtained. A good correlation with pour point and product composition was obtained, taking in account the concentrations of mono, di and tri-branched isoparaffins and cracked products

Este trabalho propõe o desenvolvimento de método analítico para a determinação de Fe, Cu e Zn em amostras de biodiesel por espectrometria de absorção atômica com chama (F AAS), utilizando microemulsão como preparo de amostra. Neste trabalho buscou-se, para a formação da microemulsão, o uso de um solvente orgânico menos tóxico do que o solvente usado no método de referência (ABNT NBR 15556), o uso de padrões inorgânicos para a calibração e a ausência de um surfactante. A composição da microemulsão foi estudada através de um diagrama trifásico e a composição adotada foi de 1,7 g de biodiesel, 1,1 mL de H2O/HNO3 e volume completado com propan-1-ol até 10 mL. Foi utilizado ácido oleico e padrões inorgânicos no preparo das curvas analíticas. O método apresentou boa linearidade (R > 0,99) e desvios padrão menor do que 5%. Os LDs foram de 0,3, 0,1 e 0,07 mg kg-1 para os metais Fe, Cu e Zn, respectivamente. Esses resultados foram melhores do que os obtidos pelo método de referência devido a melhor precisão nas medidas no método proposto. Os resultados dos testes de recuperação (95-102%) indicam a ausência de efeitos de matriz. Os parâmetros obtidos pelo método proposto estão de acordo com os encontrados com o método padrão, o que torna o seu uso viável para a determinação de elementos traço. Para avaliar a exatidão do método foram comparados os resultados de amostras reais com o método de referência e também com o método de decomposição ácida. A aplicação do teste estatístico “t” student, mostrou que não existe diferença significativa entre os resultados obtidos pelos três métodos. Portanto, o uso de microemulsões aliado à técnica F AAS apresentou uma estratégia simples, rápida e prática, além da possibilidade de se utilizar solventes não carcinogênicos. A presença de ácido no meio permite maior disponibilidade e mobilidade dos analitos, evitando a adsorção nas paredes do recipiente além do uso de padrões aquosos na calibração para avaliar a presença de metais no biodiesel. / This work proposes the development of an analytical method for the determination of Fe, Cu and Zn in biodiesel samples by flame atomic absorption spectrometry (F AAS) using microemulsion as sample preparation. The formation of the microemulsion using a less toxic organic solvent instead of the solvent used in the reference method (ABNT NBR 15556), inorganic standards for calibration and the absence of a surfactant was sought. The composition of the microemulsion was investyigated through a three phase diagram and the composition adopted was 1.7 g of biodiesel, 1.1 ml of H2O/HNO3 and completed with propan-1-ol to 10 mL volume. Oleic acid and inorganic standards was used to prepare the calibration curves. The method showed good linearity (R > 0.99) and less than 5% standard deviation. The Limits of Detection obtained were 0.3, 0.1 and 0.07 mg kg-1 for Fe, Cu and Zn, respectively. These results were better than those obtained by the reference method due to lower fluctuation in the measurements in the proposed method. The spike recoveries obtained (95-102%) indicate the absence of matrix effects. The parameters obtained for the proposed method are in agreement with those found for the standard method, which makes feasible its use for the determination of trace elements. In order to evaluate the accuracy of the method the results of real samples were compared with the reference method and also with the method of acid decomposition. The application of the statistic test "t" student showed no significant difference between the results obtained by the three test methods. Therefore, the use of the microemulsions combined with F AAS technique showed a simple, fast and practical strategy, besides the possibility of using non-carcinogenic solvents. The presence of acid in the medium allows greater freedom of analytes, preventing adsorption onto the walls of the container and the use of aqueous standards for evaluating the presence of metals in biodiesel.

