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LONDRINA 2017
GABRIEL BRESSANIM PEREIRA
PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL
Cidade Ano
LONDRINA 2017
PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
Orientador: Haustin Stelmastchuk Vieira
GABRIEL BRESSANIM PEREIRA
LONDRINA
2017
GABRIEL BRESSANIM PEREIRA
PROBLEMAS E BENEFÍCIOS ENVOLVENDO A FILTRAÇÃO DO COMBUSTÍVEL NOS MOTORES DIESEL.
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
Aprovado em: __/__/____
BANCA EXAMINADORA
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a)
Este trabalho é dedicado primeiramente à Deus
por me possibilitar e capacitar para o seu
desenvolvimento, segundamente à família e
amigos que apoiaram e tornaram possível a
realização deste trabalho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por possibilitar e permitir a conclusão de mais uma etapa.
À Faculdade Pitágoras de Londrina e sua composição de professores,
organizadores e todo corpo docente que auxiliaram e incentivaram durante o período
de graduação e desenvolvimento do trabalho.
E por último, à família e amigos que estiveram me apoiando no período de
graduação.
PEREIRA, Gabriel Bressanim. Problemas e benefícios envolvendo a filtração do combustível nos motores diesel. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017.
RESUMO Esta revisão de literatura evidencia a explicação dos problemas que o diesel contaminado pode causar nos motores e consumidores de Diesel. Foi-se revisado o funcionamento do motor diesel com intuito de entender como ocorre o processo de degradação e diminuição do desempenho, também aborda contaminantes do diesel, consequências dos contaminantes nos motores, processos de filtração do diesel e soluções. A fim de esclarecer como proceder com os problemas que envolvem o consumo do diesel contaminado, foi-se evidenciado a origem de tais contaminantes e soluções por meio de controle dos processos e filtração. O problema proposto foi solucionado através de unidades de filtrações que fazem a separação do óleo Diesel e seus contaminantes tanto durante o ciclo diesel do motor em si quanto durante os estágios em que o diesel é submetido, tais como, transporte, armazenamento, manuseio e abastecimento, que também geram contaminantes que prejudicam a eficiência do motor. Palavras-chave: Diesel; Bico injetor; Bomba injetora; Filtração; Motores Diesel.
PEREIRA, Gabriel Bressanim. Problemas e benefícios envolvendo a filtração do combustível nos motores diesel. 2017. Número total de folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Faculdade Pitágoras, Londrina, 2017.
ABSTRACT
This literature review provides an explanation of the problems that contaminated diesel can cause in diesel engines and consumers. It was revised the operation of the diesel engine in order to understand how the process of degradation and decrease of performance occurs, also it was approached diesel contaminants, consequences of the contaminants in the engines, diesel filtration processes and solutions. In order to clarify how to proceed with the problems involving the consumption of contaminated diesel, the origin of such contaminants and solutions was evidenced by means of process control and filtration. The proposed problem was solved through filtration units that separate the diesel oil and its contaminants both during the diesel cycle of the engine itself and during the stages in which the diesel is subjected, such as transport, storage, handling and supply , which also generate contaminants that impair engine efficiency. Key-words: Word Diesel; Injector nozzle; Injection pump; Filtration; Diesel Engines.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Quatro tempos/Bico injetor ..................................................................... 15
Figura 2 – Circuito de baixa pressão/ Derivação de alta pressão. ........................... 17
Figura 3 – Bomba de injeção em linha .................................................................... 18
Figura 4 – Bomba de injeção individual ................................................................... 18
Figura 5 – Bomba de injeção radial ......................................................................... 19
Figura 6 – Sistema John Deere ............................................................................... 19
Figura 7 – Bomba de injeção radial ......................................................................... 20
Figura 8 – Coletor comun ........................................................................................ 21
Figura 9 – Microorganismos no diesel ..................................................................... 28
Figura 10 – Biomassa no diesel .............................................................................. 28
Figura 11 – Diesel contaminado turvo ..................................................................... 30
Figura 12 – Esquema de um filtro e processo de filtração ....................................... 34
Figura 13 – Formação de depósitos em ponta de bico injetor. ................................ 35
Figura 14 – Formação de ferrugem em eixo de acionamento e garra do eixo de
acionamento de uma bomba rotativa de alta pressão. ............................................. 36
Figura 15 – Formação de depósitos em consequência do envelhecimento ............ 36
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................... 15
2.1 TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO............................................................ 16 2.2 ALIMENTAÇÃO.............................................................................................. 16 2.2.1 Bomba injetora................................................................................................ 17 2.2.2 Common Rail.................................................................................................. 20 2.3 COMBUSTÍVEL PARA MOTORES DIESEL.................................................. 22 2.4 QUALIDADE DO DIESEL............................................................................... 23 2.5 BIODIESEL..................................................................................................... 24
3 PROBLEMAS REFERENTE A CONTAMINANTES NOS COMBUSTÍVEIS . 26
3.1 CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA POR BACTÉRIAS E FUNGOS....................27 3.2 CONTAMINAÇÃO PELA ÁGUA......................................................................29 3.3 CONTAMINAÇÃO POR PARTÍCULAS SÓLIDAS..........................................30
4 SOLUÇÕES PARA OS CONTAMINANTES DO DIESEL (PROCESSO DE FILTRAÇÃO)..................................................................................................32
CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 37
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 38
13
1 INTRODUÇÃO
Os motores a ciclo Diesel possuem mecanismos que são sensíveis à
impurezas, tais como água e suspensões sólidas, que encontramos no combustível.
