Racionalização de Testes de Laboratório para Medição de Contaminantes Insolúveis em Óleo Lubrificante
Os lubrificantes são componentes essenciais e caros dos sistemas de máquinas e precisam de amostragem, análise e monitoramento. O monitoramento pode ser realizado por meio de testes de desempenho ou monitoramento da condição do óleo. O conhecimento dos modos críticos de falha do sistema é essencial para o monitoramento de óleo e máquinas de forma econômica. A determinação de contaminantes insolúveis em óleo lubrificante é um dos parâmetros geralmente recomendados para avaliar a condição do óleo lubrificante em uso. O presente estudo fornece uma avaliação comparativa de dois diferentes testes que medem contaminantes insolúveis em óleo lubrificante. O objetivo deste estudo é comparar os testes existentes e adotar o teste mais eficaz para a medição de contaminantes insolúveis em óleo lubrificante. O primeiro teste utiliza o método gravimétrico através de um filtro (teste de filtro) para medir o peso de contaminantes insolúveis, enquanto o segundo teste utiliza forças centrífugas em altas velocidades (ultra-centrífuga) para medição. Um total de 305 amostras diferentes de óleo lubrificante foram usadas neste estudo para ambos os testes, onde os resultados são criticamente analisados e comparados entre si. Além disso, os testes são avaliados em termos de eficiência e segurança.
Introdução
Figura 1: Teste de Filtragem
O óleo lubrificante é uma fonte importante de informações para a detecção precoce de falhas em máquinas, assim como o papel dos testes de amostras de sangue humano na detecção de doenças. A condição do óleo lubrificante e seu sistema de circulação refletem o estado de saúde da máquina e seus componentes. A contaminação em óleo lubrificante é a principal causa de falhas em equipamentos rotativos na indústria. O impacto dessa contaminação é exponencial na confiabilidade do equipamento ao longo do tempo. A degradação do óleo lubrificante pode ser resultado de ações físicas e químicas, geradas internamente ou a partir de contaminações externas. Deve-se lembrar que os lubrificantes são geralmente misturas complexas de aditivos químicos em uma variedade de óleos base. Como esses lubrificantes acabados muitas vezes são especificamente projetados para aplicações específicas, a exposição dos lubrificantes a condições e materiais de componentes para os quais não são destinados pode acelerar a deterioração do lubrificante e resultar em danos ao equipamento. O controle da contaminação é o fator mais importante necessário para garantir a confiabilidade do equipamento e preservar a integridade do sistema. Portanto, é fundamental identificar a presença de contaminantes para eliminar a possibilidade de falhas catastróficas do equipamento por meio da implementação de ações corretivas oportunas. Existem diferentes métodos de teste usados na indústria para medir contaminantes em óleo lubrificante. Atualmente, dois métodos de teste são utilizados para medir contaminantes insolúveis, e esses testes fazem parte do conjunto de testes regulares para tipos específicos de testes de óleo lubrificante. Os contaminantes insolúveis em óleos hidráulicos, de transmissão, de refrigeração e de turbina sintéticos são medidos pelo método gravimétrico (teste de filtro), enquanto os demais óleos são medidos por análise de centrífuga de alta velocidade (ultra-centrífuga). Como o objetivo de ambos os testes é idêntico, foi decidido avaliar ambos os métodos de teste correlacionando seus resultados, com o objetivo de manter apenas um teste para medir os contaminantes insolúveis em óleo lubrificante, independentemente do tipo de óleo lubrificante. O estudo foi conduzido para a substituição da análise de filtro pelo teste de ultra-centrífuga para determinar os contaminantes insolúveis, realizando análises simultâneas, ou seja, métodos gravimétricos e centrífugos em várias amostras de óleo lubrificante.