O diesel tem a função, além de combustível, de lubrificante de determinadas partes mecânicas em motores a compressão, principalmente referente ao sistema de injeção. A diminuição da lubricidade provoca o desgaste prematuro do motor, contudo a perda desta característica natural do combustível pode ser melhorada por meio de aditivos. O biodiesel, entre outras características, funciona como um aditivo que confere um acréscimo de lubricidade ao diesel. A lubricidade do combustível está relacionada aos compostos orgânicos que contêm uma parte polar, sulfurada ou não, que formam uma camada limite na superfície do metal, protegendo-o contra o desgaste. No entanto, o decréscimo gradativo no valor máximo do teor de enxofre permitido na legislação do diesel, para atender a demanda governamental de redução do impacto ambiental, provocou a diminuição do caráter natural lubrificante do diesel. O presente estudo visa demonstrar a correlação existente entre propriedades físico-químicas do diesel petroquímico com a lubricidade de forma a permitir um resultado rápido, com uma análise simples e de menor custo analítico do que a análise de lubricidade ASTM D6079. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa, a técnica de espectroscopia de impedância elétrica (EIE) foi utilizada para investigar propriedades dielétricas de amostras de diesel com diferentes concentrações de enxofre, biodiesel e suas misturas. As medidas de EIE, utilizando uma mistura de álcool isopropílico/tolueno como solvente, permitiram a diferenciação entre as resistividades das amostras. O acréscimo de biodiesel foi mais eficiente como aditivo de lubricitade em valores de adição de até 1%. Os resultados obtidos indicam uma relação linear entre a resistividade elétrica e o inverso do diâmetro de desgaste obtido pela análise de lubricidade (WSD-1). A presença de um único semicírculo no diagrama de Nyquist indica a presença de um único processo de relaxação na faixa de frequência investigada, ou diferentes processos com mesmo tempo de relaxação. Na segunda etapa do procedimento experimental, foram investigadas as propriedades físico-químicas do diesel como: viscosidade cinemática a 40°C (ASTM D445), enxofre (D5453 /D4294), densidade (ASTM D4052), condutividade a 20°C (ASTM D2426) e hidrocarbonetos aromáticos (ASTM D6591) a fim de desenvolver um modelo quimiométrico multifatorial com a lubricidade. O estudo de cada uma dessas propriedades individualmente mostrou que apenas a condutividade, o teor de enxofre e a concentração de triaromáticos apresentam correlação com a lubricidade. O método quimiométrico multifatorial permitiu a obtenção de dois modelos matemáticos, um baseado no teor de enxofre e condutividade e outro baseado no teor de enxofre e concentração de triaromáticos. Desta forma, observa-se que a lubricidade não está correlacionada a propriedades físicas como viscosidade e densidade e sim à composição química e às propriedades elétricas do combustível, as quais se referem a compostos com caráter polar permanente. / Diesel has the function, besides fuel, lubricant of certain mechanical parts in engines compression, mainly the injection system. The decreased ability to lubricate causes the premature engine wear. However, the loss of this natural characteristic of the fuel can be improved by means of additives. Biodiesel improves lubricity of petrochemical fuels. Diesel lubricity is due to the presence of organic compounds containing a polar part, sulphured or not, that form a boundary layer on the metal surface protecting against wear. The gradual decrease of the sulfur content in diesel fuels, according to the environmental concerns, removes the naturally occurring lubricants of this fuel. The present study aims to demonstrate the correlation between lubricity and physicochemical properties of the petrochemical diesel to obtain a fast result with a simple analysis and lower cost than the ASTM D6079 analysis. The work was divided in two steps. In the first step, Electric Impedance Spectroscopy (EIS) was used to investigate the dielectric properties of diesel samples, biodiesel and the diesel/biodiesel blends. The EIS was used with a solvent for the increased signal allowed the differentiation of the resistivity values of the each sample. These results indicate the existence of a linear relation between electrical resistivity and the inverse of the wear scar diameter (WSD-1). The single semicircles on the Nyquist diagram indicate only one relaxation process in the frequency range investigated or different relaxation process with similar time constants. In the second step it was investigated the relationship between lubricity and the physical and chemical properties of diesel as: kinematic viscosity at 40ºC (ASTM D445), sulphur (ASTM D5453/ D4294), density (ASTM D4052), conductivity at 20°C (ASTM D2426) and aromatic (ASTM D6591) in order to develop a multifactorial chemometric model. These study of each of these properties individually showed that only conductivity, sulphur content and concentration of triaromatic present correlation with the lubricity. Two multifactorial chemometric models were obtained, one based on sulphur content and conductivity and other based on the sulphur content and triaromatic concentration. Thus, it is showed that lubricity is not related to physical properties such as viscosity and density but to composition and electrical properties of the fuel, which are due to compounds with polar character.

Dentre as atividades realizadas pelas indústrias metalúrgicas, destaca-se o forjamento, onde o aço é processado em prensas sob altas temperaturas, resultando na conformação do mesmo no formato desejado. Durante o forjamento, é necessária a aplicação de um lubrificante sobre a peça a fim de reduzir o atrito metal-metal, possibilitando a remoção da peça forjada do interior da matriz. O lubrificante também tem a função de arrefecer, proteger e prolongar a vida útil das matrizes. O lubrificante à base de grafite, por possuir baixo custo, é o mais comum, sendo empregado em cerca de 80% das forjarias. Esses lubrificantes são, historicamente, produzidos em base óleo e, atualmente, também em base água. Após alguns ciclos no processo de conformação, esses lubrificantes são descartados e se juntam à água de lavagem de máquinas, matrizes, pisos e demais águas residuais, gerando um efluente de considerável complexidade que precisa ser tratado a fim de que sejam atendidos os parâmetros de emissões estabelecidos pela legislação. Neste contexto, o objetivo geral desta pesquisa foi desenvolver