Essas impurezas são consideradas maléficas para o sistema, pois, conseguem
entupir bicos, enferrujar peças, diminuir a vida útil do equipamento, entre outros.
Em relação aos filtros também foi preciso a realização do estudo, tanto
estacionários quanto automotivos, sobre os seus respectivos modelos e
funcionamentos, como também os processos de filtração existentes no mercado.
Além disso, foi sintetizado os cuidados tomados com o combustível diesel desde sua
produção até seu armazenamento e distribuição. Desta forma, é importante ressaltar
características do funcionamento dos motores que utilizam esse combustível.
Para tanto, foi abordado os processos e procedimentos de filtração de diesel
tendo em foco a pesquisa sobre benefícios de um diesel devidamente filtrado e
consequências maiores para com os motores. Nos equipamentos a diesel, para que
haja o bom funcionamento é preciso atenção para o uso correto do combustível
dentro das tolerâncias aceitáveis pelo projeto do motor.
No contexto surge a preocupação que é como saber se o motor está sofrendo
a contaminações e esforços desnecessárias gerados pela água e impurezas
presentes no combustível mal filtrado, e como proceder?
O objetivo geral deste trabalho é abordar estudos de como é realizado a
filtração, armazenamento, transporte, utilização e cuidados em geral com o
combustível afim de preservar a integridade dos componentes do motor. Tendo isso
em vista, o projeto seguirá os objetivos específicos que serão abordados dentre os
capítulos do trabalho.
Explicar e descrever o funcionamento do motor diesel assim como a
abordagem das variáveis de combustíveis para um bom funcionamento.
14
Identificar e entender os problemas relacionados a contaminantes nos
combustíveis (armazenamento, produção, transporte, manuseio e filtração)
assim como suas soluções.
Conhecer as soluções para os contaminantes do diesel.
Para realizar os objetivos específicos citados, o trabalho foi realizado na
forma de revisão de literatura, com conteúdo de pesquisas feitas em sites,
fornecedores, fontes confiáveis, revistas técnicas, entre outros.
Este trabalho está organizado em três capítulos principais. No primeiro
capítulo apresenta-se o funcionamento do motor Diesel assim como as variáveis de
combustíveis para um bom funcionamento. No segundo capítulo identificará os
problemas relacionados aos contaminantes no combustível. No terceiro aborda-se o
conhecimento e as soluções para os processos de filtração e opções no mercado. E
por fim, apresenta-se a conclusão nas quais se estabelece as melhores opções e
como proceder em cada caso.
15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.
Os motores que utilizam ciclo Diesel se enquadram na categoria de motores
alternativos de combustão interna, junto com o comumente chamado motor à
gasolina ou motor de ciclo Otto.
O motor diesel utiliza como combustível gasóleo e este é introduzido
pulverizado no interior da câmara de combustão na qual se encontra com ar com
elevada temperatura e pressão previamente comprimido pelo pistão.
Estes são responsáveis por transformar energia da combustão do
combustível em energia mecânica, sendo o bico injetor responsável por pulverizar o
combustível misturado com o comburente (ar) na câmara de combustão que
apresenta elevada pressão e temperatura atingindo assim o TAI (temperatura de
auto ignição) fazendo a mistura comburir, expandindo e proporcionando trabalho ao
pistão que transmite o movimento alternativo de sobe e desce para movimento de
rotação no virabrequim através da biela (JOSÉ OLIVEIRA PEÇA, 2012).
Das várias características especificas dos motores Diesel, a principal está na auto ignição do combustível sem o auxílio de vela de ignição. Nos motores Otto procura-se usar combustível com alta resistência à detonação, qualidade mensurável pela octanagem no caso da gasolina, pois esse fenômeno é prejudicial ao motor. Do Diesel se espera o oposto, que seja o mais fácil possível de detonar. (FELIPE HOFFMAN, 2016.).
Figura 1 – Quatro tempos/Bico injetor
Fonte: Marcos Coutinho (2016).
16
2.1 TEMPERATURA DE AUTO IGNIÇÃO DO DIESEL.
Sempre que se comprime o ar, aumenta-se a pressão e a temperatura.
Imagine que o motor comprime o ar na câmara de 15 a 17 vezes a uma grande
velocidade, é normal então atingir temperaturas na casa de 600 graus e pressões de
100 bars nos motores Diesel alimentados por turbinas na fase anterior a da
combustão (FELIPE HOFFMAN, 2016)
Tabela 1 – Temperatura de Auto ignição
Fonte: Felipe Hoffman (2016).
2.2 ALIMENTAÇÃO
Nos motores Diesel rápidos, utilizados em tratores agrícolas e caminhões, a
alimentação do combustível recebe o nome de Sistema de injeção.
Na atualidade os sistemas de injeção podem se subdividir em 2 tipos mais
comuns:
1- Bomba de injeção.
2- Common rail.
17
2.2.1.BOMBA INJETORA.
