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Comportamento mecânico dos tribofilmes formados pela aditivação de MoDTC e ZDDP em motores a etanol

Processo: 17/19147-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2018
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica
Pesquisador responsável:Roberto Martins de Souza
Beneficiário:Roberto Balarini Junior
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):18/25962-3 - Comportamento mecânico dos tribofilmes formados pela aditivação de MoDTC e ZDDP em motores a etanol, BE.EP.DR
Assunto(s):Tribologia   Motores de combustão interna   Etanol   Propriedades mecânicas   Lubrificantes

Resumo

A crescente utilização do etanol como combustível tem gerado pesquisas relativas ao seu impacto sobre o desempenho de Motores de Combustão Interna (MCI). Em linhas gerais, devido ao elevado calor latente de evaporação do etanol, o acúmulo deste no lubrificante pode ser significativo e, muitas vezes, nocivo no que tange à eficiência da lubrificação de componentes internos dos MCI (como exemplo, o sistema anel-camisa). Mais especificamente, esta contaminação do óleo lubrificante pode influenciar a cinética das reações triboquímicas, o que pode prejudicar as etapas de formação dos tribofilmes que normalmente seriam gerados a partir da ativação de aditivos presentes nos óleos. Adicionalmente, a presença do etanol no lubrificante tende a reduzir a espessura dos referidos tribofilmes para valores muito baixos, o que acaba por subtrair a efetividade destes tribofilmes. Para o caso de aditivos do tipo "modificador de atrito" e "anti-desgaste", por exemplo, esta perda de efetividade pode ser responsável pelo consumo excessivo de combustível, aumento da geração de passivo ambiental e redução da vida útil dos equipamentos em questão. Verifica-se, portanto, a necessidade de estudos direcionados para a caracterização dos tribofilmes formados em condições de funcionamento cotidiano desses motores - considerando, também, a variável referente à contaminação do lubrificante por etanol. Neste ponto, é importante salientar que a literatura carece de investigações relacionadas à análise de tribofilmes em motores a etanol, sendo que, até o dado momento, não existem trabalhos destinados a medições de propriedades mecânicas de tribofilmes nestes motores. Portanto, o objetivo deste projeto de doutorado é investigar as propriedades mecânicas dos tribofilmes em motores a etanol. Os aditivos a serem investigados são o MoDTC (classificado como "modificador de atrito") e ZDDP (empregado como "anti-desgaste"). A metodologia de análise envolve uma série de ensaios tribológicos em tribômetro SRV4, na configuração anel-camisa, cuja função é estudar as condições de funcionamento de motores com diferentes óleos lubrificantes completamente formulados, variando-se a proporção dos aditivos de interesse (MoDTC e ZDDP), nas condições de novo e usado (sem e com contaminação de etanol, respectivamente). Sobre a contaminação, esta será realizada através da diluição de etanol anidro (AE) no óleo lubrificante por meio de um processo artificial desenvolvido em laboratório. Uma vez realizados os testes de atrito, este trabalho prevê a realização de ensaios de nanoindentação instrumentada (inclusive, a quente), objetivando caracterizar mecanicamente os tribofilmes gerados e correlacionar com o desempenho tribológico de motores. Em adição, medições de taxas de desgaste, topografia superficial e análises de microscopia (ótica e de varredura) serão também ferramentas elementares para auxiliar nas correlações e tratamento dos resultados obtidos. Em tese, a ideia é investigar o quão prejudicial é a diluição do etanol em lubrificantes de motores que operam unicamente com etanol ou com uma mistura de qualquer fração de etanol e gasolina (usualmente, conhecidos como motores flex). Neste contexto, existe ainda a possibilidade de comparação de propriedades de tribofilmes em motores a etanol e flex (este trabalho) com motores que funcionam exclusivamente com gasolina (literatura). Por fim, visando aumento do rendimento (redução do atrito), elevação da vida útil (minimizar o desgaste) e diminuição da emissão de poluentes (menor consumo de combustível), espera-se que este trabalho possa contribuir com avanços tecnológicos em relação às tecnologias de aditivação de lubrificantes em MCI. (AU)