Mais de 70% das falhas em equipamentos rotativos são atribuídas à degradação de componentes em função do elevado grau de atrito por deficiências no óleo lubrificante. A análise de óleo é uma das formas mais simples de monitorar a contaminação de forma proativa. Quando implementado de forma eficaz, um programa de análise das características do óleo reduz a incerteza, o risco e o trabalho reativo para o departamento de manutenção, por isso é comumente aplicada como uma ferramenta de auxílio para o programa de manutenção preditiva.
Como todas as outras ferramentas de manutenção preditiva, a análise de óleo beneficia um departamento de manutenção de várias formas:
Racionando recursos através da previsão e prevenção de danos;
Aprimorando a confiabilidade do equipamento;
Reduzindo o tempo de inatividade do equipamento;
Permitindo a manutenção programada e reduzindo o potencial para reparos não planejados.
A análise de óleo pode fornecer uma visão detalhada do que está acontecendo no interior da máquina. Um programa de análise de óleo eficaz requer planejamento para abordar as seguintes áreas:
Seleção de equipamentos;
Desenvolvimento do método de amostragem;
Especificações de alarmes da máquina;
Revisão de dados, avaliação e ação corretiva.
Aplicação da técnica na rotina de manutenção preditiva
A manutenção preditiva é parte integrante da estratégia de gerenciamento de ativos de uma empresa. Esta prática visa avaliar a condição dos equipamentos em serviço para estimar quando a manutenção deve ser realizada e a análise de óleo é apenas um dos diversos tipos de manutenção preditiva.
Uma quantidade significativa de falhas em equipamentos está relacionada à contaminação do óleo e sua análise pode ser aplicada para determinar o seguinte:
Propriedades do fluído: avalia a condição do lubrificante que pode afetar os intervalos de troca de óleo;
Análise do desgaste do metal: O desgaste da superfície das peças que compõe o sistema é considerado a ameaça predominante ao desempenho do equipamento a longo prazo. A condição da máquina pode ser avaliada medindo a concentração de detritos no óleo;
Contaminação: Diferentes tipos de contaminações podem afetar o equipamento de diferentes maneiras. Por exemplo, a presença de ar e água podem afetar a película de fluido necessária para a separação das superfícies em contato. A presença de produtos químicos atmosféricos e de processo podem causar abrasão da superfície;
Embora tenhamos definido a análise de óleo como um meio de manutenção preditiva, ela também pode ser usada como uma ferramenta para verificar a eficácia das atividades de lubrificação de uma oficina.
Exemplos de parâmetros analisados
Existem vários parâmetros que normalmente são medidos em laboratório ou em campo para determinar a saúde do óleo e do maquinário. Nesta seção, serão descritos cada um destes parâmetros e como eles são aferidos.
Viscosidade
A propriedade física mais importante do óleo lubrificante é a viscosidade. A viscosidade determina a capacidade de carga do óleo, bem como a facilidade com que ele circula. O equilíbrio correto entre alta viscosidade para transporte de carga e baixa viscosidade para facilitar a circulação deve ser considerado para qualquer lubrificante e sua aplicação. O óleo oferece benefícios além da lubrificação e é vital que possa fluir em todas as condições. Quando em uso, contaminantes como água, combustível que eventualmente pode contaminar o óleo, oxidação e fuligem afetam a sua viscosidade. Portanto, a medição de viscosidade é um dos testes mais importantes em um sistema mecânico.
Viscosidade cinemática
A técnica mais utilizada para aferir a viscosidade cinemática é o uso de um capilar gravimétrico com temperatura controlada, geralmente 40°C para óleos de grau único e entre 40°C e 100°C para óleos multigraduados. As medições usando viscosímetros capilares são baseadas na relação entre viscosidade e tempo, quanto mais viscoso for um óleo, mais tempo levará para fluir através de um capilar apenas sob a influência da gravidade.
Atualmente existem vários capilares padronizados em uso, a maioria dos instrumentos de laboratório emprega capilares de vidro, ou tubos. Um avanço mais recente para medição de campo da viscosidade cinemática emprega um capilar de célula de alumínio.
Os instrumentos são projetados para funcionar como capilares de fluxo direto ou de fluxo reverso. Nos capilares de fluxo direto, o reservatório de amostra está localizado abaixo das marcas de medição e nos de fluxo reverso, o reservatório fica acima das marcas. Capilares de fluxo reverso permitem o teste de líquidos opacos e alguns podem ter uma terceira marca de medição que possibilita aplicar dois tempos de fluxo subsequentes e melhora a repetibilidade da medição.