No sistema de injeção do motor Diesel pela bomba injetora, a bomba oferta
praticamente grande parte das funções que regulam a quantidade de Diesel e
pressão necessárias para os processos de forma totalmente mecânica,
disponibilizando ao motor o combustível através dos bicos injetores, que por sua vez
de forma também totalmente mecânica, sob ação de pressão, permite a passagem
de uma quantidade controlada de combustível no tempo correto em que o cilindro
precisar da alimentação (JULIO, 2008).
A FIGURA seguinte esquematiza os componentes de circuito de baixa
pressão assim como componentes da derivação de alta pressão.
Figura 2 – Circuito de baixa pressão/ Derivação de alta pressão.
Fonte: José Oliveira Peça (2012).
Existem dois tipos de bomba de injeção, a bomba de injeção individual no
qual cada cilindro apresenta sua bomba mas estas agrupadas em um mesmo local,
que recebe o nome de bomba de injeção em linha. Mas existem casos em que as
18
bombas de injeções não estão agrupadas, sendo estas individualizadas cada uma
com seu respectivo cilindro (JHDIESEL, 2012).
Figura 3 – Bomba de injeção em linha.
Fonte: Jhdiesel (2012).
A seguir um exemplo de uma bomba de injeção individual, no qual cada
bomba tem o seu respectivo cilindro, diferentemente da anterior (bomba de injeção
em linha).
Figura 4 – Bomba de injeção individual.
Fonte: José Oliveira (2013).
19
O outro tipo de bomba existente é a bomba de injeção radial (tipo distribuidor), se
caracteriza exteriormente por saídas de tubos de alta pressão, posicionados em
posições radiais na extremidade da bomba.
Figura 5 – Bomba de injeção radial.
Fonte: bosch-automotive (2011).
A seguir algumas imagens de sistema bomba de injeção -> linha de alta
pressão -> injetor.
Figura 6 – Sistema John Deere.
Legenda: Sistema de injeção do trator John Deere 4045 DRT
1-Injetor; 2-Filtro de combustível; 3-Duto de baixa pressão; 4-Bomba de alimentação (de membrana);
5- Bomba de injeção (tipo destribuidor); 6- Tubos de alta pressão; 7- Retorno de gasóleo ao depósito.
Fonte: Adaptado de John Deere 4045 DRT
20
Figura 7 – Bomba de injeção radial.
Fonte: Trator John Deere série 5020 (2005).
2.2.2. COMMON RAIL
Este sistema apresenta os componentes apresentados na figura seguinte:
uma bomba elétrica que impulsiona o combustível em baixa pressão (2bar), através
do filtro até à bomba de alta pressão (1600 bar). A bomba é comandada pela
unidade eletrônica de controle do sistema do motor Diesel (EDC- Eletronic Diesel
Control), que bombeia o combustível para o coletor comum (commom rail) que fica
mantido em constante pressão e de onde saem os tubos, cada tubo tem seu próprio
cilindro. O combustível é injetado nos cilindros através dos injetores eletrônicos
(JOSÉ OLIVEIRA PEÇA, 2012)
Os motores de ciclo Otto, que no início da década de 1990 tiveram o
mecanismo de sistema de carburador substituído pelo de injeção eletrônica, os
motores Diesel passaram a ter seus componentes conhecidos como bomba injetora
substituídos pelo sistema de injeção eletrônica Diesel, chamado de Common Rail
(JULIO, 2008)
21
Figura 8 – Coletor comum.
Legenda: 1- Reservatório de combustível; 2- Bomba elétrica; 3- Elemento filtrante; 4- Bomba de
pressão; 5- Regulador de pressão; 6- Tubo de alta pressão; 7- Sensor de pressão do combustível; 8-
Coletor comum (common rail); 9- Injeção elétrica; 10- Válvula de controle de pressão; 11- Linha de
retorno (baixa pressão); 12- Unidade eletrônica de controle do motor Diesel (Eletronic Diesel Control-
EDC)
1Fonte: Adaptado de http://dicasengenharia.blogspot.com.br/2008/12/viso-geral-do-sistema-de-injeo-
diesel.html (2008).
No sistema Common Rail (CR) os bicos não são dispostos juntos a uma
bomba injetora por meio de um tubo para cada cilindro como no sistema de injeção
mecânica, mas sim disponibilizados em uma espécie de terminal ou galeria de
combustível, daí o nome Common rail. Assim pode manter o controle tanto da
pressão quanto da quantidade de combustível de forma independente através da
unidade de comando. Para o controle e comando das atividades a central recebe
informações de diversos sensores. Portanto, o motor alimentado pelo sistema
common rail trabalha com desempenho máximo, consumo adequado, emite menos
poluentes e tem nível de ruído reduzido (JULIO, 2008).
1 Disponível em: http://dicasengenharia.blogspot.com.br/2008/12/viso-geral-do-sistema-de-injeo-diesel.html acesso 8 de ago. 2017.
