Avaliando a condição de oxidação e a renovação do lubrificante em óleos de turbinas

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As turbinas são equipamentos críticos para usinas de energia e indústrias. A formação de verniz é a principal causa de tempo de inatividade e perda de confiabilidade nas turbinas. As condições de oxidação do lubrificante podem ser efetivamente monitoradas por meio dos testes RULER, MPC e RPVOT. Além do valor nominal que eles oferecem, informações significativas podem ser obtidas ao analisar esses testes e integrar seus resultados.

Uma aplicação importante dessa integração é a estimativa da renovação do lubrificante para operação enxuta. Por meio de testes laboratoriais, isso pode ser estimado com precisão, permitindo o planejamento antecipado da próxima intervenção de manutenção.

Esse método será apresentado juntamente com estudos de caso.

Introdução

As turbinas são equipamentos críticos para usinas de energia e indústrias pesadas. As turbinas são equipamentos caros que devem operar de forma confiável; no caso da indústria pesada, a operação subsequente depende totalmente de sua geração de energia. Em usinas de energia, o tempo de inatividade implica perda de produção e penalidades por não cumprimento de contrato.

Nas turbinas, a lubrificação passa por um regime hidrodinâmico no qual o desgaste ocorre apenas em condições muito ruins do lubrificante. Por outro lado, a principal causa de falha em turbinas é a formação de depósitos.

Depósitos produzem vários efeitos prejudiciais nesses sistemas, como válvulas travadas, obstrução de orifícios e troca de calor ineficiente. Os depósitos também podem ter diferentes naturezas, ou seja, inorgânicos, orgânicos ou biológicos (Wooton & Livingstone, 2013).

No caso de turbinas a gás, onde o lubrificante sofre principalmente estresse térmico, os depósitos estão geralmente associados à formação de verniz. O verniz é comumente associado a processos de oxidação e é composto por antioxidantes sacrificados e produtos de oxidação que se coalescem para formar uma substância pegajosa e macia. O custo do verniz é muito alto, tanto em tempo de inatividade quanto na substituição do equipamento. Por esse motivo, monitorar a condição de oxidação dos óleos de turbina é de extrema importância.

Para evitar a oxidação do óleo base, os lubrificantes de turbina são aditivados com cerca de 1% de antioxidantes. Esses antioxidantes se sacrificam para proteger o óleo base de radicais livres e estresse oxidativo. Geralmente, aceita-se que os óleos de turbina possam ser usados até que seus antioxidantes ativos remanescentes sejam 25% da formulação original. Em muitos casos, no entanto, dependendo do óleo, surgem problemas de verniz antes desse ponto. Tanto testes laboratoriais (Yano et al., 2004) quanto monitoramento da condição do óleo de turbina mostram que o verniz pode começar a se acumular mesmo quando os antioxidantes remanescentes são altos, chegando a 60%.

Para manter a operação confiável, a condição de oxidação de uma turbina deve ser mantida dentro de limites seguros. Isso implica manter uma alta dose de antioxidantes, um baixo potencial de verniz e prognosticar uma alta resistência à oxidação. A renovação do óleo é uma opção viável para manter as turbinas livres de verniz. Integrando os resultados da análise do lubrificante, como os testes RULER, RPVOT e MPC, é possível estimar a renovação necessária para manter a turbina em operação enxuta.

MPC, RPVOT e RULER são testes complementares no monitoramento da condição de oxidação

MPC

A Colorimetria de Remendo em Membrana (ASTM D7843) é um método para determinar a formação de verniz em óleos minerais de turbina. Na química analítica, os procedimentos podem ser classificados como de ponto final ou padronizados. Procedimentos típicos de ponto final são titulações, como Número de Acidez (ASTM D974) ou Karl Fischer (ASTM D6304). Nesses casos, o teste termina com um indicador de ponto final, que pode ser colorimétrico, potenciométrico, amperométrico, etc.

Por outro lado, o MPC (ASTM D7843) é um procedimento padronizado. Nesse procedimento, o lubrificante deve ser aquecido a 60°C (140°F) por 24 horas. Isso simula a temperatura de operação da turbina e redissolve o verniz. Após o aquecimento, o óleo deve repousar por 72 horas no escuro para que o verniz se precipite novamente. Essa é a etapa padronizada crítica, pois a precipitação do verniz aumenta com o tempo.

