Glauco Diniz Duarte – Motor diesel no frio

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, a operabilidade em tempo frio pode ser um enorme problema. O equipamento não liga pela manhã ou, mesmo que ligue, pode parar de repente no meio de um trabalho. Esses problemas são geralmente causados por sólidos criados no combustível à medida que a temperatura diminui.

Os motores e filtros não fazem distinção entre partículas. Duros ou moles, contaminantes ou hidrocarbonetos puros, a presença de sólidos no combustível causará problemas. Esses problemas são agravados pelos combustíveis da nova era, a sensibilidade dos motores modernos e a alta eficiência exigida dos filtros projetados para protegê-los.

Gelo

Quando o tempo ficar frio, a água livre no combustível congelará. Os cristais de gelo se comportarão como qualquer outra partícula dura, sendo carregadas nos filtros ou causando desgaste abrasivo aos sistemas de combustível. Em grande quantidade, o gelo pode bloquear completamente os filtros ou tubulações, impedindo o fluxo de combustível. Os anticongelantes podem ser capazes de ajudá-lo a operar em uma situação de emergência, mas a adição de álcool ao diesel geralmente não é incentivada. Manter a água livre do combustível é de longe a melhor solução, aprenda mais revendo soluções para problemas de água.

Gelificação

Como a água, os hidrocarbonetos se tornam sólidos quando atingem seu ponto de “congelamento”. Ao contrário da água, porém, eles não se transformam em gelo. Em vez disso, eles se transformam em uma substância espessa e cerosa que não é capaz de fluir através de filtros. Isso se chama “gelificação”. É uma característica tanto do diesel petroquímico quanto do biodiesel. O combustível diesel não é uma “coisa” só. Ao invés disso, é uma mistura complicada de milhares de compostos potenciais, cada um com propriedades químicas e físicas diferentes. A fórmula particular é determinada pela refinaria no momento da produção. Normalmente estão incluídos cerca de 250 produtos químicos diferentes, principalmente hidrocarbonetos. A temperatura de congelamento precisa varia muito de um hidrocarboneto para outro, o que está diretamente relacionado com questões de operabilidade no inverno. O “diesel de inverno” contém uma mistura de hidrocarbonetos com pontos de congelamento geralmente mais baixos do que o “diesel de verão”.

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 Em alguns países existe uma classificação de combustível chamada “Diesel Ártico” para condições extremamente severas de até -40 °F/C ou menos. Uma maneira fácil de pensar no “congelamento” de combustível é comparar a gordura vegetal com o óleo vegetal. Ambos são essencialmente a mesma coisa, mas a gordura é sólida à temperatura ambiente, enquanto que o óleo é líquido. O mesmo acontece com os hidrocarbonetos. A uma determinada temperatura, alguns podem ser líquidos enquanto outros assumem o estado ceroso mole, que é a fase “congelada” ou sólida dos hidrocarbonetos. Normalmente isso é chamado de gelificação.

Combustível de inverno

Quando o tempo frio ameaça, as refinarias e distribuidores podem melhorar e realmente melhoram as propriedades de operação do diesel em tempo frio de várias maneiras diferentes. Elas podem:

• Selecionar menos petróleos crus com alto teor de parafina a montante da refinaria

• Estender o processo de refinação para eliminar elementos cerosos com temperaturas de fusão mais altas (ou seja, congelam a temperaturas mais baixas)

• Combustível diluído com querosene ou diesel n.º 1-D, que tem menor teor de parafina

• Tratar o diesel com aditivos de baixa temperatura de operação (melhoradores de fluxo a frio)

Os fornecedores de combustível administram misturas de hidrocarbonetos no momento e no local de venda, mas não podem controlar as variações climáticas incomuns ou o combustível que é mantido em armazenamento ou transportado para tempos mais frios. NÃO adicione óleo de aquecimento ao seu combustível em uma tentativa de baixar o ponto de turvação. Essa prática é estritamente proibida pela maioria dos fabricantes de equipamentos e pode anular sua garantia.

