Revista Lubes em Foco edição 92
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Introdução
Nos artigos anteriores, foram mencionadas a importância do monitoramento de lubrificantes como ferramenta de manutenção preditiva e preventiva (Revista Lubes em Foco – Edição 88 – Lubes em Foco (portallubes.com.br)), boas práticas na coleta de amostras (Revista Lubes em Foco – Edição 89 – Lubes em Foco (portallubes.com.br)) e seleção de análises para o monitoramento (viscosidade cinemática , IA, e IB – Revista Lubes em Foco edição 90 – Lubes em Foco (portallubes.com.br)e teor de água e teor de elementos – Revista Lubes em Foco edição 91 – Lubes em Foco (portallubes.com.br)).
Neste artigo serão abordados os ensaios de Infravermelho (FTIR – Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e avaliação de contaminação.
Infravermelho – FTIR
A técnica FTIR (Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier) é capaz de identificar e quantificar compostos químicos presentes no lubrificante.
A radiação infravermelha atravessa a amostra e parte desta energia é absorvida e parte é transmitida através da amostra. Ela provoca vibrações moleculares específicas que são percebidas pelo detector. Este gera um espectro de energia por comprimento de onda. De acordo com o comprimento de onda onde as bandas de energia aparecem, se identificam os tipos de moléculas e quanto maior o tamanho da banda, maior a concentração daquele composto.
Na figura 2 mostra-se exemplos de espectros FTIR do mesmo lubrificante quando novo e em uso e o significado das bandas principais.
O espectro FTIR de uma formulação de lubrificante é quase único e particular de cada produto. Sendo assim, qualquer banda que surja que não esteja no espectro do produto novo indica que algo ocorreu. Pode ter havido contaminação, degradação do óleo, mistura com outro produtos, etc.
Através desta técnica é possível identificar-se a presença de aditivos, produtos contaminantes, produtos de oxidação, nitração e sulfatação dos lubrificantes.
A análise FTIR para óleos de motor em uso permite identificar os seguintes produtos:
- Oxidação, sulfatação e nitração;
- Glicol proveniente do fluido arrefecedor;
- Combustível;
- Fuligem.
Já para lubrificantes industriais que não operam junto com combustíveis, esta técnica permite identificar:
- Oxidação, sulfatação e nitração;
- Contaminação ou mistura com outros produtos;
- Consumo de alguns aditivos;
- Presença de água.
É importante destacar que esta técnica é comparativa, sendo necessário ter o espectro do óleo sem uso como referência para identificar a presença destes compostos que não estão presentes no produto novo. Ela pode ser usada para identificar a contaminação sem quantificá-la (por exemplo, identificar presença de água e medi-la por outro método mais preciso) ou medir a concentração dos componentes. O monitoramento do processo de oxidação pode ser feito quantificando a área desta banda; quanto maior a oxidação, maior será esta área.
O procedimento típico para a análise de lubrificantes por FTIR envolve:
- Preparação da amostra – colocar uma alíquota da amostra dentro da célula;
- Obtenção do espectro
- Análise do espectro – o software do equipamento facilita bastante esta análise permitindo analisar partes específicas do espectro ou fazendo automaticamente os cálculos desejados
É uma técnica rápida, não destrutiva e bastante versátil, sendo possível, inclusive, utilizar equipamentos portáteis para sua execução. Suas limitações são sensibilidade e interferências. Concentrações muito baixas não podem ser medidas e a sobreposição de bandas pode dificultar a interpretação dos resultados. Desta forma, é importante conhecer os comprimentos de onda dos componentes que se deseja avaliar e o formato da banda para reduzir os erros que podem ser provocados por estas desvantagens.
A Tabela 1 apresenta métodos de referência para a adoção desta técnica de análise. Anda não existem métodos da ISO nem da ABNT para esta técnica.
Avaliação de contaminação
Nesta sequência de artigos já foram abordadas algumas técnicas para avaliar a presença de contaminantes como água e outros citados na técnica de FTIR.
Entretanto, existem alguns métodos simples que permitem identificar a presença atípica de contaminação sem necessariamente identificar estes produtos, mas sendo importante para ação corretiva para proteger o equipamento.