Após a filtração por uma membrana com poros de 0,45 µm, a cor do remendo é medida usando o espaço de cor CIELAB, e o ∆E, que indica a intensidade, é medido. Um valor de ∆E (ou MPC) mais alto indica que mais verniz foi retido pelo remendo de membrana. O consenso é que um MPC > 30 é condenável, MPC > 20 é alarmante e MPC < 15 é considerado uma zona segura.

Uma amostra foi filtrada após diferentes tempos de precipitação para comprovar a criticidade da etapa de precipitação. A Figura 1 mostra os resultados do MPC para um óleo após 72 horas de precipitação, 168 horas de precipitação e quatro meses após a amostragem do óleo (≈ 3000 horas). Os resultados mostram a importância de manter os tempos padronizados para obter resultados repetitivos, que podem ser analisados para um monitoramento adequado da condição.

Figura 1: O MPC é um método padronizado em que o tempo de precipitação é crítico. Um óleo de turbina foi aquecido a 60°C (140°F) por 24 horas e deixado para precipitar por 72 horas, 168 horas e quatro meses antes da filtração e determinação do valor do MPC. Os resultados mostram que o MPC aumenta significativamente com tempos de precipitação mais longos.

RPVOT

O Teste de Oxidação em Vaso Rotativo Sob Pressão (ASTM D2272) é um simulador de oxidação. Resumidamente, uma amostra de lubrificante é pressurizada a 190 psi sob uma atmosfera de oxigênio a 150°C (302°F) e rotacionada na presença de um catalisador de cobre e vapor de água. A curva de tempo da pressão no vaso é registrada. Durante o teste, o lubrificante tende a oxidar devido ao alto potencial de oxigênio.

Nas primeiras etapas do teste, os antioxidantes se sacrificam para proteger o óleo base, e, portanto, a pressão de oxigênio permanece estável. Uma vez que os antioxidantes são completamente consumidos, o óleo base começa a oxidar em massa e a pressão de oxigênio diminui.

A ASTM D2272 define o período de indução de um lubrificante como o tempo até que a pressão diminua em 25,4 psi. A Figura 2 mostra as curvas RPVOT para diferentes formulações de lubrificantes. No caso de óleos de turbina formulados com bases do Grupo I (Figura 2a), a curva RPVOT permanece estável até que os antioxidantes sejam consumidos. É comum observar pontos de inflexão intermediários que indicam a titulação de cada antioxidante.

Uma vez que os antioxidantes são consumidos, o óleo base sofre uma oxidação em massa significativa e a pressão diminui rapidamente. No caso de bases do Grupo II (Figura 2b), as curvas RPVOT também apresentam uma fase inicial estável durante a proteção dos antioxidantes, mas posteriormente a pressão de oxigênio diminui de forma gradual. Isso indica a resistência aprimorada das bases hidrotratadas à oxidação. No entanto, isso não implica em uma resistência aprimorada à formação de verniz. As bases hidrotratadas são menos polares do que as bases do Grupo I, e, portanto, o verniz geralmente é menos solúvel em bases do Grupo II.

Por fim, a Figura 2c mostra uma curva RPVOT para um óleo de turbina aeroderivado à base de poliol éster. Neste caso, o vaso permanece pressurizado em cerca de 100 psi, indicando a formação de espécies gasosas como produtos de oxidação. Além disso, neste caso, o ponto final do teste, de acordo com a ASTM D2272, está longe da queda de pressão.

Com base nisso, aprendemos que muitas informações estão presentes na curva completa de RPVOT e, portanto, este teste não deve ser interrompido após uma queda de pressão de 25,4 psi, mas deve ser continuado até que a pressão diminua pelo menos 90 psi.