Contagem de partículas
A contagem de partículas é um aspecto crítico de qualquer programa de condicionamento de máquinas e existem muitas ferramentas disponíveis para monitorar e rastrear a quantidade e gravidade da contaminação, seja devido a contaminação externa ou desgaste da máquina. A aplicação específica e o tipo de partículas geralmente determinam qual é a melhor técnica de contagem de partículas para o trabalho em questão. A limpeza contínua de um sistema hidráulico, por exemplo, é muito crítica e mesmo níveis muito baixos de entrada de sujeira podem entupir atuadores e válvulas, levando a falhas prematuras. Por outro lado, os sistemas de engrenagem e transmissão com muitas partes móveis serão capazes de tolerar muito mais partículas de desgaste do que um sistema hidráulico.
Espectroscopia por infravermelho
O infravermelho é uma tecnologia extremamente versátil para análise de óleo, podendo fornecer informações sobre uma variedade de características como, por exemplo, contaminação, desagregação, concentração de aditivos, identidade do fluido, etc. Em todos esses casos, a resposta do óleo a regiões específicas do espectro infravermelho é examinada e ponderada, cada uma sendo exclusiva da característica que está sendo analisada.
Concentração de metais
As ligas ferrosas compõem a maior parte das superfícies de máquinas que encontram-se em contato direto com os óleos lubrificantes. As superfícies lubrificadas hidro dinamicamente são projetadas para desgastar e esfoliar as partículas de desgaste no lubrificante a uma taxa lenta e modesta. Essas partículas finas são geradas pela abrasão entre as superfícies com o lubrificante formando uma camada regeneradora constante na extremidade da superfície de desgaste.
Essas finas partículas de desgaste ferroso podem ser usadas para indicar quando o óleo está sujo e precisa ser trocado ou quando as forças na superfície de desgaste causam a quebra das camadas lubrificantes normais e são produzidas partículas ferrosas maiores e mais severas. O último cenário aponta para uma falha no mecanismo de desgaste abrasivo normal na superfície de lubrificação e uma mudança para um modo de desgaste anormal do adesivo mais severo. Uma vez que a superfície de desgaste foi comprometida e altas forças adesivas assumem o controle, pode resultar em uma rápida falha catastrófica da máquina caso não venham ser tomadas ações corretivas.
Número de acidez
Uma alta concentração de compostos ácidos em um lubrificante pode levar à corrosão das peças da máquina e entupimento dos filtros de óleo devido à formação de verniz e lodo. Quando um lubrificante quebra, subprodutos ácidos serão formados a partir da decomposição química da sua base e aditivos com a presença de ar e calor. Total Acid Number (TAN) é uma medida da concentração de ácido presente em um lubrificante, a concentração ácida de um lubrificante depende da presença de aditivos. Ocasionalmente, o esgotamento destes aditivos pode causar uma diminuição inicial no TAN do óleo fresco, no entanto o acúmulo de subprodutos de oxidação e contaminantes ácidos em um óleo ao longo do tempo sempre levará a um aumento da TAN. Este teste é mais significativo em aplicações de máquinas industriais, embora às vezes seja recomendado em aplicações de motores junto com o Total Base Number (TBN).
Determinação de água pelo método de Karl Fischer
A determinação do teor de água é de grande importância no que diz respeito à garantia de qualidade. O teor de água reduz as propriedades lubrificantes dos óleos e leva a danos por corrosão aos componentes. Onde outros métodos, como o método de secagem que determina todos os componentes voláteis ou então métodos como cromatografia gasosa e métodos espectroscópicos de infravermelho que são muito caros em termos de equipamento, o método de Karl Fischer é uma prática altamente seletiva e rápida de determinação de água para quase todos os tipos de amostras.
Além disso, este método contabiliza tanto a água livre contida na amostra quanto a água ligada (aquela presente na estrutura do material) em uma ampla faixa de concentração que pode ir da ordem de partes por milhão (ppm) a 100%.
Para que o método possa ser aplicado, a amostra precisa ser diluída, normalmente, em metanol e adiciona-se o reagente de Karl Fischer. O reagente de KF é composto por iodo (I2), dióxido de enxofre (SO2) e uma base que pode ser piridina (C5H5N) na proporção de I2:3 SO2:10 C5H5N dissolvidos em metanol.
O iodo presente na solução de KF reage com a água proveniente da amostra e é reduzido para I-, e quando toda a água é consumida a reação cessa, com isso a quantidade de iodo consumida está relacionada com a quantidade de umidade na amostra.
Durante este processo são observadas também as alterações de cores na solução. Enquanto houver água no meio reacional, a cor permanece amarelo-canário à amarelo-escuro, quando toda água reagiu (ponto final da titulação), a cor se torna marrom pelo excesso de iodo, porém a precisão e exatidão desta metodologia clássica não é eficiente.
Devido a este fato para realização da titulação volumétrica temos atualmente no mercado vários equipamentos com buretas controladas por sistemas eletrônicos que funcionam com base na reação mostrada acima e detectam o ponto final da titulação por meio de detectores potenciométricos, amperométricos entre outros.
Fontes:
1. Arquivo pessoal.
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