Previsão da operacionalidade em tempo frio

Há uma série de testes destinados a prever o desempenho de um determinado combustível em tempo frio. Seus méritos relativos são motivo de alguns debates. Nenhum dado de teste independente sobre sua utilidade foi publicado desde o advento dos sistemas de combustível HPCR, filtros de combustível de alta eficiência, ULSD e difusão do biodiesel.

Ponto de turvação: Quando o diesel esfria, os cristais de parafina começam a se formar e surge uma perceptível névoa branca (ou “turvação”). A parafina sai da solução e começa a ficar presa em filtros de combustível e bombas de elevação. A temperatura real da turvação varia de acordo com as características do combustível. Alguns combustíveis de baixa qualidade podem ter pontos de nuvem até 40 °F/4 °C, mas a maioria dos combustíveis de boa qualidade terá um ponto de turvação em torno de 32 °F/0 °C (sem tratamento). Como regra, os melhoradores de fluxo a frio fazem pouco para baixar o ponto de turvação. Há alguns redutores de ponto de turvação que podem baixar significativamente o ponto de turvação de um combustível, mas seu uso geralmente não é incentivado porque podem na verdade agir contra os antigelificadores que se destinam a manter o combustível fluindo. A melhor maneira de baixar o ponto de turvação é através da adição de um hidrocarboneto com menor teor de parafina, como o diesel n.º 1-D.

Ponto de entupimento do filtro a frio CFPP: Essa é a temperatura na qual os cristais de parafina rapidamente entopem os filtros de combustível, dificultando a alimentação de combustível ao motor, o que impede de ligá-lo ou pará-lo a frio (geralmente quando isso é menos conveniente). Os melhoradores de fluxo a frio podem reduzir o CFPP em vários graus. Na verdade, eles não baixam a temperatura de solidificação da parafina, mas atuam no próprio cristal de parafina. Eles alteram o tamanho e a forma dos cristais para que o combustível flua melhor e passe através dos poros dos filtros a temperaturas mais baixas.

*Uma observação de alerta: A maioria dos melhoradores de fluxo a frio não funciona tão bem no ULSD como funcionava no combustível com maior teor de enxofre. Certifique-se de que as declarações de desempenho se baseiam em resultados de testes usando ULSD. Caso contrário, elas são irrelevantes. O método de teste comum para medir o CFPP é o ASTM D6371. Ele foi desenvolvido em 1965 e utiliza métodos de resfriamento rápido para determinar a temperatura na qual 20 cm³ de diesel não fluirão mais através de uma malha de fios de 45 mícrons em 60 segundos ou menos. Um estudo do CRC (Coordinating Research Council) em 1981 determinou que o CFPP não é um indicador preciso do desempenho no mundo real. Ele tende a superestimar as temperaturas mínimas de operação (ou seja, o desempenho em tempo frio no mundo real não é tão bom quanto o teste faria parecer).

Teste de fluxo a baixa temperatura LTFT: Esse teste (ASTM D4539) é considerado um pouco mais preciso para prever o desempenho dos combustíveis aditivados e é frequentemente recomendado para os caminhões pesados norte-americanos. Em vez de utilizar um método de resfriamento rápido pouco realista, esse método de teste permite que o diesel esfrie lentamente (1 °C por hora), o que é muito mais representativo das condições do mundo real. Nesse teste, amostras de 200 cm³ são coletadas através de uma malha de malha de 17 mícrons usando vácuo de 20 kPa. O ponto LTFT é determinado quando 90% da amostra não passa mais pela malha em 60 segundos ou menos. Embora considerado mais preciso que o teste CFPP na previsão do desempenho em tempo frio na América do Norte, o LTFT usa uma malha de malha de 17 mícrons para determinar o fluxo aceitável. Isso é mais fino que a malha de 45 mícrons usada para o CFPP, mas ainda pode-se questionar com razão sua capacidade de prever o fluxo de combustível através dos filtros de 2 mícrons de alta eficiência usados para proteger os motores HPCR atuais.