Figura 2: Gráficos de pressão RPVOT para diferentes óleos novos de turbina. Os lubrificantes apresentam curvas de RPVOT diferentes, dependendo do óleo base e da formulação do antioxidante. O teste ASTM foi projetado para óleo do Grupo I (vermelho), no qual o período de indução padrão (•) coincide com a oxidação do óleo em massa. (Azul) mostra a curva para um lubrificante à base de óleo do Grupo II+ e (verde) para um lubrificante à base de óleo do Grupo III+. (Amarelo) é o RPVOT para um lubrificante à base de poliol-éster aeroderivado. Tanto em (b) quanto em (d), o período de indução padrão está distante da oxidação em massa. Por esse motivo, os testes de RPVOT devem ser conduzidos até uma queda de pressão de 90 psi.

RULER

O RULER é um método voltamétrico para dosagem de antioxidantes. Resumidamente, uma alíquota de óleo é diluída em um frasco, que extrai os antioxidantes e decanta o óleo base. A amostra é então analisada sob um potenciostato com uma voltagem linear crescente aplicada. Cada antioxidante, dependendo de sua natureza, é oxidado em um potencial específico e um pico amperométrico surge.

Em óleos aditivados com aminas aromáticas e fenóis, podem ser observados dois picos. A área sob a curva de cada pico é proporcional à concentração de antioxidantes. A comparação da área de um lubrificante em serviço com a de sua formulação original indica a porcentagem de antioxidantes restantes no óleo em serviço. Uma interpretação adequada do amperograma fornece informações adicionais sobre a saúde do óleo em serviço. Conforme o óleo se degrada, é possível observar como os picos de antioxidantes se deslocam de seu potencial original.

O RULER é uma excelente metodologia para monitorar os antioxidantes ativos restantes. Como o método realmente oxida o antioxidante, o resultado é confiável em relação ao potencial antioxidante restante real. No entanto, quando os antioxidantes restantes são muito baixos e os picos são muito rasos, é possível cometer erros na quantificação dos antioxidantes, geralmente em excesso.

A quantificação excessiva em amostras degradadas é perigosa, pois se os antioxidantes se esgotarem completamente, o lubrificante entrará em oxidação maciça em um período muito curto, causando grandes danos. Para evitar cair nessa armadilha analítica, é possível estimar melhor a porcentagem restante de antioxidantes por extrapolação.

Ao preparar misturas de óleo novo e usado, podemos definir a porcentagem de “Refreshment” da seguinte forma:

Refreshment = 0% implica óleo usado
Refreshment = 100% implica substituição total do lubrificante
Considere o seguinte estudo de caso de uma turbina a gás com um lubrificante mineral ISO VG 32 aditivado com antioxidantes aminos após 43.000 horas de operação. O RULER para essa amostra resultou em 28,3% de antioxidante restante, muito próximo do limite de condenação.

Para uma melhor avaliação do valor do RULER, procedemos à realização do método de extrapolação. Para isso, foram preparadas misturas complementares de óleo novo e usado para cobrir refreshments de 0% a 100%. Após uma homogeneização completa, o RULER foi testado para todas as amostras. A Figura 3 mostra o resultado do RULER.

Dado que as amostras preparadas são uma mistura de óleo novo e usado, a porcentagem restante de antioxidantes deve ser linear. No entanto, se plotarmos esses resultados (Figura 3b), podemos ver como o óleo em serviço simples (0% R) claramente se desvia da curva linear. Portanto, a concentração real de antioxidante restante no óleo em serviço é de 14,9% (interceptação do eixo y) e não 28,

3%, como seria estimado pelo método tradicional do RULER.

Por meio das análises do RULER, também é possível verificar a sinergia entre as químicas antioxidantes. As turbinas geralmente operam utilizando um lubrificante antioxidante misto. Trata-se de uma mistura de fenóis e aminas. As aminas e os fenóis trabalham de forma sinérgica para manter o óleo base saudável. As aminas são antioxidantes reativos que rapidamente capturam os radicais livres, protegendo os óleos base ao interromperem as reações em cadeia que, de outra forma, degradariam o óleo base. Os fenóis impedidos, por outro lado, são reagentes mais lentos, mas têm o potencial de regenerar as aminas oxidadas e se tornarem radicais livres estáveis (Figura 4b).

As análises do RULER podem demonstrar a interação dos antioxidantes. Considere uma turbina a gás lubrificada com um óleo do Grupo I aditivado com um pacote antioxidante misto. Esse sistema funcionou por 55.000 horas de operação com um refreshment de 10% após 44.000 horas de operação. Gráficos de refreshment foram realizados para esse lubrificante.