22
2.3. COMBUSTÍVEIS PARA MOTORES DIESEL
O óleo diesel é o combustível mais utilizado nos motores Diesel. Contudo o
motor aceita tipos de biodieseis, alcoóis e dieseis propriamente dito. O óleo diesel é
formado basicamente por carbono, hidrogênio, e na maioria em baixas
concentrações de enxofre, oxigênio e nitrogênio. É pouco inflamável,
moderadamente tóxico, límpido, pouco volátil, e com odor característico e forte. o
nome Diesel é em homenagem ao engenheiro alemão Rudolf Diesel (UFRRJ, 2010)
A Petrobrás produz dois tipos de Óleo Diesel rodoviários desde 1994:
metropolitano e interior. O primeiro com menor teor de carbono, é consumido em
lugares que precisam de menor emissão de particulado e que produza ganho
ambiental. O segundo é usado nas demais regiões. Dentre os 2 tipos citados ainda
existem 2 subtipos: óleo diesel inverno e óleo diesel aditivado (VARELLA &
SANTOS, 2010)
O Diesel rodoviário é caracterizado conforme o teor de enxofre em três
classes, A) óleo diesel A S50 e B S50 ( com no máximo de 50mg/kg), B) óleo diesel
A S500 e B S500 (com no máximo de 500mg/kg de teor de enxofre) e C) óleo diesel
A S1800 e B S1800 (com máximo de 1800mg/kg) (VARELLA & SANTOS, 2010).
O departamento nacional de combustíveis (DNC) define quatro tipos de óleos
diesel, A, B, C e D. O tipo diesel A é um óleo utilizado em motores mais comumente
em caminhões, carretas, ônibus, veículos utilitários, etc.) e instalações de pequeno
porte. Caracteriza-se por um teor de enxofre de no máximo 1%. O tipo B é o diesel
conhecido como metropolitano e apresenta-se nos mesmos motores que o tipo A só
que este com um teor máximo de enxofre de 0,5%. O tipo C é conhecido por possuir
no máximo 0,3% de teor de enxofre. O tipo C foi disponibilizado pela Petrobrás em
1996. O ultimo, tipo D é conhecido como diesel marítimo, é fabricado com o público
sendo embarcações marítimas. Este tem o ponto de fulgor de no máximo 60ºC
(ANENG, 2010)
O teor de enxofre é apontado como indicador do tipo do óleo e da qualidade
do mesmo, quanto menor o teor apresentado, melhor o diesel (ANP, 2017)
O enxofre no diesel tem a capacidade de reduzir a vida útil do motor e
aumentar as emissões de SO2 ou óxidos de enxofre. São estes os gases, que
quando encontrados com a água na atmosfera, promovem a chuva ácida, podem
23
também colaborar com o aumento de emissões de contaminantes particulado, por
causa da presença de sulfatos (ANP, 2017)
2.4. QUALIDADE DO DIESEL.
O assunto que interessa à este trabalho diz respeito à qualidade do
combustível, mais especificamente existem algumas classes de qualidade como a
pureza, a contagem de partículas, a densidade, viscosidade, número de Cetano e
ponto de fulgor. Será abordado mais a fundo o conteúdo sobre pureza e os quesitos
de contaminantes que são partículas sólidas.
A pureza no combustível é medida através do teor de água e sedimentos que
estão no óleo diesel. Essas impurezas normalmente são adquiridas durante o
transporte e armazenamento ineficiente do óleo (UFRRJ, 2010)
O combustível deve estar preferencialmente limpo e isento de partículas em
suspensão ou materiais como poeira, água e ferrugem. A presença destas
substancias acabam que por reduzir a vida útil dos filtros de combustível e
atrapalham o funcionamento dos motores (DELTON STABELINI, 2017)
Esses contaminantes em maior teor que o tolerado, acarreta desgaste
excessivo do motor. Os sólidos costumam causar danos ao sistema de alimentação
como bicos injetores e bomba injetora. Já a água corrói os bicos injetores, causa
combustão imperfeita e acelera a formação de partículas de ferrugem (CARLOS
ALBERTO, GILMAR DE SOUZA, 2010)
O teste de contagem de partículas verifica a presença de contaminantes no
combustível. Aponta tanto partículas metálicas e inclusive não metálicas de fontes
externas, como a sílica (CARLOS ALBERTO, GILMAR DE SOUZA, 2010)
A porcentagem de água e sedimentos avalia a quantidade de água,
contaminantes ou de partículas orgânicas, que possam estar em suspensão no
combustível e que no teste, possam sofrer sedimentação. A presença destes
poluentes em níveis superiores aos tolerados são prejudiciais ao diesel, pois,
prejudica a aceleração do entupimento ou saturação dos filtros, prejudica a
combustão, e propiciam danos aos mecanismos do sistema de combustível (CNT,
2007)
24
A água surge no combustível de várias maneiras, ela pode aparecer no
tanque com um novo recebimento de estoque, seja essa água de forma dispersa,
solúvel, água livre ou emulsão. O óleo turvo é indicador de gotas muito pequenas de
água que não sedimentam e tornam o diesel com um aspecto acinzentado. A água
aparece no tanque ou estoques através da condensação da umidade que se desloca
pelo bocal de respiração (AGERADORA, 2015)
A água acumulada por exemplo no fundo do tanque reservatório ou de
destribuição tem a propriedade de gerar atividades microbianas, que degradam o
diesel, gera borra, prejudica o funcionamento da bomba injetora e acelera a
saturação dos elementos filtrantes (T4CLUBE, 2016)
2.5. BIODIESEL
Como o Diesel deriva de uma matéria prima não renovável, outras fontes de
combustíveis alternativos foram criadas ao longo do tempo. É o caso do Biodiesel.
