O ano era 1985, José Sarney era o Presidente, acontecia a primeira edição do Rock in Rio e “Wake Me Up Before You Go-Go” estava no topo das paradas musicais. Essa canção contagiante do grupo WHAM! foi um sucesso estrondoso e lançou a carreira de George Michael a novas alturas. Quem diria que uma música de uma das décadas consideradas mais dançantes poderia trazer uma mensagem sobre lubrificação de máquinas, ou mais especificamente, sobre como os lubrificantes se degradam?
Entre os caminhos mais comuns de degradação dos lubrificantes está a oxidação do óleo base. Esse processo envolve a absorção de oxidação e a produção de moléculas altamente reativas que não só danificam o óleo base ao redor, mas também podem impactar a saúde dos equipamentos de várias maneiras. Há muito tempo a oxidação é o calo da vida útil prolongada do óleo, e muitas indústrias a monitoram de perto. No entanto, a abordagem para gerenciar proativamente a oxidação tem muito a ver com o que permitimos em contato com o fluido em primeiro lugar. É aqui que o WHAM entra na história.
Os principais catalisadores da oxidação podem ser lembrados usando esta simples técnica mnemônica:
W – Water (Água)
H – Heat (Calor)
A – Air (Ar)
M – Metals (Metais)
Esses quatro agentes trabalhando juntos aumentam significativamente a taxa de oxidação e reduzem a vida útil do lubrificante. Nossa tarefa é controlar cada um deles e reduzir suas interações com o lubrificante o máximo possível. Alguns são mais fáceis de controlar do que outros.
Embora a maioria dos lubrificantes eventualmente se oxide, temos ajuda para atrasar o processo ou, pelo menos, gerenciar os resultados da oxidação até certo ponto. A vasta maioria dos lubrificantes será formulada com aditivos antioxidantes que funcionam de várias maneiras para minimizar o impacto da oxidação. Esses aditivos se esgotam conforme trabalham para retardar ou adiar a oxidação. Alguns desses aditivos podem neutralizar ou decompor alguns dos radicais livres altamente reativos e hidroperóxidos associados à oxidação.
Monitorar esses aditivos tornou-se um aspecto importante da análise de lubrificantes, especialmente para equipamentos que utilizam grandes volumes de lubrificantes, como turbinas e outras máquinas com sistemas de óleo circulante. A letra da música “Wake Me Up Before You Go-Go” definitivamente se aplica ao aspecto de monitoramento desses aditivos.
Em muitos casos, queremos considerar cuidadosamente os níveis de aditivos para ajudar a determinar o próximo curso de ação. À medida que eles se esgotam até um nível inseguro, podemos nos concentrar na próxima troca completa de óleo ou talvez até mesmo em uma troca parcial, conhecida como bleed-and-feed, para ganhar tempo até que uma parada programada ocorra, momento em que uma troca mais completa pode ser realizada.
A oxidação causa um duplo caminho de devastação. Por um lado, a oxidação promove a formação de ácidos, que, se não for controlada, pode levar à corrosão. Isso é especialmente verdadeiro em equipamentos com metalurgia mais macia, onde o ácido pode corroer superfícies, levando a danos significativos. O outro aspecto da oxidação é a produção de moléculas maiores que eventualmente aumentam a viscosidade e, em última análise, o lodo, alcatrão e verniz que aparecem dentro dos equipamentos.
O verniz tornou-se especialmente problemático na indústria, pois cria depósitos superficiais que reduzem as tolerâncias dinâmicas, reduzem a capacidade de transferência de calor e produzem superfícies pegajosas que podem prender partículas abrasivas, levando a um aumento do desgaste. Independentemente do caminho de destruição, nenhum é benéfico, e podemos adiar a sua problemática com diligência. Para fazer isso, precisamos focar no WHAM!
Água
A água pode impactar o lubrificante de várias maneiras, mas aumenta a taxa de oxidação. A água promove a formação de ácidos e radicais livres, que oxidam o óleo mais rapidamente. Também leva à formação de emulsões, que aumentam a área de superfície do fluido, criando mais interações com o oxigênio.
Manter a água fora do lubrificante requer vários esforços. A maioria dos óleos é higroscópica, o que significa que absorvem umidade do ar, então qualquer ar em contato com o óleo precisa estar o mais seco possível. Sistemas de purga de ar seco ou respiradores dessecantes podem ser usados para isso.
Atividades de sanitização, como lavagem, podem ser uma fonte de ingressão de água, e deve-se tomar cuidado para vedar o equipamento contra a ingressão, equipando a máquina com vedações, vidros de inspeção, conexões rápidas, respiradores ou quaisquer outros acessórios que reduzam a necessidade de abrir o equipamento durante a manutenção.
A água pode ser removida do óleo, e dependendo da quantidade e do estado de coexistência, isso pode ser simples. Água livre, que se separou completamente do óleo, pode simplesmente ser drenada e removida. Se a água estiver emulsificada, utilizar elementos filtrantes que removem água pode ser uma abordagem simples. A água dissolvida é a mais difícil de remover e provavelmente requer desidratação a vácuo ou estratégias de remoção mais agressivas.
