O diesel sempre conterá uma porcentagem de água. O objetivo é manter os níveis de água dentro de limites aceitáveis, bem abaixo do ponto de saturação. A remoção do excesso de água do combustível pode ser um desafio; portanto, a abordagem mais eficaz é tomar todas as medidas possíveis para evitar que a água entre no tanque e monitorá-lo regularmente. Dessa forma, a necessidade de remoção da água pode ser mantida a um nível mínimo. Para desenvolver uma boa estratégia de controle da água, é importante entender como medir o teor de água e avaliar os resultados.
O problema
A água sempre causou ferrugem e corrosão de componentes e infraestrutura do sistema de combustível. Os sistemas de combustível modernos são muito menos tolerantes do que os sistemas de pressão mais baixa, sendo que agora os fabricantes especificam que zero água livre deve chegar ao motor.
Danos diretos causados pela água
A água causa danos tanto nos tanques de combustível quanto nas peças do motor. A ferrugem e a corrosão no tanque criam partículas duras que são transportadas no combustível, causando desgaste no motor. A vida útil dos componentes também é encurtada por corrosão por condicionamento, erosão, cavitação e rachaduras provocadas pela água. Por exemplo:
Ferrugem: Em contato com superfícies de ferro e aço, a água produz óxido de ferro (ferrugem). As partículas de ferrugem que penetram no combustível, assim como outras partículas duras, causarão desgaste abrasivo nas peças. O desgaste prematuro pode causar falhas nas peças.
Corrosão: A corrosão é uma das causas mais comuns de problemas em injetores. A água se combina com os ácidos do combustível e corrói metais ferrosos e não ferrosos. Isso piora quando a abrasão expõe superfícies metálicas novas, que corroem imediatamente. O injetor mostrado à direita foi instalado novo, mas falhou em menos de 300 horas devido à rápida corrosão.
Abrasão: A água tem menor viscosidade do que o diesel, proporcionando assim menos “acolchoamento” lubrificante entre as superfícies opostas das partes móveis. Isso leva a um aumento do desgaste abrasivo.
Corrosão por condicionamento: A corrosão por condicionamento é causada pela degradação do combustível induzida pela água, que produz sulfeto de hidrogênio e ácido sulfúrico, que “comem” as superfícies de metal.
Corrosão por pite e cavitação: A corrosão por pite é causada por salpicos de água livre em superfícies metálicas quentes. A cavitação é causada pela contração rápida (implosão) de bolhas de vapor quando expostas a alta pressão repentina, o que faz com que se condensem novamente em líquido. Essas gotículas de água atingem uma pequena área com grande força, causando fadiga superficial e erosão.
Rachaduras: Ocorrem devido à fragilização e pressão do hidrogênio. Isso força a água a formar fissuras microscópicas em superfícies metálicas. Então, sob pressão extrema, decompõe-se e libera hidrogênio em uma “miniexplosão” que aumenta as fissuras e cria partículas de desgaste.
Gelo: A água livre no combustível pode congelar, formando cristais de gelo que se comportam como qualquer outra partícula dura. Eles podem criar desgaste nos sistemas de combustível e (em grandes volumes) entupir os filtros de combustível. A função de um filtro de combustível é proteger o motor, retendo as partículas duras. Os motores e filtros não fazem distinção entre sujeira e gelo. Os danos causados pelo gelo podem ser difíceis de diagnosticar corretamente, já que o gelo derreterá e desaparecerá muito antes que um exame de laboratório ocorra.
Danos indiretos causados pela água
A água também contribui ou agrava uma série de questões adicionais, como as seguintes:
Sólidos macios: A água é polar. Certos produtos químicos em aditivos são polares. Os hidrocarbonetos não são polares. Isso significa que a água e os produtos químicos polares são atraídos um pelo outro. Na presença de água livre, as moléculas químicas às vezes se dissociam da cadeia de hidrocarbonetos do aditivo e se combinam com moléculas de água para formar uma nova substância. O novo material é um sólido macio que se precipita fora do combustível e pode entupir rapidamente os filtros ou criar depósitos no motor. Consulte Estabilidade de aditivos para obter mais informações.
Desenvolvimento de micro-organismos: Como a maioria dos organismos vivos, bactérias e fungos (bolores) precisam tanto de alimento quanto de água para sobreviver. Se houver água livre, os micro-organismos podem proliferar, criando limos que sujam seu combustível e ácidos que corroem o tanque e o sistema de combustível.
Oxidação do combustível: A água livre acelera o processo de oxidação e estimula a formação de ácidos, gomas e sedimentos conhecidos em geral como produtos de degradação do combustível.