O biodiesel é biodegradável e derivado de materiais renováveis. Eles são
obtidos por diferentes processos como: esterificação, transesterificação ou
craqueamento. A transestereficação é a mais usada e consiste em reagir óleos de
gorduras animais ou vegetais com etanol (álcool comum) ou metanol. Outros
derivados deste processo também é a glicerina que é utilizada na fabricação de
sabonetes e cosméticos. Existem várias plantas no Brasil capazes de produzir o
biodiesel, mamona, girassol, babaçu, amendoim, dendê, soja, entre outras (MME,
2014).
Dentre as vantagens do Biodiesel pode-se destacar que a tendência do valor
da gasolina e diesel tendem a subir cada vez mais por serem derivados do petróleo.
Além é claro dos problemas políticos que o petróleo implica. Para aumentar sua
competitividade do mercado pode-se destacar a comercialização dos produtos
gerados paralelamente ao biodiesel no processo de transesterificação tais como a
glicerina, adubo e ração vegetal (BIODIESELBR, 2007)
Uma das desvantagens da produção do biodiesel é que se este produto for
consumido em larga escala, será necessário plantações em enormes áreas
agrícolas. Podendo surgir o aumento do desmatamento florestal em países onde a
25
fiscalização é falha. Ou seja, para aumentar a produção de grãos, encontra-se uma
diminuição das reservas do planeta. Também é destacável o aumento dos produtos
que fazem parte da derivação dos grãos, tais como rações, leite de soja, carnes,
ovos e óleos (SUAPESQUISA, 2017).
26
3 PROBLEMAS REFERENTE A CONTAMINANTES NOS
COMBUSTÍVEIS
Comumente técnicos e mecânicos, durante a manutenção de máquinas, se
deparam com problemas que são originados pelo uso contínuo do combustível
contaminado. O óleo diesel contaminado tem como consequência a geração de
diversos problemas tais como danos aos tanques de combustível, que quando o
diesel é inserido em uma máquina, o diesel sujo danifica as paredes internas dos
tanques, contribuindo assim com a proliferação de fungos, bactérias e ferrugem.
Também acarreta a dificuldade de um fluxo contínuo, que ao passar pelos filtros
primários e secundários, causa a saturação precoce, deixando passar excesso de
contaminação para a máquina. Outra consequência é o desgaste na bomba injetora,
que sofre maior desgaste interno com a presença de partículas, a bomba então fica
desregulada e pode causar aumento do consumo de combustível e níveis de
fumaça. Seguindo com as consequências de um combustível mal tratado tem-se o
desgaste prematuro dos componentes do motor, que é gerado pela fumaça gerada
do diesel contaminado, essa fumaça costuma acelerar os desgastes em válvulas de
admissão, camisas dos cilindros, pistão e anéis do pistão. O bico injetor também
sofre com o combustível contaminado, fazendo-o esguichar o diesel ao em vez de
pulverizar que é a sua função. E por fim e não menos importante a contaminação do
óleo do cárter que acaba prejudicando a lubrificação dos componentes internos
como virabrequim e bielas (POCFILTROS, 2017)
O diesel pode sofrer com três tipos de contaminações diferentes, a
contaminação por água, a contaminação biológica e a contaminação por sólidos
(ARXO, 2017)
O diesel pode ser contaminado por sólidos, como os liberados pelo tanque
dos caminhões, por líquidos, como os provenientes da condensação da água e
através de bactérias e microorganismos que também são considerados impurezas. A
contaminação pode acontecer durante o abastecimento, o transporte, a utilização e
o armazenamento. Por isso o mercado automotivo exigiu o desenvolvimento de
filtros de diesel (ROYALFIC, 2016).
Algumas melhorias relacionadas ao diesel filtrado são: a melhoria do
rendimento do veículo, melhoria essa que já é sentida após o terceiro
27
abastecimento; melhoria do consumo, com o diesel filtrado as melhorias aparecem;
redução de emissão de poluentes (diminuição da fumaça); aumento de vida útil dos
componentes do motor como exemplo o próprio filtro, mangueiras, escapamentos,
bicos injetores, bombas do sistema de injeção, etc; facilidade na partida do motor, a
ignição ocorre mais rapidamente; e principalmente a redução do tempo de
manutenção que no caso o veículo sofrerá menos danos e o tempo de manutenção
é menor (METALSINTER, 2015)
Para a diminuição da fumaça é necessária algumas precauções com os filtros
e óleo combustível (ADMIR STEIN, 2004)
3.1. CONTAMINAÇÃO BIOLÓGICA POR BACTÉRIAS E FUNGOS
O óleo diesel preferencialmente deve ser livre de água e sedimentos a fim de
evitar a proliferação de bactérias e fungos que se depositam no combustível pelo ar.
