Espuma no óleo lubrificante: problemas e soluções

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Marcos Thadeu Giacomini Lobo

Marcos Thadeu Lobo

Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional de Suporte Técnico em Produtos. E atualmente exerce a função de Consultor Técnico Sênior.

A formação de espuma é um problema relativamente comum em sistemas lubrificados a óleo. Por ser um tanto quanto difícil a solução do problema é essencial a realização de ensaios precisos para se determinar a causa-raiz da formação de espuma.

  

Figuras 1/2 – Formação de espuma em sistemas lubrificados a óleo

A espuma é um conjunto de pequenas bolhas de ar que se acumulam na  superfície do fluido  ou próximo a ela. Em casos severos, a espuma pode vazar para fora da máquina através dos respiradouros, visores e varetas de nível.

A espuma é um eficiente isolante térmico, de forma que o controle de temperatura do óleo lubrificante pode tornar-se bastante difícil onde houver a sua excessiva formação.

A presença de ar em óleo lubrificante pode levar à rápida oxidação do óleo lubrificante, cavitação, redução das propriedades lubrificantes e falhas catastróficas em sistemas hidráulicos, redutores de velocidade, turbinas a vapor, hidráulicas ou movidas a gás natural etc.

Figura 3 – Amostra de óleo lubrificante com espuma

As causas da formação de espuma em óleos lubrificantes são várias:

– contaminação por água;

– contaminação por particulados sólidos;

– retirada do aditivo antiespumante aderido a material particulado sólido                    (possivelmente pela prática de filtração ultra-fina ou tecnologias de separação eletrostática);

– problemas mecânicos que provocam aeração do fluido;

– Excesso de óleo no reservatório de óleo lubrificante, em sistemas de lubrificação por banho de óleo ou salpico;

– contaminação cruzada do óleo lubrificante com outros tipos de óleos lubrificantes;

– contaminação do óleo lubrificante com graxa;

– excessiva aditivação antiespumante em face de formulação incorreta ou por readitivação utilizando pacote de aditivos inadequado;

formação de espuma 

Figuras 4/5 – Formação de espuma em reservatório de óleo lubrificante

Para se tentar determinar a causa-raiz da formação de espuma em óleos lubrificantes pode-se tentar, primeiramente, quantificar-se o volume de água presente e efetuar-se uma contagem de partículas, porque a formação de bolhas de ar é bastante auxiliada pelos citados contaminantes, que promovem um ponto de nucleação para as bolhas de ar.

É importante que técnicas de desagaseificação sejam utilizadas na preparação da amostra antes do ensaio de contagem de partículas pois, se houver formação de espuma no óleo lubrificante, as bolhas de ar no fluido poderão ocasionar uma contagem de partículas anormalmente alta que, por sua vez, poderia levar a tentativas incorretas de solução do problema.

Se a contagem de partículas não revelar qualquer contaminação significativa, pode-se tentar um ensaio de filtração em membrana utilizando-se elemento filtrante de tamanho de poro bastante pequeno (1 mícron ou menor) e examiná-la, minuciosamente,  sob elevada ampliação. Pode-se tentar, ainda, o ensaio de Insolúveis em Pentano ( ASTM D4055-E ) para se quantificar a contaminação  por material particulado sólido  extremamente fino que poderia servir de nucleação para as bolhas de ar.

Tendência à formação de espuma e sua estabilidade

Pode-se solicitar ao laboratório de análise de óleos lubrificantes em uso que efetue os ensaios de tendência à formação de espuma e estabilidade da espuma. Estes ensaios são descritos na norma ASTM D982 e são efetuados conjuntamente.

A tendência à formação de espuma descreve a quantidade de espuma gerada imediatamente após o fluido ser  agitado e aerado, sendo a estabilidade da espuma o volume de espuma remanescente após 10 minutos da interrupção da aeração do óleo lubrificante. Este ensaio permite a “Opção A” que existe para garantir que o antiespumante esteja bem disperso no óleo lubrificante antes do início do ensaio.

Esta opção deve ser solicitada quando  se ensaiar óleos lubrificantes utilizados na lubrificação de engrenagens devido à natureza do aditivo antiespumante comumente utilizado nestes produtos. A comparação da tendência à formação da espuma e estabilidade da espuma pode indicar se a causa da espuma é um problema de origem mecânica, se o problema é devido à contaminação do óleo lubrificante ou é referente à aditivação.

Figura 6 – ASTM D892: ensaio de tendência à formação e estabilidade de espuma  

Contaminação cruzada com outro óleo

A contaminação  cruzada  do óleo lubrificante com outro tipo de  lubrificante geralmente, contribui para a formação de espuma e outros tipos de problemas, visto que aditivos diversos dos existentes no óleo lubrificante original podem concorrer com o antiespumante e impedir a sua adequada ação.