Formas de agua no diesel
Todo diesel contém alguma porcentagem de água dissolvida. As moléculas de água permanecem como parte do combustível até que haja um número excessivo delas. O ponto em que o combustível não é mais capaz de reter a água é chamado de ponto de saturação. A quantidade de água no combustível é medida em ppm (partes por milhão). Enquanto a água permanecer abaixo do ponto de saturação como água dissolvida, normalmente não é um problema muito grande. Problemas significativos começam quando a água se separa do diesel e se torna água livre ou emulsificada. A água emulsificada é outra forma de água livre. As gotas são tão pequenas que se misturam bem no combustível e permanecem suspensas em vez de depositar no fundo. Não há “gotículas” quando a água está totalmente dissolvida no combustível.
Como a água entra no combustível?
A água pode surgir de uma grande variedade de fontes, algumas das quais podem ser extremamente difíceis de controlar.
- Na entrega do fornecedor
- Precipitação de água livre (além do ponto de saturação)
- Condensação no tanque
- Vazamento para dentro do tanque (chuva, lavagem sob pressão, água subterrânea...)
- Entrada a partir da atmosfera (umidade)
- Erro humano (ventilações desprotegidas, portas de enchimento, vedações...)
A solução
Medição do teor de água
Há vários métodos para medir o teor de água no combustível. Alguns são feitos em um laboratório, outros podem ser feitos no local. É importante compreender o tipo de informação que esses diferentes testes podem fornecer. Talvez o método mais comum para testar a presença de água em tanques de combustível seja “mergulhar” uma pasta indicadora especial no tanque usando uma vareta de imersão. Esse método é rápido, fácil e pode ser feito no local, e informará se há água livre no fundo do tanque.
Monitores de água (sensores) podem ser instalados em linha e fornecer resultados confiáveis em tempo real. Eles medem o teor de água dissolvida no combustível e retornam a umidade relativa do diesel em porcentagem. O resultado máximo é 100%, o que significa que o combustível atingiu seu ponto de saturação e não é mais capaz de reter água na solução. Esse método de teste não dirá quanta água livre há no tanque.
O método de titulação de Karl Fischer é um teste de laboratório utilizado desde 1935 para determinar o teor de água em uma amostra de fluido. O teste é altamente preciso e requer apenas um pequeno tamanho de amostra. Detecta até mesmo pequenas quantidades de água dissolvida, até cerca de 50 ppm em diesel. Pode medir o teor de água tanto abaixo quanto acima do nível de saturação (água dissolvida e livre). Na prática laboratorial, ele pode ser usado para determinar o nível de saturação de água do combustível sob diferentes condições. Embora os testes de laboratório sejam normalmente mais precisos do que os testes de campo, eles podem ser muito menos acurados. Isso pode parecer confuso. A razão pela qual o teste de laboratório pode ser menos acurado é que a própria amostra pode mudar entre o momento em que foi coletada do tanque e o momento em que é testada no laboratório.
Uma das características do diesel é que ele retém mais água em saturação quando está quente do que quando está frio. Se o diesel do seu tanque estiver frio, ele pode estar acima do ponto de saturação. Nesse caso, haverá água livre entrando em seu equipamento, o que pode causar enormes problemas. Se você enviar essa mesma amostra para um laboratório, provavelmente estará mais quente no laboratório do que no seu tanque. O combustível esquentará, a água voltará à solução e pode parecer que você não tem nenhum problema. O mesmo tipo de dificuldade de diagnóstico pode acontecer com problemas de cristais de gelo. A “evidência” some à temperatura ambiente.
Qual a quantidade de água aceitável?
A resposta mais fácil seria nenhuma. Mas isso não é nem prático nem realista. Todo diesel contém alguma porcentagem de água. O mais importante é manter a água abaixo de seu ponto de saturação para que ela permaneça dissolvida em vez de entrar em seu equipamento como água livre. Os fabricantes de equipamentos especificam que zero água livre deve chegar ao motor. Os pontos de saturação variam de aproximadamente 50 ppm a 1800 ppm com base na temperatura e na relação óleo diesel/biodiesel. Como você pode ver na tabela, o biodiesel pode conter significativamente mais água em saturação do que seu equivalente óleo diesel. Contudo, a mistura de biodiesel e óleo diesel não resulta em um teor de umidade matematicamente proporcional. A mistura se manterá menos em solução que a soma das partes, o que significa que a precipitação de água livre pode ocorrer quando as duas forem misturadas.
Como evitar presença de água livre no combustível
Para entender como manter a água fora do combustível, é preciso primeiro entender como ela entra. A água pode surgir de uma grande variedade de fontes, algumas das quais podem ser extremamente difíceis de controlar.