Esses microorganismos favorecem a degradação do combustível, conduzindo a
formação de emulsão diesel-água e de compostos que prejudicam o motor. Um
exemplo são os bicos injetores que são dispositivos de altíssima precisão e que com
a presença de qualquer impureza acelera a obstrução e o seu funcionamento fica
prejudicado (GRUPOCULTIVAR, 2004)
Uma pesquisa desenvolvida pelo Departamento de engenharia Metalúrgica da
escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRS) leva a
conclusão que fungos e bactérias conseguem comprometer a durabilidade dos
componentes dos motores dos veículos. Isso se deve à ação dos microorganismos
de deterioração do combustível que gera diminuição da vida útil das peças de
motores de caminhões, ônibus e máquinas no geral. O estudo concluiu que as
partes do motor que estão mais sujeitas à deterioração são as bombas injetoras,
peça que transporta o combustível até o motor. Essa corrosão é consequência do
armazenamento do combustível em postos e outros lugares de distribuição
(METALSINTER, 2006).
28
Figura 9 – Microorganismos no Diesel.
Fonte: Conidia (2005).
Os fungos normalmente se originam em um lastro de água que se forma,
decorrente da umidade no interior dos tanques, no fundo do mesmo. Esses fungos
se alimentam dos próprios derivados do petróleo e se depositam na interface água-
óleo produzindo substâncias corrosivas e deixando a água mais ácida. Um dos
problemas da filtração é a separação dessa mistura água-diesel. Além disso tudo, os
tanques que armazenam o combustível também sofrem a ação corrosiva e podem
gerar problemas para o meio ambiente (IDUVIRGES, 1997).
Figura 10 – Biomassa no Diesel
2Fonte: Boatcoachbob (2013).
2 Disponível em: <http://www.boatcoachbob.com/articles-boat-maintenance/engines-inboard/prevent-remove-diesel-algae/ >. Acesso em 9 de outubro de 2017.
29
Uma recomendação é fazer a utilização de tanques aéreos que tenham um
mecanismo de drenagem dessa água que se deposita no fundo. Outra sugestão é a
não utilização de todo o diesel existente no tanque, evitando a movimentação e a
misturação da água e óleo (METALSINTER, 2006).
À medida que os microorganismos se multiplicam, começa surgir uma massa
de coloração turva, marrom ou preta que também é conhecida como borra. Essa
massa se localiza na divisa entre a água e o óleo diesel e é responsável pelo
entupimento de telas, filtros e acelera a corrosão (T4CLUBE, 2015)
3.2. CONTAMINAÇÃO PELA ÁGUA
O óleo diesel pode conter uma quantidade de água que fica dissolvida.
Quando o combustível é resfriado, em função da temperatura local, uma pequena
parte dessa água pode deixar de ser dissolvida e passa a ficar exposta no
combustível. Se o resfriamento for rápido, as gotículas de água serão menores. Se
for lento as gotículas serão maiores e consequentemente com maior tamanho da
gota, maior a velocidade de decantação. A Pocfiltros sugere não estocar o diesel por
muito tempo pois isso favorece o envelhecimento do mesmo. Também a oxidação
natural do combustível pode propiciar o aparecimento de sedimentos que dificultam
o funcionamento dos componentes do ciclo diesel e aceleram a saturação dos filtros.
Sugere também que ocorra a limpeza dos tanques de armazenamento
periodicamente, e que esse tempo não ultrapasse 1 ano (POCFILTROS.2017).
A água pode surgir no recebimento de um novo estoque de diesel, no qual o
conteúdo possa estar com a presença de água. A diesel pode ter a presença de
água em forma de gotículas muito pequenas que não decantam e dão ao
combustível um aspecto turvo. A presença de detergentes ou sabões também
30
favorecem com que as gotículas de água fiquem dispersas no óleo (T4CLUBE,
2015).
Figura 11 – Diesel contaminado turvo.
3Fonte: Puridiesel (2016).
A presença da água favorece a proliferação de microorganismos e também
prejudica o funcionamento da bomba injetora, correndo palhetas e até entortando
seu eixo.
A borra e a Água diminuem a vida útil do motor ou gerador movido a
diesel/biodiesel, pois entopem os bicos e bombas, causando prejuízos aos
proprietários deste tipo de motor e gerador (REVISTA MEIOFILTRANTE, 2015).
3.3. CONTAMINAÇÃO POR PARTÍCULAS SÓLIDAS
As sujeiras no combustível são provenientes dos trajetos entre as refinarias e
os tanques dos caminhões, o ar por exemplo, oxida vários dos seus elementos, a
umidade do ar aumenta a taxa de água e as paredes internas dos tanques soltam
partículas que também interferem (AGERADORA, 2015)
Uma das maiores dificuldades está na má alimentação de combustível,
normalmente geradas por sujeitas e impurezas encontradas na bomba e nos bicos.
3 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.
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Essas impurezas são capazes de causar erosão nas peças do sistema de injeção e
um sinal disso é a fumaça de cor escura que sai dos veículos, a fumaça simboliza
que ao em vez de estar sendo pulverizado, o combustível está sendo esguichado
para dentro da câmara, aumentando o consumo e ainda proporcionando desgastes
na camisa do cilindro, válvulas de admissão, anéis do pistão e contaminam também
o óleo lubrificante (CRISTALDIESEL, 2007; ANENG, 2001).
Ou seja, o motor acaba por desregular-se, diminui a potência e aumenta o
consumo.
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4 SOLUÇÕES PARA OS CONTAMINANTES DO DIESEL
(PROCESSO DE FILTRAÇÃO).
