Formação de verniz em sistemas de lubrificação – PARTE 1

311

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 verniz em sistemas de lubrificação é um problema muito comum no âmbito da manutenção de equipamentos industriais. Normalmente, denominam-se “vernizes” aos depósitos carbonosos castanho-avermelhados que se originam dos subprodutos da degradação do óleo lubrificante e podem causar uma série de problemas de operação, particularmente graves, em turbinas a vapor, movidas a gás natural, hidráulicas e sistemas hidráulicos.

formação de vernizFiguras 1/2 – Turbina movida a gás natural e turbina hidráulica

A deposição desse material, insolúvel no óleo lubrificante,  em componentes vitais dos maquinários, caso não seja monitorada com instrumental suficientemente sensível e  preciso e controlada com ações corretivas adequadas, pode causar contratempos de variados tipos e gravidade.

formação de vernizFiguras 3/4 – Vernizes: depósitos carbonosos castanho-avermelhados

A formação de verniz leva a falhas

Como decorrência dos depósitos em forma de verniz estão o aumento do esforço de acionamento, a progressiva redução e, até,  obstrução de orifícios de passagem do óleo lubrificante em servo–válvulas, bem como o aumento das temperaturas de operação. O efeito final  pode ser o aumento do desgaste, falhas de operação e paralisação não programada de equipamentos vitais ao processo produtivo.

Figuras 5/6 – Verniz pode causar o emperramento de servo-válvulas

O problema envolvendo a formação de verniz deve ser abordado desde o primeiro momento da entrada em operação do óleo lubrificante visto que, ao se iniciar o processo de oxidação e de envelhecimento do óleo lubrificante, a formação de depósitos carbonosos em forma de verniz são decorrência. Todavia, é fato que a formação de verniz em sistemas de lubrificação tem atraído, cada vez mais, a atenção dos profissionais  que trabalham com equipamentos de elevada criticidade tais como turbinas hidráulicas ou movidas a vapor e a gás natural.

formação de vernizFiguras 7/8 – A formação de verniz deve ser investigada desde o seu início

A formação de verniz em superfícies metálicas de turbinas a vapor, movidas a gás natural, hidráulicas e sistemas hidráulicos pode ser devido a uma conjunção de variados fatores tais como:

– condições de operação muito mais severas

– tolerâncias muito mais rigorosas entre os elementos móveis

– formulações empregando óleos básicos com novas características físico-químicas

– regime severo de operação por períodos muito mais prolongados

O impacto que se segue ao surgimento dos depósitos em forma de verniz depende do tipo de maquinário móvel ou industrial.  Podemos mencionar como exemplos:

– em fábricas de papel este processo pode se refletir em uma piora na qualidade do papel decorrente  da redução no controle da sensibilidade dos cilindros secadores

– em injetoras de plástico a formação de verniz em servo-válvulas do sistema hidráulico reflete na qualidade dos artigos plásticos obtidos pelo processo de injeção sob pressão

Figuras 9/10 – A formação de verniz interfere na qualidade do papel e do plástico

– os gigantescos navios utilizados no transporte de  petróleo e seus derivados, contêineres e passageiros dependem enormemente da confiabilidade das válvulas de controle direcionais em seus sistemas hidráulicos para uma navegação segura.

Figuras 11/12 – A formação de verniz pode prejudicial a navegabilidade

Prejuízos na geração de energia elétrica

Porém, em nenhuma outra situação a formação de verniz é mais prejudicial  à condição de operação como no universo da geração de energia elétrica visto serem muito frequentes os problemas que ocorrem tanto em início de operação como durante a operação plena de grande turbinas movidas a gás natural em função do acúmulo dos subprodutos da oxidação em forma de verniz nas válvulas de regulação e comandos eletro-hidráulicos ( EHC ).

Plantas de geração de energia elétrica que utilizam hidrocarbonetos fósseis como combustível são sujeitas a custosas e frequentes paradas em função de engripamentos em válvulas de regulação causados por adesão de componentes móveis devido a depósitos em forma de verniz.

Figuras 13/14 – Turbinas movidas a gás natural e comando eletro-hidráulico

Recentemente,  plantas de geração hidroelétrica, após passarem a  utilizar sistemas automatizados de governação, passaram a experimentar problemas relacionados a acúmulo de depósitos em forma de verniz. Pode-se afirmar, então, que muitos prejuízos são causados anualmente, direta ou indiretamente, em função da formação de depósitos em forma de verniz. Não é, então, por acaso que a indústria de geração de energia elétrica busca com muita ansiedade soluções para tal inconveniente.

Figura 15/16 – Os prejuízos causados pelo verniz na geração de energia são imensos

O ciclo de vida do verniz

O primeiro passo na busca de soluções para o problema deve se dar na direção de se compreender as causas primárias do fenômeno. A principal causa do envelhecimento de um óleo lubrificante se define como processo denominado “oxidação” e a cadeia de reações responsável pela formação de depósitos em forma de verniz forma parte do que é dito “ciclo de vida do verniz”.

Figura 17 – Ciclo de vida do verniz

O momento inicial do “ciclo de vida do verniz” origina-se com o processo de oxidação do óleo lubrificante. Os subprodutos da degradação oxidativa são solúveis no óleo lubrificante e o processo dá início quando a aditivação antioxidante ( ex. fenóis e aminas ) sofre depleção a ponto de não mais restringir o fenômeno.

O processo avançando sem que nenhuma ação corretiva seja tomada leva à aglomeração dos compostos oriundos da oxidação, à sua condensação e, por fim, à sua polimerização, momento no qual se presencia a criação de macro-moléculas de elevado peso molecular.

Os citados compostos agregados, geralmente de dimensões inferiores a 0,1 micron, são menos solúveis no óleo lubrificante e, dependendo da temperatura do fluido,  tendem a se precipitar e dão origem a partículas pegajosas e altamente adesivas que são denominadas genericamente de “contaminação macia”.

formação de vernizFiguras 18/19 – “Contaminação macia”: depósitos pegajosos e adesivos

Após isto, os mencionados contaminantes tendem a se aglomerar e aumentar em dimensão até formarem depósitos aderentes que se fixam aos servo-mecanismos e outros componentes críticos. Esses compostos aglomerados são o ponto de partida para formação de mais precipitações que darão origem a depósitos em forma de verniz. Verifica-se, neste ponto, um comportamento biunívoco em questão de solubilização, precipitação, aglomeração e  formação de depósitos em forma de verniz confirmando, com isso,  que estamos diante de fenômenos reversíveis.

Caso a temperatura do óleo lubrificante  se eleve, as grandes moléculas insolúveis, precipitadas  podem voltar a entrar em solução no fluido. Neste ciclo as fases iniciais da oxidação e polimerização são as únicas que não podem ser revertidas.

 

 

Outros artigos do Autor

Líquido de arrefecimento tem função importante no motor

Marcos Thadeu Lobo Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional...

Formação de verniz em sistemas de lubrificação – PARTE 2

Marcos Thadeu Lobo Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional...

Testando a demulsibilidade do óleo lubrificante

Marcos Thadeu Lobo Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional...

Formação de verniz em sistemas de lubrificação – PARTE 1

Marcos Thadeu Lobo Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional...

Requisitos para lubrificação de compressores de refrigeração

Marcos Thadeu Lobo Engenheiro Mecânico Graduado Pela Universidade Estadual De Campinas ( Unicamp ) em 1985. Ingressou na Petrobras Distribuidora S/A em 1986 como profissional...