Caracterização físico-química dos depósitos formados em carburadores de motores dois tempos

Abstract

Durante o período de armazenamento de combustíveis líquidos derivados de petróleo, o mesmo pode sofrer alteração em suas propriedades, pela oxidação em presença de oxigênio e formar um resíduo sólido, chamado goma, que pode se depositar dentro do sistema do motor. Além disso, há possibilidade de formação de óxidos metálicos provenientes da corrosão ocasionada pela ação do oxigênio e do combustível sobre as superfícies metálicas do carburador. O processo corrosivo pode se acentuar quando há contato direto de materiais metálicos diferentes como ligas de aço carbono e o alumínio, presentes no corpo do carburador. Os depósitos que se formam podem obstruir os canais de escoamento e prejudicar o funcionamento dos carburadores. O estudo realizado no presente trabalho pretende contribuir para melhor entender os mecanismos de formação e analisar a composição dos depósitos que se formam em carburadores de motores dois tempos de máquinas portáteis que utilizam uma mistura com 27% de etanol na gasolina como combustível. Foram realizadas caracterizações físico-químicas dos depósitos e também a elaboração de um mapa conceitual para abordar os fatores internos e externos que podem impactar na formação desses depósitos. As análises Termogravimétricas e Calorimetria Exploratória Diferencial foram realizadas com o objetivo de verificar a parcela de componentes inorgânicos presentes nas amostras e as análises de Microscopia eletrônica de varredura, acoplada ao EDS, foram utilizadas para avaliar os depósitos de carburadores que utilizaram a mistura gasolina óleo dois tempos e também dos formados em um carburador que operou somente com etanol hidratado. Também foram realizadas análises da composição química, através de Fluorescência de Raios-X, para verificar a composição dos resíduos presentes nas amostras. A comparação entre depósitos de equipamentos que usaram combustível com e sem o uso de aditivo para inibir a formação de goma também foi avaliada. Nas imagens em microscópio digital foi verificada a presença de pontos de corrosão no canal onde se localiza o parafuso, responsável pela regulagem da passagem de combustível em rotação alta. Na análise termogravimétrica com o DSC até 700ºC, verificou-se que 30% em massa da amostra permaneceram na forma de resíduo sólido. Nas análises de EDS e de FRX o principal constituinte foi o carbono, seguido do oxigênio e a presença considerável de alumínio, entre 3% e 13% em massa. Também foram encontrados outros elementos como cálcio e enxofre, em menores quantidades, próximas a 1%. Nos carburadores que usaram um aditivo, os depósitos formados foram maiores, o que pode ser prejudicial para o funcionamento do equipamento, pela obstrução dos canais de escoamento no interior do carburador. Em relação à corrosão, foram observados pontos com até 18 μm de profundidade na superfície do carburador.

During the storage period of liquid fuels derived from petroleum, it can change its properties by oxidation in the presence of oxygen and form a solid residue, called gum, that can deposit inside the engine system. In addition, there is the possibility of metal oxides formation from corrosion caused by the action of oxygen and fuel on the metal surfaces of the carburetor. The corrosive process can be accentuated when there is direct contact of different metallic materials such as carbon steel alloys and aluminum, present in the carburetor body. The formed deposits can obstruct the channels of flow and impair the operation of the carburetors. The present study intends to contribute to a better understanding of the formation mechanisms and to analyze the composition of the deposits formed in two-stroke engine carburetors of portable machines that use a blend with 27% of ethanol in gasoline as fuel. Physical and chemical characterization of the deposits was carried out and also the elaboration of a conceptual map to shows the internal and external factors that can impact the formation of these deposits. The Thermogravimetric and Differential Exploration Calorimetry analyzes were carried in order to verify the amount of inorganic components present in the samples and the Scanning Electron Microscopy analyzes, coupled to the EDS, were used to evaluate the deposits of carburetors that used the two-stroke gasoline oil mixture and also those formed in a carburetor that operated only with hydrated ethanol. Analyzes of the chemical composition were also carried out, through X-ray Fluorescence, to verify the composition of the residues present in the samples. The comparison between deposits of equipment that used fuel with and without an additive to inhibit the formation of gum was also evaluated. In the digital microscope images, the presence of corrosion points in the screw hole was verified. This screw is responsible for the regulation of the passage of fuel in high rotation. In the thermogravimetric analysis with the DSC up to 700 ° C, it was found that 30% by mass of the sample remained as solid residue. In the EDS and FRX analyzes the main constituent was carbon, followed by oxygen and the considerable presence of aluminum, between 3% and 13% by mass. Other elements such as calcium and sulfur were also found in smaller quantities, close to 1%. In the carburetors that used an additive, the deposits formed were larger, which could be detrimental to the operation of the equipment by obstructing the flow channels inside vi the carburetor. Regarding corrosion, points up to 18 μm deep were observed on the surface of the carburetor.