Um diesel não filtrado pode acarretar sujeira nos injetores. As sujeiras são
capazes de causar erosão nas peças do processo de injeção, ocasionando a fumaça
preta que é liberada por esses veículos. A fumaça normalmente indica que o
combustível está sendo consumido de maneira errada ou em excesso, danificando
as peças do motor e poluindo o óleo lubrificante, o que no geral causa a
desregulamento do motor, fazendo assim perder potência e consumir mais
combustível (ROYALFIC, 2016).
Algumas melhorias relacionadas ao diesel filtrado são: a melhoria do
rendimento do veículo, melhoria essa que já é sentida após o terceiro
abastecimento; melhoria do consumo, com o diesel filtrado as melhorias aparecem;
redução de emissão de poluentes (diminuição da fumaça); aumento de vida útil dos
componentes do motor como exemplo o próprio filtro, mangueiras, escapamentos,
bicos injetores, bombas do sistema de injeção, etc; facilidade na partida do motor, a
ignição ocorre mais rapidamente; e principalmente a redução do tempo de
manutenção que no caso o veículo sofrerá menos danos e o tempo de manutenção
é consideravelmente menor (METALSINTER, 2015)
No quesito filtração, existem filtros estacionários industriais (que são
instalados junto aos tanques, bombas de abastecimentos e máquinas estacionarias)
e os filtros automotivos (instalados nos caminhões, utilitários em geral e tratores).
Os filtros industriais estacionários são fixados antes da bomba (filtro que
trabalha na sucção) e após a bomba (filtro que trabalha na pressão), a diferença é
basicamente os relógios de inspeção (conforme a leitura, identifica-se os elementos
filtrantes se encontram em condições boas ou se é necessário a substituição), no
primeiro se usa o vacuômetro e no segundo se usa manômetro.
A função dos filtros é reter os contaminantes do óleo combustível
provenientes do transporte, armazenamento e do próprio tanque do veículo,
evitando assim o entupimento dos orifícios dos carburadores ou dos bicos injetores
(válvulas injetoras) (FRAM, 2010).
O filtro é responsável por recolher as impurezas do diesel antes da queima.
Ele se encontra entre o tanque e o motor a fim de evitar que sólidos acumulados no
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transporte e armazenamento, tais como pó, água, ferrugem e sujeira no tanque
cheguem à bomba e ao bico injetor (TERRA, 2013).
A filtração no filtro ocorre através da passagem do combustível por um
elemento filtrante, podendo este ser de materiais e micragem diferentes, tais como
fibra de celulose,papel especial, polipropileno, bronze sinterizado e elemento de tela
em inox.
Alguns filtros apresentam processos que retiram a água do diesel, sendo esse
processo realizado através de mecanismos de coalescencia e elementos filtrantes
especiais.
Os filtros automotivos para diesel são divididos em duas categorias. O filtro
primário, ou auxiliar e filtro secundário. O primário apresenta menor resistência ao
fluxo. Sua função é assegurar menos impurezas à bomba e facilitar o trabalho do
secundário. Por isso a saturação prematura do filtro primário é sinônimo de que a
qualidade do diesel é baixa ou que em muitos casos o tanque de combustível do
veículo deve estar contaminado (FRAM, 2003).
Já o secundário deve oferecer proteção total à bomba injetora. O filtro deve
reter todas ou quase todas partículas sólidas, contaminações e água presente no
combustível. Como o diesel já foi pré filtrado, o filtro secundário apresenta um
elemento filtrante de micragem menor(medida dos poros do elemento, capacidade
de filtração), e a consequência disso é a maior retenção dos sólidos.
O papel do filtro secundário é dar proteção à bomba injetora. A composição
do elemento de filtração deve ser eficaz na retenção de sólidos que causariam
problemas à bomba e a bicos injetores. O filtro deve ter uma combinação de baixa
resistência ao fluxo e uma alta eficiência. Sua instalação é rápida, fácil e simples e a
economia resultante compensa os gastos em consequência da economia de
manutenção e mão-de-obra (FRAM, 2003).
Os filtros de combustível separadores de água incorporam duas funções em
uma mesma peça, filtração de combustível através do elemento filtrante, a
separação de água/diesel através de um elemento hidrofóbico (que repele a água) e
o auxílio de sistemas internos mecânicos como a centrifugação (separação através
do movimento circular em que a água/diesel se separa por causa da diferença de
densidade) e a decantação (processo em que a água desce para o fundo do filtro
por causa da diferença de densidade).
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Figura 12 – Esquema de um filtro e processo de filtração.
4Fonte: Dudiesel (2008).
Entre as vantagens de se utilizar um diesel filtrado, a empresa Arxo cita que o
rendimento do motor ficará com um melhor desempenho, o veículo se torna mais
econômico, é diminuída a emissão de poluentes, aumenta a vida útil do
motor/gerador e seus componentes, a ignição é mais rápida e o veículo sofre menos
manutenções em períodos esparsos (ARXO, 2015)
A manutenção preventiva do filtro de combustível, realizando sua troca
regularmente, evita danos aos sistemas de injeção eletrônica, além de reduzir os
gastos com combustível e danos em outras partes do motor, esses prejuízos sairiam
bem mais caros aos consumidores do que a realização adequada da manutenção do
filtro (WIX, JAIR SILVA, 2012).