Na entrega do fornecedor: O diesel está relativamente limpo e seco quando sai da refinaria, mas as entregas de diesel incluirão quantidades variáveis de água. A quantidade de água que você recebe do seu fornecedor depende em grande parte das circunstâncias e das práticas de manuseio. O que você pode controlar? Além de potencialmente trocar de fornecedor ou negociar um contrato que coloque o ônus no distribuidor, você pode tentar o seguinte:
- Seja o primeiro da entrega, pois você não quer a água e os contaminantes que se depositam no fundo do tanque.
- Instale um sistema de remoção de água na entrada do seu tanque de armazenamento a granel.
Entrada a partir da atmosfera: Assim como o ar, o diesel tem uma umidade relativa, e os dois tendem a se igualar. Ou seja, se o ar for mais úmido do que o combustível, o combustível absorverá a umidade do ar. Se, no entanto, o ar estiver mais seco que o combustível, a umidade evaporará novamente para o ar até que a umidade relativa de ambos seja igual.
Precipitação de água livre: O diesel contém uma certa quantidade de água em solução (ou seja, água dissolvida). Quando o teor de água ultrapassa o ponto de saturação, o excesso de água se transformará em água livre. Isso ocorre quando o teor total de água aumenta ou quando o diesel esfria. O diesel pode conter 90 ppm de água dissolvida quando quente, mas apenas 60 ppm quando esfria devido ao tempo mais frio. A diferença de 30 ppm se transforma em água livre e se deposita no fundo do tanque.
Condensação no tanque: Quando estiver mais quente fora do tanque do que dentro, a condensação se formará e esse “suor” entrará no combustível. Isso pode ocorrer repetidamente, criando mais água livre a cada vez.
Vazamento para dentro do tanque: A chuva, a lavagem sob pressão ou a água subterrânea podem ser fontes de água que entram em um tanque danificado ou vedado de forma inadequada. Os tanques subterrâneos (em postos de abastecimento, por exemplo) podem, às vezes, ter entradas abaixo do solo. A área ao redor da tampa pode ser facilmente preenchida com água da chuva. Se o nível da água estiver acima da tampa quando removida, a gravidade fará com que a água desça para dentro do tanque.
Remoção de água do combustível
A remoção de água é mais fácil em regiões com diesel de mais de 500 ppm de enxofre do que com ULSD (menos de 15 ppm de enxofre). O filtro deslizante para a esquerda, por exemplo, foi projetado para uso na África do Sul, onde é bastante eficaz. Os filtros coalescentes e separadores de água funcionam com muito mais eficácia em combustíveis com maior teor de enxofre. Isso ocorre porque o diesel com maior teor de enxofre necessita de muito menos aditivo e, posteriormente, conterá muito menos surfactante.
O surfactante é uma substância saponácea que reveste os elementos filtrantes de coalescência/separação da água, comprometendo gravemente o desempenho.
O aumento da quantidade de surfactante no ULSD desativa os elementos filtrantes de coalescência, tornando sua eficácia, na melhor das hipóteses, questionável.
Os fabricantes publicam a eficiência do filtro com base nos atuais padrões de teste do setor. Os padrões atuais foram desenvolvidos há alguns anos e foram desenvolvidos para testes de comparação de laboratório usando um combustível tratado de forma consistente. Isso funciona bem para testes comparativos, mas não necessariamente reflete a eficiência do filtro em condições reais. Para tratar o diesel ULSD para testes de laboratório, os padrões exigem a remoção de todos os surfactantes. No mundo real, o ULSD com o surfactante removido (ou seja, aditivos) destruiria os motores. Todos os ULSD que são adequados para uso em equipamentos contêm aditivos e surfactantes, portanto, o próprio combustível efetivamente desativa os filtros coalescentes.
Sendo assim, embora provavelmente não se observe uma diminuição nos níveis de eficiência de coalescedores publicados, o que se observará na literatura é o aumento da citação de absorvedores de água. Empresas que ainda comercializam coalescedores para áreas de ULSD com muita frequência agora citam a necessidade de adicionar absorvedores de água após o coalescedor. Não há outra maneira de garantir que a água livre tenha sido removida.
Infelizmente, a melhor maneira de remover grandes volumes de água depositada é drenar o tanque. Muito simples, mas não barato ou conveniente. A umidade do ambiente e a condensação podem ser evitadas utilizando bons respiros dessecantes em combinação com um cobertor de ar seco (ou nitrogênio) alimentado para o interior do espaço do nível mais alto do tanque e para fora, através do respirador. Como explicado anteriormente, a umidade relativa do diesel tenderá para a umidade relativa (ou “ressecamento”) do ar. Com o tempo, a umidade no diesel será liberada novamente no ar seco até que o diesel esteja tão seco quanto o ar.
O importante para um bom controle da água combustível é minimizar o teor de água dissolvida e eliminar toda a água livre.
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