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Sistemas de Arrefecimento de Veículos pesados com componentes de alumínio: quais são as exigências para um fluido de qualidade?

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Publicado 13/02/2022

Com a mudança das tecnologias dos motores a diesel para serviços pesados, o apelo de sustentabilidade tem sido o direcionador quanto a evolução destes equipamentos. Um destes direcionamentos está ligado a redução de peso nos equipamentos, com o intuito de reduzir o consumo de combustível que está ligado a redução de energia necessária para criar o movimento do transporte das cargas.

Os fabricantes de motores da linha diesel para serviços pesados, por proporcionalmente consumirem uma maior quantidade de materiais para fabricação destes equipamentos, decidiram utilizar componentes de alumínio nos sistemas de arrefecimento de modo a contribuir com esta redução de peso do veículo. Por este motivo, o alumínio se tornou um dos metais mais utilizados em sistemas de arrefecimento de motores.

Esta mudança de material trouxe uma nova necessidade de melhorar os fluidos de arrefecimento, visto que componentes de alumínio são mais sensíveis a reações químicas que causam a corrosão.

Componentes químicos presentes em diversos fluidos de arrefecimento, quando não são devidamente balanceados, aceleram a corrosão nos componentes do sistema de arrefecimento compostos de alumínio. Pode ser encontrado no mercado fluidos de arrefecimento que apresentam um pH acima de 9, que em geral não é um problema para ligas de cobre, mas leva a corrosão e consequentemente a formação do óxido de alumínio (alumina) nos sistemas de arrefecimento. As partículas metálicas geradas, se não forem devidamente tratadas, podem circular no sistema de arrefecimento causando danos por erosão em outras peças e podem obstruir as vias de passagem, iniciando uma reação em cadeia catastrófica em todo o sistema. Adicionalmente, o alumínio também reage em ambientes ácidos, formando hidróxido de alumínio, cujas partículas potencialmente iniciarão uma reação em cadeia nos sistemas de arrefecimento.

Portanto um fluido projetado para componentes de alumínio deve sempre ser utilizado quando esse metal estiver presente e é muito importante que o pH do fluido circulante seja mantido na faixa alcalina, porém abaixo de 9.

Corrosão x Brasagem

A brasagem é o processo no qual duas ou mais peças de metal são unidos despejando um metal de adição na junta. O metal de adição preenche a lacuna entre as peças de encaixe justo por meio de ação capilar. O enchimento é levado logo acima de sua temperatura de fusão e é normalmente protegido por um fundente, como por exemplo o bórax. Este flui sobre o metal base em um processo chamado de umedecimento e é logo resfriado para unir as peças.

Variáveis como temperatura, nível de vácuo e tempo de ciclo são estritamente controladas durante o processo da brasagem, com base nos materiais específicos sendo usados e é um dos pontos mais críticos para a fabricação dos radiadores de alumínio. A limpeza das peças é muito importante na brasagem pois como menos calor é usado durante este processo, os contaminantes têm menos probabilidade de queimar. As falhas geradas neste processo podem criar pontos de alumínio não passivados, que são mais suscetíveis a corrosão.

Nestes casos de falha durante o processo de brasagem, o nitrito presente em alguns fluidos de arrefecimento e o alumínio brasado, reagem formando amônia e óxido de alumínio hidratado (bayerita), que em excesso no sistema por longos períodos causarão corrosão excessiva dos componentes de alumínio devido a elevação do pH causado pela formação de amônia nesta reação. Por este motivo, o uso de fluidos de arrefecimento contendo nitrito em suas formulações não é recomendado em sistemas de arrefecimento onde o alumínio possa estar presente.

Em relação ao óxido de alumínio, como falado anteriormente, as partículas precipitadas no fluido também são uma causa de corrosão e erosão dos componentes de sistemas de arrefecimento, principalmente nas carcaças das bombas de água, local onde o fluxo em geral é turbulento e constante.

Corrosão Eletrolítica

Outra característica do alumínio é que ele é um metal mais macio e extremamente condutor. Por este motivo os componentes de alumínio também estão sujeitos a falhas devido à eletrólise. Uma vez que os sistemas de arrefecimento de motores são feitos de metais diferentes, isso pode ser um desafio na manutenção deste tipo de sistema. Os contatos de diferentes metais nos acoplamentos, por exemplo cobre com o alumínio, são as áreas onde se encontra a maior dificuldade de prevenção deste tipo de falha.

A eletrólise também pode causar a corrosão dos metais devido a correntes elétricas parasitas pois o fluido de arrefecimento pode conduzir eletricidade para as partes metálicas e por consequência a tensão dispersa percorrerá o sistema de arrefecimento até encontrar um aterramento. Como o alumínio é um metal macio este será mais suscetível aos danos ??pela corrosão por eletrólise, porém metais diferentes utilizados em sistemas de arrefecimento de motores também podem contribuir para a ocorrência da eletrólise.

Um outro problema que pode ocorrer devido a eletrólise é a acidificação do fluido, que potencializa o desequilíbrio químico do fluido e acaba aumentando a condutividade dentro de um sistema de arrefecimento.

Por este motivo, e vários outras características, manter a integridade de sistemas de arrefecimento requer um cuidado durante a escolha do tipo de fluido que deverá ser aplicado. A simples adição de um componente que é benéfico em alguns casos, pode ser causador de falhas em outros tipos de sistemas de arrefecimento. Além disso, e como condição base, o uso de água destilada ou purificada é mandatório, de modo que o uso de água de origem não controlada aumenta o potencial de corrosão e eletrólise dos componentes do sistema de arrefecimento de alumínio.

Autores:
Paulo Felipe Silva Berto
(Pesquisador de Produto linha graxa, coolants e especialidades.)
Paulo Berto (Pesquisador de Produto Linha de Fluidos e Graxas Lubrificantes).

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