um tratamento para efluente oriundo da forjaria empregando lubrificantes grafíticos em base água. Amostras de efluentes foram coletadas e caracterizadas em relação aos parâmetros previstos na licença de operação (LO) - pH, sólidos suspensos, sulfetos, DQO, DBO, P, N, Al, B, Pb, Cu, Fe, Ni, Zn e óleos e graxas. Estudos mais detalhados foram realizados em uma amostra, onde se mediram a tensão superficial, a distribuição granulométrica, o potencial zeta e o ângulo de contato entre as fases grafite/água/ar. Essa amostra foi submetida a estudos de tratamento de efluentes por coagulação-floculação seguido de sedimentação ou flotação por ar dissolvido para a remoção dos sólidos suspensos. O lodo gerado foi caracterizado em termos do teor de água e a fase sólida em relação a análise imediata, composição elementar, composição cristalina e poder calorífico. Os resultados demonstraram que o efluente de forjaria base água apresenta uma alta concentração de sólidos suspensos, basicamente partículas de grafite na faixa granulométrica de 1,9 a 13,6 μm. O processo de tratamento do efluente deve iniciar pela remoção do material suspenso, que pode ser realizado por coagulação-floculação. A coagulação foi realizada com sucesso empregando uma concentração de 360 mg Al/L na forma de PAC e 25 mg/L de polímero floculante (poliacrilamida catiônica). Testes com coagulantes a base de ferro também foram realizados com resultados satisfatórios, mas apresentando coloração ao final do tratamento. A separação dos flocos pode ser realizada tanto por sedimentação como por FAD, entretanto a alta concentração de sólidos exige deste último uma alta taxa de reciclo e uma pressão de saturação elevada. O lodo gerado do tratamento em laboratório, tanto PAC quanto cloreto férrico, apresenta teores de carbono acima de 70%. O material é enriquecido em grafite, o que abre um leque de possibilidades para sua destinação, que pode ser em: lubrificantes, eletrodos, material energético para cimenteiras e termoelétricas e síntese de diamantes. A análise elementar demonstrou um teor de cinzas de 20%, teor de matéria volátil de 8% e carbono fixo de 72%. O poder calorífico é da ordem de 6200 cal/g. Testes em escala industrial comprovaram a eficiência do tratamento por coagulação-floculação com PAC e polímero catiônico, seguido das etapas de sedimentação e filtração, com valores de eficiência de tratamento superiores a 90% para a maioria dos parâmetros previstos na licença de operação. Conclui-se que há benefícios operacionais, ambientais e econômicos na substituição do lubrificante de grafite base óleo pelo lubrificante base água, pois há a redução da carga poluidora, simplificação do processo de tratamento, economia em reagentes e a possibilidade de obtenção de um lodo rico em grafite. / Among the activities performed by metallurgical industries, forging excels, where the steel is processed in presses using high temperatures, resulting in a conformation of the desired format. During forging, it is necessary to apply a lubricant over the part in order to reduce metal-to-metal friction, making it possible to remove the forged part from the inner die. Lubricant also has the function of cooling, protecting and prolonging the life of the dies. Because graphite based lubricant has the lowest cost, it is the most common lubricant, being used in about 80% of the forging. Historically, these lubricants have been produced on an oil-based basis and are now also produced in based water. After a few cycles in the forming process, these lubricants are disposed and are mixed to the water of washing the machines, dies, floors and other waste water. It generates an effluent of considerable complexity that needs to be treated in order to meet the emission parameters established by the agency laws. In this context, the objective of this research was to develop a treatment for the effluent from the forging using graphite water based lubricants. Samples of the effluent were collected and characterized in the parameters of the operating license (LO) - pH, suspended solids, sulfides, COD, BOD, P, N, Al, B, Pb, Cu, Fe, Ni, Zn and oils and greases. More detailed studies were carried out in one sample, where were measured surface tension, particle size distribution, the zeta potential and contact angle between the graphite / water / air phases. This sample was submitted to effluent treatment by coagulation-flocculation followed by sedimentation or flotation by dissolved air for the removal of suspended solids. The sludge generated was characterized in terms of the water content and the solid phase in immediate analysis, elemental composition, crystalline composition and calorific value. The results showed that the water based forging effluent presents a high concentration of suspended solids, basically graphite particles in the size range of 1.9 to 13.6 μm. The treatment of the effluent should begin by the removal of the suspended material, which can be carried out by coagulation-flocculation. Coagulation was successfully performed using a concentration of 360 mg Al / L in PAC (aluminum polychloride) and 25 mg / L of flocculating polymer (cationic polyacrylamide). Tests with iron-based coagulants were also performed with satisfactory results, but presented coloration at the end of treatment. The separation of the suspension can be achieved either by sedimentation or by DAF (Dissolved Air Flotation). However the high concentration of solids requires a high recycle rate and a high saturation pressure. The sludge generated from the laboratory treatment, both PAC and ferric chloride, contained carbon above 70%. The material is enriched in graphite, which opens a range of possibilities for its destination, which can be in: lubricants, electrodes, energy material for cement and thermoelectric and diamond synthesis. The elemental analysis showed an ash content of 20%, volatile material content of 8% and fixed carbon of 72%. The calorific value is of the order of 6200 cal/g. Industrial scale tests proved the efficiency of the coagulation-flocculation treatment with PAC and cationic polymer, followed by sedimentation and filtration steps, with efficiency values above 90% for most of the parameters provided in the operating license. It is concluded that there are operational, environmental and economic benefits in the substitution of oil-based graphite lubricant for water-based lubricant, as there is a reduction of the pollutant load, simplification of the treatment process, savings in reagents and the possibility of obtaining a graphite rich sludge.