Por a função do filtro ser proteger o motor, é nele que você sentirá os maiores
problemas. Dificuldades na aceleração, principalmente em marchas lentas, e
dificuldades ao arrancar podem dizer que o filtro está sujo ou até mesmo saturado.
4 Disponível em: < http://dudiesel.com.br/servicos/8/8/Filtros/ >. Acesso em 9 de outubro de 2017.
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Acontece porque a menor vazão de combustível para o motor pode provocar até
vazamentos do mesmo. É de fato que é mais seguro e econômico trocar o filtro
antes que aconteça problemas maiores (CHIPTRONIC, 2016).
Figura 13 – Formação de depósitos em ponta de bico injetor.
5Fonte: Puridiesel (2016).
Antes de alcançar os cilindros do motor, onde o combustível fornecerá
energia, os contaminantes presentes no óleo diesel já terão causado uma série de
problemas de aceleração de desgastes aos vários componentes da máquina ou
veículo. O tanque reservatório será atacado, os filtros primários e secundários
sofrerão saturação com maior velocidade, a unidade injetora ficará desregulada e
várias canalizações que fazem o transporte do diesel pelo sistema terá sido
parcialmente ou integralmente obstruídas. No bico injetor, as micros impurezas
causam falha de injeção que é altamente nocivo. Peças que necessitam de precisão
durante o trabalho também sofrerão a ação dos contaminantes do diesel, que por
sua vez irão falhar no seu desempenho. O óleo passa a ser esguichado ao em vez
de pulverizado no cilindro de combustão, esse excesso de combustível poluído se
converte em uma fumaça preta que também por sua vez danificará a camisa do
cilindro, anéis de vedação do pistão, o próprio pistão, as válvulas de admissão e
contaminar o óleo que lubrifica o motor e fica no cárter, que mais uma vez, esse óleo
5 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.
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contaminado irá prejudicar o funcionamento dos componentes tais como:
virabrequim, biela e tuchos (PURIDIESEL, 2016).
Figura 14 – Formação de ferrugem em eixo de acionamento e garra do eixo de
acionamento de uma bomba rotativa de alta pressão.
6Fonte: Puridiesel (2016).
Com o tempo, o diesel se degrada através da oxidação. O uso do combustível
envelhecido causa desgaste da bomba e entupimento dos bicos (CEZAR, 2015).
Figura 15 – Formação de depósitos em consequência do envelhecimento.
7Fonte: Puridiesel (2016).
6 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017. 7 Disponível em: < http://www.puridiesel.com.br/extra-power-aditivo-biocida-otimizador-de-combustivel-para-oleo-diesel-e-biodiesel-contaminado-com-agua-e-microrganismos-bacterias-puridiesel.html>. Acesso em 9 de outubro de 2017.
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Especialistas consideram o motor a diesel eficiente e muito delicado. Este tipo
de motor durante a admissão, injeta o ar (aspira), durante a compressão, comprime
o ar, durante a combustão, injeta o combustível que, em contato com o ar super
aquecido em alta pressão, combure e fornece energia para o motor. O injetor,
responsável pelo fornecimento e dosagem de combustível pode ser comparado com
um carburador em um motor a gasolina, só que muito mais complexo. O injetor
suporta altos valores de pressão e temperatura, e com tudo isso a quantidade de
combustível a ser injetado deve ser perfeitamente dosadas para penetrar na câmara
de combustão. O funcionamento do injetor deve ser preciso para o motor apresentar
perfeito funcionamento (ROYALFIC, 2016)
O diesel sofre com três maiores contaminantes, eles são as partículas sólidas
como, por exemplo, as liberadas pelos tanques das máquinas, por partículas de
água, por condensação, e por bactérias e fungos, gerando as impurezas. Essa
contaminação normalmente ocorre durante o transporte, armazenamento, utilização
e abastecimento da máquina. Foram esses todos problemas e variáveis que
exigiram a criação de um dispositivo que evitasse os problemas dos contaminantes
do combustível, e esse dispositivo é o filtro (ROYALFIC, 2016)
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
Realizou-se revisão de literatura sobre o conteúdo envolvendo os problemas
relacionados à contaminantes no diesel e suas consequências e ficou claro que
diversos fatores influenciam no desempenho do motor e na manutenção dos
componentes do motor tais como bomba injetora e bico injetor. Compreendeu-se
que uma solução satisfatória é a filtração, pois evitar que contaminantes sejam
gerados durante o transporte, armazenamento, ou outros processos que geram
contaminantes no diesel é na maioria das vezes inviável.
Foi evidenciado o funcionamento do motor Diesel assim como seus
componentes que são importantes para o entendimento do funcionamento do ciclo
do combustível e as consequências que as impurezas causam.
Os processos às quais o combustível são submetido tais como, transporte,
armazenamento, produção e manuseio podem solucionados com a devida
orientação a respeito da administração ou de um filtro no estágio final que é quando
o combustível vai para a câmara de combustão.
O processo de filtração com a utilização de um filtro eficiente é recomendado
a fim de evitar os problemas com os contaminantes que são inerentes ao
combustível diesel durante sua utilização. Concluiu-se também que a filtração reduz
ou até evita gastos que são usualmente elevados quando se trata de manutenções
em bicos injetores, bombas e componentes em geral.
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REFERÊNCIAS
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