4 Elementos-Chave para Interpretar um Relatório de Análise de Óleo

Há alguns anos, um cliente entrou em meu escritório visivelmente perturbado. Ele havia acabado de receber o segundo relatório de análise de óleo para um de seus motores a gás Caterpillar. O relatório voltou do laboratório como “vermelho” devido ao alto nível de cobre encontrado na amostra de lubrificante analisada. O primeiro relatório havia sofrido o mesmo destino, apresentando cerca de 120 ppm, mesmo que o motor tivesse menos de 2.000 horas totais de operação.

Grande parte da irritação do cliente foi porque, após receber o segundo relatório vermelho, ele decidiu parar o motor, desmontá-lo e inspecionar os rolamentos. Ao fazer isso, ele não conseguiu identificar nenhum motivo para alarme. Infelizmente, a instalação desse cliente era uma usina de energia que produzia eletricidade para seus clientes. Portanto, parar um motor tinha consequências graves, incluindo perda de produtividade, desperdício de mão de obra e tempo, e um aumento no risco de acidentes. Sua irritação era compreensível.

Você sabia?
Em todos os setores industriais, uma hora de paralisação representa um custo médio de $260,000.

Fonte: Aberdeen

Informamos a ele que um relatório de análise de óleo vermelho geralmente é um sinal de alerta precoce de que algo está ocorrendo dentro do motor, mas isso não necessariamente significa que você deva abrir o motor. É necessário compreender o relatório e considerar todos os parâmetros, não apenas um.

Devido à falta de treinamento do cliente, ele esperava ver materiais de desgaste no motor ou sinais de desgaste nos rolamentos. Quando isso não estava presente, ele assumiu que nada estava errado com sua máquina. Sabíamos, considerando a idade da máquina, que não apenas o aparecimento de desgaste no motor seria improvável, mas que seu conhecimento deficiente o havia levado a tomar a decisão errada e desligar sua máquina desnecessariamente.

Neste artigo, destacarei vários pontos de desconhecimento que observei ao longo da minha carreira em relação à leitura e compreensão de um relatório de análise de óleo. Se essas concepções errôneas não forem corrigidas, os benefícios de um programa de análise de óleo serão anulados, e o programa só servirá para desperdiçar tempo e dinheiro.

Interpretar um relatório de análise de óleo é uma ciência, e técnicos e engenheiros devem ser treinados para lê-los corretamente e considerar todos os parâmetros. Isso ajudará a avaliar com precisão:

• A saúde da máquina (metais de desgaste).
• A saúde do sistema de lubrificação (contaminação).
• A saúde do lubrificante.

Abaixo estão quatro elementos que nosso cliente precisava compreender para interpretar o relatório de análise de óleo.

1. A Escala PPM (Partes por Milhão)

As concentrações de metais de desgaste e aditivos em lubrificantes são expressas em partes por milhão (ppm), o que corresponde a miligramas por litro (mg/L). Uma vez que os elementos químicos não possuem a mesma densidade, dois elementos com a mesma concentração podem ter volumes diferentes de desgaste. Um ppm é equivalente à quantidade fracional absoluta multiplicada por um milhão.

Uma forma melhor de compreender os ppm é visualizar a adição de quatro gotas de tinta em um barril de água de 55 galões e misturá-las completamente. Esse procedimento resultaria em uma concentração de tinta de 1 ppm. Algumas analogias adicionais que podem auxiliar na visualização da escala envolvida com um ppm incluem:

• Um milímetro em um quilômetro.
• Um minuto em dois anos.
• Um segundo em 11,5 dias.

Para o nosso caso, uma concentração de 100 ppm corresponde aproximadamente a 0,0115 cm3 de cobre em um litro de lubrificante; isso equivale a cerca de 4 mícrons de espessura em um rolamento de um motor com cárter de óleo de 37 litros, se supusermos que todo o cobre presente no óleo vem apenas de um rolamento, o que não é o caso, uma vez que há muitos rolamentos e outras fontes de cobre no motor.