Figura 3a
Figura 3b

Figura 3. O RULER pode ser quantificado por meio de extrapolação em amostras degradadas. O painel (a) mostra amperogramas para amostras de refreshment de um Óleo de Turbina do Grupo I juntamente com sua quantificação. No painel (b), os dados são plotados. A amostra original (refreshment de 0%) claramente se desvia do gráfico linear.

A figura 4 mostra o efeito sinérgico dos antioxidantes aminos e fenólicos. No óleo em serviço, o antioxidante fenólico foi totalmente consumido e o antioxidante aminico mantém 70% da formulação original.

Se os antioxidantes não interagissem, os gráficos de refreshment deveriam ser lineares para cada antioxidante, conforme mostrado nas linhas pontilhadas. No entanto, quando uma amostra de refreshment de 40% é analisada, observa-se que o antioxidante aminico se recupera em excesso, atingindo 93%, enquanto o antioxidante fenólico se recupera em menor quantidade, atingindo apenas 25%.

Durante a preparação do teste RULER, os antioxidantes fenólicos regeneraram os antioxidantes aminicos quase em seu potencial máximo. Essa reação é imediata em comparação com as escalas de tempo de operação da turbina.

Também é possível calcular a Porcentagem Total de Antioxidantes como a soma das áreas dos antioxidantes no óleo em serviço dividida pela soma das áreas dos antioxidantes no óleo novo. O leitor e o analista devem estar cientes de que calcular a Porcentagem Total de Antioxidantes é diferente da análise denominada Total RUL no software RDMS.

Mais interessante ainda, a Porcentagem Total de Antioxidantes apresenta um ajuste linear perfeito, o que está em conformidade com o modelo. Do ponto de vista do monitoramento de condições, o fato de um lubrificante manter uma sinergia completa entre antioxidantes indica que os antioxidantes não oxidaram de forma irreversível. Caso ocorra uma oxidação irreversível, seria esperado encontrar uma carga de verniz elevada no óleo e nas superfícies lubrificadas da turbina a gás.

Figura 4a
Figura 4b

Figura 4. Os gráficos de refreshment são uma ferramenta útil para verificar a sinergia dos antioxidantes em óleos de turbina. (a) Um óleo de turbina com depleção de antioxidantes fenólicos foi atualizado com óleo novo. As linhas pontilhadas indicam o comportamento teórico sem interação do lubrificante. Enquanto o rastro total de antioxidantes é linear, os dados experimentais para antioxidantes aminicos são maiores do que o rastro linear, e os dados experimentais para antioxidantes fenólicos são menores do que o rastro teórico. Isso indica que os fenóis frescos regeneram as aminas oxidadas. (b) Reações químicas mostrando a atualização das aminas por fenóis frescos. Figura extraída de Gatto et al, 2006 & 2007.

Construindo um Modelo de Condição de Oxidação para Estimar a Atualização do Lubrificante

O motivo de integrar a análise da condição de oxidação e realizar gráficos de atualização é planejar as atualizações de lubrificante para turbinas. A fim de construir um modelo de atualização de lubrificante, é necessário avaliar os diferentes cenários que existem entre a condição real da turbina e uma situação hipotética resultante de uma troca completa de lubrificante.

O estudo será realizado na turbina a gás descrita nas Figuras 1 e 3. Essa turbina a gás é lubrificada com um óleo de Grupo I – ISO VG 32 adicionado de antioxidantes aminicos. O lubrificante está em serviço há 43.000 horas.

Para essa análise, o laboratório precisará contar com 1 litro de óleo de turbina em serviço mais 1 litro de óleo novo. Ao analisar o óleo em serviço, encontramos os seguintes dados:

Óleo em usoNovo óleo
RULER14,9%100%
RPVOT142 min1.369 min
MPC341

A condição de oxidação do lubrificante está ruim, e um projeto para analisar a condição de oxidação e propor uma atualização do lubrificante foi encomendado ao laboratório. Inicialmente, foram realizados testes de MPC e RPVOT para 0% e 100% de atualização. Como mostramos, a análise RULER de amostras degradadas pode ser bastante incerta, então foi realizada uma análise completa de atualização, na qual o percentual real de antioxidante remanescente foi de 14,9%, em vez de 28,3% como inicialmente estimado.