Ponto de fluidez: A temperatura na qual o diesel congela é chamada de seu ponto de fluidez. A essa temperatura, o combustível congelará em linhas sólidas. O ponto de fluidez é irrelevante em termos de previsão da operabilidade em tempo frio porque é inferior ao ponto de entupimento do filtro a frio. Se o combustível não puder passar pelos filtros para o motor, o veículo não funcionará. Na ausência de outras complicações, o diesel gelificado ou turvado deve ficar claro à medida que aquece. Os cristais de parafina se dissolverão novamente na solução e o combustível voltará a ser perfeitamente líquido. Se o combustível não ficar claro quando aquecido, então outro fator agindo além das temperaturas frias. O mais provável é que haja alguma substância química adicional presente e uma reação tenha ocorrido criando sólidos moles que não derretem em temperaturas normais de operação.

Glicerina

Combustível gelificado e sólidos de glicerina frequentemente são confundidos uns com os outros. Mas enquanto o combustível gelificado é um fenômeno natural causado apenas pelo frio, a glicerina é uma substância química totalmente diferente que só está presente no biodiesel. A glicerina e outras substâncias relacionadas (gliceróis) são subprodutos da produção de biodiesel e não são encontradas no diesel petroquímico. Os regulamentos exigem a remoção de praticamente todos esses materiais, mas mesmo em níveis muito baixos eles podem imobilizar uma frota. Enquanto a glicerina permanecer quente e líquida, ela geralmente não causa problemas imediatos. A baixas temperaturas, entretanto, a glicerina assume um estado ceroso sólido. Ela vai para o fundo dos tanques, fica presa nos filtros de combustível e forma depósitos pegajosos e corrosivos no motor.

A glicerina pode se tornar sólida a temperaturas relativamente altas, às vezes, a 55 °F / 13 °C ou mais. Ao contrário do combustível gelificado padrão, a glicerina normalmente não se liquefaz novamente quando a temperatura volta a subir. Uma vez sólida, a glicerina tende a permanecer sólida, mesmo a altas temperaturas ambientes. Este recipiente de B100 de acordo com as especificações estava completamente líquido até ser resfriado em um refrigerador a 40 °F/4 °C. A essa temperatura, formou-se um caroço sólido de glicerina que desceu até o fundo. Esse sólido não voltou a se liquefazer, mesmo quando foi aquecido muito além da temperatura normal do combustível no equipamento. Embora as origens sejam um pouco diferentes, muitas das consequências da glicerina e da gelificação são as mesmas. O frio provoca a formação de sólidos moles, dos quais pequenas quantidades entopem os filtros de combustível e impedem seu fluxo. Isso impede que os motores arranquem ou parem devido à falta de combustível. Em locais de tempo frio, cada vez mais garagens fechadas estão sendo construídas para que as frotas possam ser estacionadas no interior durante a noite para garantir que os veículos funcionem pela manhã.

Consequências dos sólidos moles

Os sólidos cerosos moles desativarão rapidamente os filtros, independentemente de seu tempo de uso. Onde esses sólidos se formarão? Se o combustível for entregue frio, então os sólidos podem ser bombeados para seu tanque pelo fornecedor. Se o combustível esfriar no tanque a granel, então os sólidos podem se precipitar nesse momento. Se seu diesel não esfriar até que já esteja no tanque de combustível de bordo, então é aí que ele pode solidificar. Onde quer que se formem, os sólidos moles entupirão rapidamente o primeiro filtro que encontrarem.

A imagem à direita (abaixo) é um caso extremo de um filtro entupido com glicerina. Normalmente, você não verá nada tão drástico. Ao invés disso, seu filtro provavelmente parecerá limpo, apenas com um brilho ceroso fraco no elemento ou uma pequena quantidade de acúmulo na parte inferior do copo do filtro. Essas são imagens do elemento filtrante de celulose de eficiência média sob um Microscópio Eletrônico de Varredura.

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