A questão agora é: é possível enxergar um desgaste com espessura de 4 mícrons a olho nu?

A resposta é não; o limite de nossa visão é em torno de 40 mícrons. Em conclusão, uma concentração de 100 ppm devido a metal de desgaste geralmente passa despercebida ao olho humano.

2. Análise Elemental

Dois métodos diferentes são empregados para a análise elemental – o Espectrômetro de Plasma Indutivamente Acoplado (ICP) (ASTM D-5185) e o Espectrômetro de Emissão de Disco Rotativo (RDE) (ASTM D 6595). Ambos os equipamentos utilizam uma fonte de alta energia para excitar os átomos presentes em uma amostra.

Análise Elemental
Um teste elaborado para determinar a presença de elementos em um óleo, como metais de desgaste, contaminantes e aditivos de óleo.

Fonte: Machinery Lubrication

Os átomos não desejam permanecer nesse estado de excitação e, à medida que a energia diminui, eles produzem energia luminosa. A energia luminosa emitida é específica para cada átomo. Portanto, a quantidade de energia luminosa pode ser convertida para a concentração de cada elemento testado.

O Equipamento de Emissão Ótica de Descarga Rotineira (RDE, do inglês Rotating Disc Electrode) é capaz de vaporizar partículas de até 10 micrômetros, enquanto o Plasma Indutivamente Acoplado (ICP, do inglês Inductively Coupled Plasma) pode vaporizar partículas de até 5 micrômetros, dependendo da preparação da amostra.

Em todos os casos, os tamanhos das partículas de metal provenientes de desgaste têm diâmetros inferiores a 40 micrômetros.

3. Fontes de Cobre

A fonte de cobre em um relatório de análise de óleo não se limita apenas aos rolamentos. Se fosse proveniente do rolamento, também teríamos outros materiais, como estanho ou chumbo, já que a superfície do rolamento era uma liga. Isso não foi o caso; o relatório mencionou apenas um alto nível de cobre e todos os outros elementos estavam em níveis normais.

No entanto, a lixiviação do núcleo do resfriador é um processo químico que foi bem documentado como uma fonte de altas concentrações de cobre.

Para motores novos com menos de 1.500 horas de vida útil, o núcleo do resfriador se torna um local de reação ativo para o dialquilditiofosfato de zinco (ZDDP), resultando na formação de sulfetos de cobre nos tubos do resfriador de cobre. Esses sulfetos posteriormente se soltam no óleo, contribuindo para uma concentração crescente de cobre que pode chegar a mais de 300 ppm. Essa concentração se normalizará quando o resfriador atingir o equilíbrio, e esse nível de cobre geralmente não é perigoso.

4. Níveis de Metais de Desgaste Podem se Estabilizar

Com nosso cliente, o segundo relatório de análise de óleo foi realizado para confirmar os resultados do primeiro relatório. A única maneira pela qual a concentração dos elementos de desgaste diminuiria seria se o motor recebesse um complemento de óleo novo. Uma vez que nosso cliente confirmou que não realizou um complemento, esperaríamos ver um aumento nos materiais de desgaste. No entanto, isso não foi o caso.

A diferença na concentração entre as primeiras e segundas amostras foi insignificante, o que significa que a produção de cobre estava se estabilizando. Isso confirmou para nós que o problema dele era resultado de um fenômeno de lixiviação do núcleo do radiador em seu motor.

Conclusão

Muitos grandes líderes ao longo das últimas décadas proclamaram: “Se você acha que a educação é cara, experimente a ignorância”. De fato, a ignorância é perigosa e pode transformar até mesmo um bom programa, que deveria ser benéfico para uma empresa, em uma grande fonte de aborrecimento e produtividade decrescente.

Vamos levar a educação muito a sério e garantir que todos envolvidos no processo de interpretação de uma análise de óleo sejam treinados e certificados. Isso ajudará as empresas a perceberem os benefícios excepcionais que advêm de um programa de análise de óleo de qualidade.

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Por Joseph Fotue