Determinação de parâmetros de óleos lubrificantes de motores de ciclo Otto e ciclo diesel através da espectroscopia no Infravermelho, métodos multivariados e cartas de controle

Abstract

Esse trabalho objetivou o desenvolvimento de métodos alternativos para análises de óleos lubrificantes de motores ciclo Otto e ciclo Diesel. Na primeira parte deste trabalho foi proposta e validada duas metodologias quantitativas para determinação do índice de viscosidade (IV) dos óleos lubrificantes de motor através da regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) e espectroscopia no infravermelho médio. Os métodos foram diferenciados pelo conjunto de amostragem, onde o método denominado de Produtor apresentou apenas amostras dos produtores que pertencem ao Sindicato Nacional das Empresas Distribuidoras de Combustíveis e de Lubrificantes (SINDICOM) e o método denominado Total apresentou amostras de todos os produtores coletados pelo monitoramento da Agência Nacional do Petróleo (ANP) entre os meses de fevereiro e dezembro de 2010. Foram estimados os seguintes parâmetros: exatidão, precisão, ajuste, erro sistemático e capacidade de detecção. Os métodos PLS foram construídos a partir de espectros de reflexão total atenuada (ATR) no infravermelho médio, com o objetivo de tornar as análises mais rápidas, práticas e econômicas, e ambos apresentaram erros relativos percentuais na ordem de 5,2 %. Com base nas figuras de mérito estimadas, o Método Total apresentou melhores resultados e pode ser aplicado para o controle quantitativo do IV em óleos lubrificantes de motor. Na segunda parte foi proposta e validada uma metodologia para controle de qualidade dos principais parâmetros dos óleos lubrificantes de motor através das cartas de controle multivariadas (CCM). A metodologia também foi construída a partir de espectros de reflexão total atenuada (ATR) no infravermelho médio com o objetivo de controlar simultaneamente os principais parâmetros de qualidade dos óleos lubrificantes. As cartas foram capazes de identificar 96,4 % das amostras que estavam fora de controle e 80,7 % das amostras dentro de controle utilizadas para validação, sendo observada a necessidade de outros óleos básicos para melhorar a eficiência das cartas. O método propiciou uma redução no número de análises pela metodologia tradicional e obteve uma boa correlação entre os motivos da não conformidade da amostra e a identificação pela carta apropriada. Portanto, as cartas podem ser recomendadas para o controle da qualidade dos óleos lubrificantes de motor. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This study aimed the development of alternative methods for analysis of lubricating oils for engines Otto and Diesel cycle. In the first part of this work was proposed and validated two methods for quantitative determination of the viscosity index (IV) of the engine lubricating oils through partial least squares regression (PLS) and mid-infrared spectroscopy. The methods are differentiated by the sampling set, where the method named Producer were developed only with samples of producers who belong to the National Syndicate of Distributors of Fuels and Lubricants (SINDICOM) and the method named Total used samples of all producers collected by monitoring of National Petroleum Agency ANP) between February and December of 2010. The validation of the methods was performed estimating: accuracy, precision, fit, systematic error and detection capability. The PLS methods were constructed from spectra of attenuated total reflection (ATR) in the mid-infrared, with the purpose of making the analysis faster, practical and economical, and both showed relative errors of the order of 5.2 %. Based on estimated figures of merit, the total method showed better results and can be applied to the quantitative control of IV in engine lubricating oils. In the second part was proposed and validated a methodology for quality control of engine lubricating oils using multivariate control charts (CCM). The methodology was also constructed from spectra of attenuated total reflection (ATR) in the mid-infrared in order to simultaneously control the main parameters of quality of lubricating oils. The charts were able to identify 96.4 % of the samples that were out of control and 80.7 % of the samples within the control used for validation, revealing the need of include other base oils to improve the efficiency of the charts. The method provided a reduction in the number of tests by the traditional method and obtained a good correlation between the reasons for non-conformity of the sample and identifies the appropriate chart. Therefore, the charts can be recommended for the quality control of engine lubricating oils.