Calor
O calor é o catalisador que aumenta a taxa de oxidação e outros processos de degradação química dentro do óleo. Frequentemente é citada a regra da taxa de Arrhenius, que diz que as reações químicas dobram a cada aumento de 10°C na temperatura. Aplicado à oxidação, isso significa que a taxa de oxidação dobra com o mesmo aumento de temperatura, então a vida útil do óleo é efetivamente reduzida pela metade. Queremos que os lubrificantes operem o mais frio possível.
Na maioria dos casos, o calor é difícil de evitar e está presente devido à natureza da operação (fricção) ou por causa do ambiente (calor ambiente, proximidade com fornos, etc.). Em qualquer dos casos, tentamos proteger o equipamento contra o calor excessivo. Isso pode incluir sombreamento para equipamentos expostos à luz solar direta ou escudos térmicos para equipamentos instalados próximos a áreas quentes do processo.
Controlar o calor é em grande parte uma tarefa para trocadores de calor e limpeza. Você deve garantir que o equipamento esteja limpo para promover a dissipação do calor do corpo do equipamento para o ambiente. Trocadores de calor são usados quando a refrigeração passiva não é adequada. Esses dispositivos podem utilizar ventiladores ou fluidos refrigerantes para promover a remoção mais rápida do calor dos sistemas. Para equipamentos menores onde isso pode não ser economicamente viável, devemos garantir que estamos usando a viscosidade e o volume de fluido corretos para não criar desnecessariamente mais arrasto e fricção do fluido que agravariam o problema.
Ar
Claro, para que a oxidação ocorra, deve haver oxigênio presente. O ar que existe dentro do sistema é a fonte da maior parte desse oxigênio. Nosso equipamento geralmente opera à pressão atmosférica, especialmente máquinas lubrificadas por respingos e a maioria dos reservatórios de fluidos. Nessas condições, o óleo retém ar em um estado dissolvido, até 10% em volume. À medida que o óleo experimenta turbulência e movimento através do sistema, bolhas podem se formar e começar a suspender-se através do volume do fluido. Isso é ar entrado e representa uma das áreas de maior preocupação com a contaminação por ar.
Vazamentos de sucção, condições turbulentas no reservatório e tensão superficial comprometida do óleo são todos mecanismos que podem levar ao ar entrado. Uma vez que essas bolhas estão no sistema, elas permanecem no volume do óleo e aumentam a área do óleo em contato com o ar. Isso promove ainda mais a oxidação e os subprodutos mencionados anteriormente.
Para controlar isso, precisamos garantir que o óleo permaneça saudável, o que, por sua vez, garante que as propriedades de liberação de ar do óleo permaneçam intactas. Queremos que o ar se separe rapidamente do óleo. Para ajudar ainda mais, queremos que os reservatórios estejam o mais calmos possível, então a adição de defletores, difusores e outros dispositivos para retardar o movimento do óleo pode ter um grande impacto na quantidade de ar entrado permitida a se mover pelo sistema.
Metais
Assim como minúsculas velas de ignição, as partículas de metal suspensas no óleo afetam significativamente a taxa de oxidação. Essas partículas podem reagir com o ar presente no sistema, criando espécies reativas de oxigênio que atacam o óleo. Elas também podem reagir com hidroperóxidos no óleo, gerando moléculas ainda mais reativas que aumentam a taxa de oxidação e a formação de ácidos. Além disso, as superfícies metálicas proporcionam um local para que as reações de oxidação ocorram, permitindo que o processo aconteça mais rapidamente.
A maior parte do nosso equipamento é composta de metal, por isso sua presença não é incomum. No entanto, são as pequenas partículas de desgaste que nos causam maior preocupação. Essas partículas são liberadas das superfícies das máquinas durante a operação e, em seguida, se movem pelo sistema, entrando em contato com mais lubrificante. À medida que a concentração dessas partículas aumenta, a área de superfície disponível no sistema cresce, o que acelera a oxidação.
Para reduzir esses impactos, devemos garantir que nossos equipamentos estejam mecanicamente adequados e funcionando bem. Isso inclui atividades de manutenção, como alinhamento, balanceamento e montagem sólida, para garantir que o equipamento não esteja gerando desgaste desnecessário. A escolha correta da viscosidade e dos pacotes de aditivos para minimizar o desgaste é crucial do ponto de vista da lubrificação. Associamos isso à filtragem adequada para remover essas partículas finas e outros agentes causadores de desgaste, como sujeira, a fim de minimizar a presença dessas partículas no sistema. Manter a concentração de partículas de metal baixa ajuda a retardar o processo oxidativo.
Embora você possa não ter a melhor opinião sobre a banda ou a música, isso não significa que não haja lições a serem aprendidas aqui. Lembre-se de que o desgaste metálico (WHAM – Wear, Heat, and Metal) é amplamente controlável, e se focarmos nisso, podemos aumentar significativamente a vida útil dos nossos lubrificantes. Assim como a música diz: “Eu não estou planejando seguir sozinho”. Envolva sua equipe nessas melhorias, pois todos os envolvidos no programa de lubrificação têm um papel importante em manter esses contaminantes longe do equipamento.
Fique atento e mantenha o ritmo!
Por Wes Cash.
Traduzido pela equipe de conteúdos da Noria Brasil.
---
ML 08/2024: "Don't Let Your Lubricants Go-Go: Managing Oxidation with WHAM!"