Figura 5. Modelo preliminar para atualização do óleo de turbina. O modelo preliminar de atualização é construído com os dados de MPC e RPVOT dos óleos em serviço e novos, e os dados de atualização do RULER. O modelo preliminar permite fazer uma estimativa bruta de atualização para simulação de atualização do MPC e RPVOT.

O modelo preliminar mostra que os antioxidantes estão abaixo do valor recomendado de 25%. O RPVOT apresenta uma tendência semelhante, sendo que o período de indução do óleo em serviço é de apenas 142 minutos, cerca de 10% do resultado do óleo novo. Esse valor, em concordância com o RULER, é muito baixo e pode resultar em uma oxidação do óleo em massa a curto prazo.

Por fim, o valor do MPC de 34 excedeu o limite de alarme e está próximo do valor de condenação. A conclusão preliminar é que o lubrificante nesta turbina está chegando ao final de seu ciclo de vida, no entanto, se uma troca completa não for possível, a atualização pode ajudar a turbina a funcionar de forma confiável durante esse período.

A condição de oxidação desejável para a turbina funcionar corretamente deve ser:

  • ANTIOXIDANTE > 50%
  • MPC ≈ 15
  • RPVOT > 500 minutos

De acordo com o modelo preliminar, isso pode ser alcançado se 40% do lubrificante for trocado. Nesse cenário, os antioxidantes aumentam para 50%, o MPC é reduzido para cerca de 21 e o RPVOT pode ser estimado em cerca de 600 minutos. No entanto, para ter mais confiança na previsão, amostras de atualização de 40% são preparadas para análise de RPVOT e MPC. Com esses dados, podemos construir o seguinte modelo iterativo apresentado na Figura 6.

O valor de RPVOT para a atualização de 40% é significativamente maior do que o RPVOT esperado pelo modelo linear. Essa tendência é observada em todos os estudos de atualização. É interessante comparar essa tendência com a do RULER.

Na análise do RULER, podemos observar uma curva com um ajuste linear perfeito para a porcentagem total de antioxidantes restantes. Isso é consequência das adições diretas de antioxidantes ao preparar amostras de atualização. Por outro lado, o RPVOT avalia toda a condição de oxidação, incluindo antioxidantes e óleo base. A partir disso, podemos aprender que, mesmo que os antioxidantes evitem a degradação do óleo base, eles não são 100% eficazes e durante o envelhecimento do lubrificante, o óleo base também sofre em certa medida.

Outra lição que podemos aprender com essa análise é o motivo pelo qual os lubrificantes formam verniz antes que os antioxidantes se esgotem.

Figura 6. Modelo de Atualização do Óleo da Turbina. O modelo preliminar é refinado com dados experimentais para MPC e RPVOT de atualizações de 40%. O valor de RPVOT da amostra atualizada é maior do que o previsto pelo modelo linear. Além disso, o valor de MPC é menor do que o previsto pelo modelo linear.

O MPC para uma atualização simulada de 40% foi reduzido de ∆E = 21, como seria esperado por um modelo linear, para ∆E = 16. Isso também representa uma redução significativa no potencial de formação de verniz. É uma afirmação comum na comunidade de monitoramento de condições que adicionar óleo novo a um sistema ajuda a redissolver o verniz em certa medida. Ao adicionar óleo novo a um sistema, a saturação de moléculas com potencial de verniz diminui e uma fração delas se dissolve no óleo. Isso explica parcialmente por que o valor de MPC diminui. No entanto, isso não explica o observado efeito “sinérgico”.

Como explicado anteriormente, o procedimento do MPC envolve a redissolução do verniz e uma reprecipitação padronizada. Em uma amostra de atualização, o verniz se dilui mais e isso resulta em uma reprecipitação mais lenta, o que pode influenciar a leitura do MPC. Para testar isso, amostras de atualização de 40% foram aquecidas a 60˚C por 24 horas e deixadas em repouso para precipitar por 72 ou 168 horas.

