Análise de Lubrificantes por meio da Técnica Ferrográfica

Análise de Óleo

O uso da análise de óleo como técnica de manutenção começou a ser aplicada na década 50. A crise do petróleo intensificou o uso da análise de óleo, que passou a cumprir uma nova função na manutenção das máquinas, permitindo o monitoramento das condições do óleo lubrificante e identificar a necessidade de troca ou apenas reposição parcial. Neste período foram introduzidas técnicas preditivas que permitiam através da análise de óleo diagnosticar problemas nos equipamentos. Atualmente as leis ambientais tornaram ainda mais rigorosas as medidas de manutenção relacionadas com a utilização do óleo na indústria, sendo necessária à implementação de estações de tratamento e métodos de descarte e reaproveitamento dos lubrificantes.

A análise de óleo é aplicada como técnica de manutenção para os sistemas de lubrificação, sistemas hidráulicos e equipamentos elétricos. Neste estudo será estudada a aplicação da análise de óleo relacionada com a lubrificação dos equipamentos.

Finalidade da Lubrificação: A Lubrificação pode ser considerada como um princípio básico para o funcionamento da maioria dos equipamentos. Porém, a lubrificação é uma das causas de falha mais comuns nos equipamentos industriais, podendo causar sérios prejuízos operacionais e danos nos equipamentos.

As funções básicas do lubrificante são: reduzir o atrito e desgaste; retirar o calor gerado pelo atrito ou pelo funcionamento da máquina; formar o filme de lubrificante; evitar a corrosão e contaminação.

Fundamentos da Análise do Óleo Lubrificante: A análise do óleo lubrificante é utilizada com dois objetivos principais: identificar as condições do óleo e identificar possíveis falhas do equipamento.

Condições do Óleo Lubrificante: O lubrificante pode apresentar dois processos básicos de falha. O primeiro ocorre devido à contaminação por partículas de desgaste do equipamento ou por agentes externos, sendo a água um dos contaminantes mais comum nas instalações industriais. O segundo processo de falha está relacionado com a degradação das propriedades, devido às alterações das características do lubrificante, prejudicando o desempenho de suas funções.

Os objetivos da análise do lubrificante são: escolher o lubrificante correto; manter o lubrificante limpo (filtragem); manter a temperatura correta; manter o lubrificante seco; garantir o bom desempenho da lubrificação.

Os benefícios da análise do lubrificante são: reduz ou elimina falhas por deficiências na lubrificação; protege o equipamento do desgaste excessivo ou prematuro; reduz os custos de manutenção; aumenta a disponibilidade do equipamento; reduz os gastos com o lubrificante.

Condições do Equipamento: A análise do óleo lubrificante pode ser utilizada para a avaliação das condições do equipamento. Através da avaliação da composição química, quantidade e forma dos contaminantes, foram desenvolvidas técnicas de acompanhamento e análise que permitem definir mecanismos de falha de componentes da máquina. As principais técnicas disponíveis são: espectrometria e ferrografia.

Coleta de Amostras: A análise do óleo é realizada em amostras de lubrificantes retirado do equipamento. Os cuidados na obtenção destas amostras são:

- Garantir a homogeneidade da amostra;

- A coleta deve ser feita com o equipamento operando;

- Não pode haver contaminação no local de retirada da amostra;

- O recipiente de coleta deve estar isento de contaminação;

- O ponto de coleta deve ser sempre o mesmo;

- Deixar escoar um pouco de lubrificante antes da coleta;

- Normalmente a quantidade necessária é de meio litro;

- Identificar corretamente a amostra com as informações necessárias.

Tipos de Análise de Lubrificantes: As análises dos lubrificantes podem ser divididas em quatro grupos: análise físico-química; análise de contaminações; espectrometria; ferrografia.

Análises Físico-Química: A análise físico-química tem como objetivo principal a identificação das condições do lubrificante. Estas análises podem ser efetuadas de forma pontual, ou seja, medidas isoladas; ou análise periódica, ao longo do tempo, para o acompanhamento das condições do lubrificante. A seguir são descritas as principais análises físico-química utilizadas na manutenção dos equipamentos.