Com vistas a  verificar se está ocorrendo contaminação cruzada, analise uma amostra de óleo lubrificante novo retirada do tambor, balde ou tanque de armazenamento em granel referente aos elementos originais constituintes e compare com amostra de óleo lubrificante em uso.

Os elementos que constituem o óleo lubrificante  em uso devem ser similares aos do óleo lubrificante novo ainda que, pequenas diferenças possam ocorrer em função da depleção de aditivos. É bom atentar para elementos ( cálcio, magnésio, boro, molibdênio, fósforo, enxofre etc ) que se encontram presentes na aditivação do óleo lubrificante em uso mas que não se evidenciam no óleo lubrificante novo. É interessante verificar-se, também,  a presença de elementos que possam indicar contaminação com graxa, se houver esta possibilidade.

Figuras 7/8 – Antes de se tentar readitivação com antiespumante, verificar se o problema é de origem mecânica (ex.: entrada de ar; nível de óleo)

Analisar amostras de óleo lubrificante novo oriundo do tambor, balde ou tanque de armazenamento em granel e do óleo lubrificante em uso permitirá que se saiba se houve  reposição do óleo lubrificante existente no maquinário com produto inadequado ou se o problema é oriundo da planta formuladora de óleos lubrificantes ( problemas na formulação do produto, problemas no envasamento etc.). O uso de espectroscopia utilizando-se FTIR (Infravermelho por Transformadas de Fourier) é bastante útil nestas considerações.

Uma solução para cada tipo de problema

Em grande parte das situações de formação de espuma em óleos lubrificantes será necessário a substituição completa da carga de óleo lubrificante ou drenagem parcial e posterior reposição. Porém, se houver contaminação da carga de óleo lubrificante por outro tipo de produto, provavelmente, será necessária a realização de flushing, operação de custo elevado, principalmente, se envolver equipamentos que comportem grandes volumes de óleo lubrificante.

Nestes casos pode-se tentar um recondicionamento da aditivação antiespumante da carga de óleo lubrificante, procedimento que, nem sempre, tem garantia de sucesso. É importante frisar-se que se o problema da formação de espuma for de origem mecânica a readitivação da carga de óleo lubrificante com aditivo anti-espumante  não será bem sucedida.

Por isto, é de fundamental importância que, antes de se efetuar esta operação,  seja investigada com bastante propriedade a causa-raiz da formação de espuma na carga de óleo lubrificante com vistas a evitar-se esforços e gastos desnecessários.

Figuras 9/10  – A readitivação com antiespumante não será procedimento bem sucedido se a causa-raiz da formação de espuma for mecânica

Antes de iniciar o procedimento de drenagem e flushing do sistema é importante que se tenha tratado a causa-raiz do problema da formação de espuma. Se houve contaminação  por água ou material particulado sólido é fundamental controlar-se o ingresso de contaminantes antes de se iniciar o processo de filtração com elementos filtrantes de   porosidade (micragem)  bastante fechada, visto que ainda que o aditivo antiespumante esteja dissolvido no óleo lubrificante, e comumente não seja retido por sistema de filtração multi-passagem, pode ocorrer, particularmente em óleos lubrificantes de engrenagens, que a remoção de contaminantes sólidos possa remover, também, a aditivação antiespumante que possa estar aderida a esses  materiais ou ao elemento filtrante.

Identificar os contaminantes é importante

Se o problema da formação de espuma da carga de óleo lubrificante foi devido à contaminação cruzada com outro tipo de óleo lubrificante, isso pode ser corrigido com identificação dos fluidos lubrificantes com código de cores e treinamento do pessoal de manutenção.

Se o problema deveu-se à contaminação por graxa, é importante que se dimensione a quantidade de graxa a ser aplicada na relubrificação, a sua periodicidade, e verifique se os procedimentos corretos de relubrificação estão sendo aplicados.

O projeto do tanque de armazenamento de óleo lubrificante em granel, o traçado da linha de retorno de óleo lubrificante para o tanque de armazenamento e entrada de ar na linha de sucção da bomba de óleo lubrificante são problemas mecânicos muito comuns que levam à formação de espuma.

Figuras 11/12 – A formação de espuma pode ser devido à depleção da aditivação antiespumante ou a problemas de origem mecânica

Regras simples e práticas podem nos auxiliar na avaliação, em campo, de problema referente à formação de espuma:

– a ocorrência de bolhas grandes que não se desfazem após cerca de 30 minutos de desligamento do maquinário podem indicar a depleção do aditivo, e poderão ser corrigidos com readitivação do antiespumante;

– a ocorrência de bolhas diminutas que se desfazem, quase completamente, após cerca de 30 minutos de desligamento do maquinário podem indicar problema de origem mecânica que não serão corrigidos com readitivação de antiespumante;

Descobrir-se a causa-raiz da formação de espuma em óleos lubrificantes pode ser um desafio. Porém, através de processos de eliminação de motivos é possível chegar-se à real origem do problema e corrigí-la.

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