A Figura 7 mostra que após uma semana de precipitação, os valores de MPC aumentam, indicando que a precipitação não atingiu um ponto final após 72 horas. Dado que a taxa de precipitação é mais lenta quando as amostras são diluídas com óleo novo, o “efeito sinérgico” no valor de MPC observado no gráfico de atualização provavelmente se deve a esse fenômeno.

Para avaliar ainda mais esse fenômeno, foram feitos gráficos de atualização para o valor de MPC de amostras precipitadas por 72 horas padrão ou 168 horas experimentais (Fig. 8b). Curiosamente, os gráficos de atualização para a precipitação de 168 horas são lineares (R² = 0,9996), um fato que está relacionado a um simples efeito de diluição. Em conclusão, nos procedimentos de laboratório, a atualização do óleo não tem um efeito sinérgico na solubilização do verniz.

Figura 7. O MPC é um método padronizado no qual o tempo de precipitação é o passo crítico. Amostras de atualização de 40% foram aquecidas por 24 horas e mantidas em repouso por 72 ou 168 horas antes da filtração. Os gráficos de atualização para precipitação de 72 ou 168 horas são construídos junto com os dados da Figura 1. Quando as amostras são precipitadas por 72 horas, o valor de MPC da atualização de 40% é inferior ao previsto por um modelo linear. Por outro lado, quando as amostras são precipitadas por 168 horas, os gráficos de atualização são lineares, o que está relacionado a uma simples diluição.

O verniz se dissolve no óleo e é influenciado pela temperatura. Ao considerar os resultados em uma turbina real, devemos ter em mente que o óleo atualizado reduzirá a saturação de verniz e, em temperaturas de operação, pode solubilizar os depósitos de verniz no sistema. Por essa razão, após a atualização do lubrificante, é comum observar uma queda preliminar no valor de MPC, que aumenta à medida que os depósitos são solubilizados.

Embora, do ponto de vista da condição do lubrificante, possa parecer que não houve progresso, do ponto de vista da condição da turbina, o lubrificante está removendo quimicamente o verniz das superfícies, o que é um efeito desejável. A melhor prática, nesse caso, é acoplar a turbina a um sistema de mitigação de verniz.

Proposta de Atualização

Após estudar o modelo completo, estamos preparados para propor a intervenção na turbina por meio da atualização de 40% do óleo lubrificante. Essa opção resultará em uma carga de antioxidantes de 50%, um valor de RPVOT de 849 minutos e um valor de MPC de 16. Nessas condições, a turbina estará preparada para uma operação econômica no curto prazo.

No entanto, considerando que o valor original de MPC é muito alto, é razoável supor que haja depósitos nas superfícies da turbina sendo re-dissolvidos. Isso pode aumentar o valor de MPC no curto prazo, portanto, é recomendado instalar um sistema de mitigação de verniz juntamente com o reabastecimento de óleo.

Os modelos de atualização permitem analisar as condições de oxidação da turbina em profundidade. Isso resulta no entendimento do potencial do óleo em serviço e no desempenho esperado da turbina no curto e médio prazo, com foco na prevenção de verniz e no aprimoramento da confiabilidade. Por fim, esses métodos permitem propor ações de manutenção – atualização precisa e orientada do óleo e recomendações sobre mitigação de verniz.

Estratégias de Atualização

Diferentemente da comissionamento de novas turbinas, estudos de atualização são aplicados em equipamentos em operação, em que cada caso é diferente. As diferenças surgem nas condições da turbina, na estratégia de manutenção e econômica do proprietário do equipamento e nos serviços disponíveis em cada região.

Existem várias estratégias para manter os antioxidantes, as doses elevadas e as condições de oxidação dentro dos parâmetros de confiabilidade. A primeira linha para manter os antioxidantes em níveis adequados é a adição regular de lubrificante fresco. Isso compensa cerca de 5% do lubrificante por ano. Em cada adição, antioxidantes frescos são introduzidos no sistema. No entanto, 5% por ano geralmente não satisfaz a taxa total de oxidação em uma turbina, portanto, uma estratégia adicional deve ser aplicada.

Existem duas possíveis abordagens – “bleed and feed” ou reposição de antioxidantes. “Bleed and feed” é a opção conservadora. Essa opção é cara do ponto de vista econômico, pois quando é retirado óleo da turbina, a menos que a oxidação tenha avançado muito, as moléculas do óleo base geralmente não estão oxidadas (Livingstone, 2014). Dessa forma, mesmo que apenas os antioxidantes (1%) necessitem de atualização, o óleo base retirado (99%) é desperdiçado.