Análise Gravimétrica
Este método de teste abrange a determinação de contaminação insolúvel em óleos lubrificantes por análise gravimétrica. A contaminação determinada inclui matéria particulada e gelatinosa, orgânica e inorgânica, que é retida em um disco de filtro de membrana. Insolúveis em óleo lubrificante são determinados por um volume conhecido da amostra filtrado através de filtros de 1,2 µ pré-pesados, e então o aumento de peso é determinado após a lavagem e secagem do filtro. O conteúdo total de contaminantes da amostra particular é determinado pelo aumento do peso do filtro. Este é um método manual, e o técnico está exposto a dois solventes: querosene para dissolver o óleo e éter de petróleo para remover o óleo do filtro. Este é um processo demorado.
Método Centrífugo
Figura 2: Teste de Ultra-Centrífuga
Uma pequena quantidade de amostra de óleo lubrificante é colocada em um tubo de ensaio e é centrifugada por 30 minutos a 17.000 RPM em uma ultra-centrífuga refrigerada. Ao sujeitar a amostra a forças-g, os contaminantes insolúveis podem ser extraídos com diferentes tamanhos ou densidades em temperaturas controladas. A densidade do material aglomerado no fundo do tubo de ensaio é comparada visualmente com um gráfico de referência. As formas no gráfico de referência variam de 0 (o mais limpo) a 8 (o mais contaminado). Quando o valor UC excede 2, uma condição marginal é observada. Um valor UC superior a 5 é considerado um resultado crítico. Neste método, nenhum solvente é utilizado e não é necessária a realização de processamento da amostra para determinar o nível de contaminação.
Metodologia
As metodologias de teste populares que estão sendo seguidas no laboratório para medir contaminantes insolúveis em óleos lubrificantes são:
Tabela 1: Prós e Contras do Teste de Filtro vs. Teste de Ultra-Centrífuga
Tabela 2: Comparação do Teste de Filtro vs. Teste de Ultra-Centrífuga
Figura 3: Comparação do Teste de Filtro vs. Teste de Ultra-Centrífuga
Resultados e Discussões
Foram analisadas simultaneamente 305 amostras de óleo lubrificante de óleos hidráulicos, de transmissão, de refrigeração e de turbina sintética, para contaminação insolúvel por ambos os métodos gravimétrico e UC. Os resultados são compatíveis e apresentam linearidade por ambos os métodos. A comparação de contaminantes insolúveis nas 305 amostras de óleo lubrificante analisadas mostrou que os resultados pelo método gravimétrico variam de 2 ppm a 414 ppm, enquanto os valores de UC variam de 0 a 8. Três amostras desviaram da linearidade, mas foram positivas no teste de estalido e tinham alto teor de água. Os resultados dessas três amostras não foram considerados na determinação da equivalência dos valores obtidos por ambos os métodos. A equivalência de contaminantes/insolúveis determinados por ambos os métodos foi criticamente analisada e classificada de acordo com o gráfico na Figura 3 e Tabela 2.
Conclusões
Os dados experimentais foram criticamente analisados, e os resultados de ambos os métodos foram compatíveis e apresentaram uma correlação linear. O teste de filtro envolve o potencial de exposição do técnico de laboratório a solventes perigosos. É um processo demorado, pois é necessário preparar cada amostra para realizar o teste. Em contraste, a ultra-centrífuga não requer nenhum solvente perigoso, e várias amostras podem ser testadas ao mesmo tempo. Os riscos associados ao manuseio de querosene e éter de petróleo são: os éteres de petróleo são extremamente voláteis, têm pontos de fulgor muito baixos e apresentam um risco significativo de incêndio. A exposição ao éter de petróleo ocorre mais comumente por inalação ou contato com a pele. A inalação dos vapores de querosene pode causar tontura ou náusea. Os solventes mencionados usados no teste de filtro são consumíveis. Portanto, é recomendável adotar a ultra-centrífuga para medir contaminantes insolúveis em todas as amostras, pois este método é mais seguro e mais rápido do que o teste de filtro.
Deixe uma resposta
Want to join the discussion?Feel free to contribute!