Quando processo de contaminação é rápido e intenso., isto facilita muito a percepção de que ele ocorreu, mas exige uma intervenção rápida. Quando ele é lento e gradativo, as consequências continuam sendo graves, mas a intervenção pode ser planejada e não precisa ser tão urgente. Entretanto, é mais difícil de identificá-lo.
Os métodos que serão abordados neste item permitem monitorar este tipo de ocorrência.
Insolúveis em Pentano
A amostra de óleo usado é misturada com pentano e depois centrifugada. A quantidade de material insolúvel representa o total de contaminantes presentes.
Este método foi desenvolvido para lubrificantes de base mineral e pode ser utilizado para os lubrificantes de base polialfalefina (PAOs), mas não se aplica a todos as bases sintéticas.
Os métodos para sua realização são:
• ASTM D893 – Standard Test Method for Insolubles in Used Lubricating Oils
• D4055 – Standard Test Method for Pentane Insolubles by Membrane Filtration
• ABNT NBR 14953 – Óleos lubrificantes usados – Determinação de insolúveis
O método do fotômetro analisa a mancha formada pela amostra em papel de filtro específico. O equipamento mede a opacidade e o índice de contaminação e pode ser um substituto para o método de insolúveis em pentano. Quando o índice de contaminação aumenta, mais contaminantes estão presentes e a opacidade diminui.
Não há metodologia ASTM, ISO ou ABNT para a técnica do fotômetro, mas o fabricante do equipamento pode auxiliar no desenvolvimento de uma técnica padronizada para sua execução.
Membrana de filtração
Utiliza a filtragem da amostra de lubrificante para análise visual por microscópio das partículas retidas.
É um método qualitativo que pode complementar resultados de outras análises. Permite o registro fotográfico da membrana de filtração para comparação com amostras posteriores.
Existe a metodologia ASTM D7684 (Standard Guide for Microscopic Characterization of Particles from In-Service Lubricants) que auxilia na padronização deste procedimento.
O formato e coloração das partículas auxiliam na identificação do tipo de desgaste ou contaminação que está ocorrendo. A vantagem deste método é que não exige instalações muito sofisticadas e pode ser realizada pelo próprio usuário do lubrificante. A comparação entre a membrana do óleo sem uso e as membranas das amostras coletadas ao longo do tempo de uso deste mesmo óleo mostram a evolução do processo de desgaste e/ou contaminação. Agregando a evolução destas imagens com outros resultados, como teor de metais de desgaste, o processo de desgaste é mapeado de forma mais completa e, qualquer anormalidade passa a ser identificada mais facilmente e de forma mais segura.
Existem vários kits para execução deste teste disponíveis em maletas portáteis. É importante apenas padronizar a forma como estas membranas são geradas para que a comparação entre delas forneça informações corretas.
Contagem de Partículas
Este método é utilizado para classificação de lubrificantes de acordo com seu grau de limpeza. As partículas muito pequenas que iniciam o processo de desgaste não são visíveis a olho nu e sua detecção através de equipamentos adequados permite esta classificação.
Ela é feita através da norma ISO 4406 – Hydraulic fluid power — Fluids — Method for coding the level of contamination by solid particles (Revista Lubes em Foco – Edição 07 ).
Apesar de ser mais aplicável a fluidos hidráulicos, ela pode ser utilizada para identificar o aumento da quantidade de partículas por tamanho no monitoramento de lubrificantes em uso. O aumento das partículas pequenas evolui provocando um aumento das partículas de tamanho maior, típico da evolução do processo de desgaste.
Este método permite, também, que se selecione filtros adequados para a filtração de cargas de lubrificante . A filtração destas cargas on line ou off line aumenta sua durabilidade e reduz a velocidade do desgaste do equipamento, aumentando sua durabilidade, reduzindo falhas e trocas de peças.
A presença de fuligem e muitas partículas em óleos usados em motores dificulta ou até mesmo impede o uso deste método. Esta técnica é mais adequada para aplicações industriais onde não há queima de combustível.
A partir do momento que se decide realizar o monitoramento de equipamentos, é preciso organizar as informações e, após sua implantação, saber analisar os resultados comparando-os com limites de alerta. O próximo artigo abordará estes dois temas. Até lá!