Viscosidade Cinemática: A viscosidade é a medida de resistência ao escoamento de um fluido, é a principal propriedade dos óleos lubrificantes. A medida é feita a 40oC ou 100oC. As principais normas utilizadas para a definição dos ensaios de viscosidade são: ASTM D445 e NBR 10441. A unidade de medida mais utilizada é o cSt, cm2/seg.

A viscosidade diminui devido à contaminação por solvente ou óleos de menor viscosidade. A viscosidade aumenta devido à oxidação, presença de insolúveis, água e contaminação por óleos de maior viscosidade.

O Índice de Viscosidade é um número admensional que mede a intensidade de variação da viscosidade em relação à temperatura. Quanto maior o Índice de Viscosidade, menor é a variação da viscosidade em função da temperatura. Os ensaios para determinação deste valor são previstos pelas normas ASTM D2270 e NBR 14358.

B. Ponto de Fulgor e Ponto de Inflamação:

O Ponto de Fulgor representa a temperatura que o óleo deve atingir para que uma chama passada sobre a superfície inflame os vapores. O ensaio é definido pela ASTM D92 e o valor é medido em Graus Centígrados.

O Ponto de Inflamação representa a temperatura que o óleo deve atingir para que uma chama passada sobre a superfície inflame os vapores formados e sustente a combustão. O ensaio é definido pela ASTM D92 e o valor é medido em Graus Centígrados.

C. Total Acid Number (TAN) e Total Base Number (TBN): O TAN representa o número de acidez total, este valor indica a quantidade total de substâncias acidas contidas no óleo. As substâncias ácidas geradas pela oxidação do óleo podem atacar metais e produzir compostos insolúveis. As normas que definem este ensaio são ASTM D664 e ASTM D974, a unidade é mgKOH/g.

D. Corrosão em Lâmina de Cobre: Este valor define as características de proteção corrosiva do óleo lubrificante. Este ensaio determina o comportamento do óleo em relação ao cobre e as suas ligas. As normas para este ensaio são ASTM D130 e NBR 14359.

Análise de Contaminação: A contaminação do lubrificante ocorre devido à presença de substâncias externas que infiltram no sistema, pelo desgaste do equipamento ou por reações que ocorrem no próprio lubrificante. Os principais ensaios utilizados na manutenção para detectar a presença de lubrificantes são:

A. Karl Fisher e Destilação: Estes ensaios são utilizados para identificar a presença de água. A água provoca a formação de emulsões, falha da lubrificação em condições críticas, precipitação dos aditivos, formação de borra e aumento da corrosão. As normas ASTM D1744 e a ASTM D95 definem os procedimentos para este ensaio, sendo o valor definido pela % de presença de óleo na amostra.

B. Insolúveis em Pentano: Este ensaio determina a saturação do lubrificante por presença de insolúveis em pentano. Estes contaminantes são constituídos por partículas metálicas, óxidos resultante da corrosão, material carbonizado proveniente da degradação do lubrificante e material resinoso oxidado (lacas, vernizes).

Espectrometria: A espectrometria pode ser feita pelo método da absorção atômica ou de emissão ótica. Em termos gerais este ensaio indentifica todos os elementos químicos presentes no lubrificante. A amostra é introduzida numa câmara de combustão e os materiais são “desintegrados” até o seu nível atômico. Cada elemento químico possui frequências particulares, como impressões digitais, tornando possível a identificação.

Estes tipos de ensaios fornecem informações sobre o desgaste do equipamento, com dados precisos do conteúdo de substâncias metálicas (ferro, cobre, alumínio, níquel, cromo, chumbo, etc) assim como contaminações externas, como por exemplo o silício. Além disso, podem avaliar os aditivos presentes no lubrificante.

Ferrografia: Esta técnica de manutenção preditiva foi desenvolvida para aplicações militares pelo “Naval Air Engineering Center dos EUA” com a finalidade de aumentar a confiabilidade no diagnóstico de condições das máquinas. Esta técnica procurava superar as limitações de outras análises na identificação do mecanismo de desgaste dos componentes das máquinas. No ano de 1982 a Ferrografia foi liberada para o uso civil, sendo introduzida no Brasil no ano de 1988.