Outra desvantagem do “bleed and feed” é que, quando é necessária uma atualização de óleo de 30% ou mais, os antioxidantes no novo óleo oxidam os antioxidantes no óleo em serviço e aqueles que formam depósitos reversíveis. Dessa forma, após 1.000 horas da atualização, a quantidade de antioxidante dosado tende a ser menor do que o esperado. No entanto, o “bleed and feed” é o procedimento mais seguro para a atualização do lubrificante.

Ao realizar o “bleed and feed”, desde que o mesmo lubrificante e boas práticas de lubrificação sejam mantidos, não há preocupações com incompatibilidades derivadas da formulação. Embora o procedimento possa ser caro, ele é aceitável para muitas indústrias. Além disso, o “bleed and feed” é uma operação rápida. Dependendo da turbina e do percentual de atualização necessário, o “bleed and feed” pode ser realizado sem interromper a operação ou com um tempo de inatividade mínimo.

A segunda estratégia possível é a reposição de aditivos. Nessa estratégia, um concentrado de antioxidantes é adicionado lentamente ao óleo da turbina com um mínimo de retirada de óleo em serviço. Dessa forma, o óleo base é preservado e os antioxidantes são redosados para atingir o nível desejado. Essa estratégia deve ser executada por um formulador experiente que tenha um conhecimento íntimo da química do óleo base, dos antioxidantes no sistema e da química dos depósitos formados no sistema específico.

A química dos aditivos é uma ciência complexa – como mostramos, as interações entre as químicas dos aditivos podem ser sinérgicas ou antagônicas. A sinergia permite a regeneração de antioxidantes aminicos de primeira linha por antioxidantes fenólicos frescos. Por outro lado, quando o óleo da turbina forma verniz, ele é composto principalmente por antioxidantes frescos e oxidados. Ao reformular um óleo em serviço, é de extrema importância garantir que os depósitos derivados da formulação não se formem.

Um grande problema a ser considerado é que, ao adicionar antioxidantes a um óleo em serviço, a concentração total de antioxidantes, ativos ou inativos, aumenta, e sem um conhecimento detalhado do sistema, isso pode facilmente resultar em precipitação de antioxidantes ou reações indesejadas entre as espécies de antioxidantes dentro da turbina para formar verniz.

Para alcançar alta confiabilidade, a compatibilidade e o desempenho tanto do concentrado quanto do óleo reformulado devem ser extensivamente testados em laboratório. Os testes devem incluir a caracterização das propriedades físicas resultantes, propriedades funcionais como formação de espuma, liberação de ar, desemulsibilidade e prognósticos sobre o envelhecimento e as condições de oxidação resultantes da reformulação.

Por fim, devem ser realizados testes para avaliar a formação de depósitos. Uma vez que a química da reposição de aditivos seja adequadamente testada, a execução na fábrica deve ser conduzida cuidadosamente por técnicos reconhecidos. Isso garante uma mistura adequada dos fluidos, evita a precipitação e tem um plano de contingência caso a formação de depósitos ocorra.

Conclusão

Em conclusão, a reposição de aditivos é a melhor opção do ponto de vista econômico. Do ponto de vista técnico, são obtidos resultados excelentes, e projetos bem-sucedidos têm prolongado o período de serviço dos

óleos de turbina. No entanto, essa prática implica em riscos mais elevados e geralmente é planejada e executada por serviços de terceiros.

Embora as turbinas a gás e a vapor estejam presentes em todo o mundo, nem sempre é possível encontrar em todas as regiões serviços laboratoriais adequados para testes e serviços técnicos para a execução desses projetos. Nesses casos, mesmo que seja mais caro do ponto de vista econômico, os procedimentos de “bleed and feed” continuam sendo realizados.


Autores:

Andrés B. Lantos, Sebastián Lauría, Andrés Bodner, Gabriel Lucchiari, and Esteban Lantos
Laboratorio Dr. Lantos – Wearcheck Argentina

Dave Wooton, Wooton Consulting

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