Um visor de nível é como um portal de informações com um propósito. Através dele, o óleo e a máquina podem te mandar mensagens críticas sobre mudanças nas condições de operação. Essas mensagens, quando vistas e entendidas, oferecem avisos antecipados de eventos futuros ruins, incluindo a falha catastrófica (quebra total) da máquina.
Para você, inspetor ou operador, essas mensagens apresentam uma oportunidade de impedir o avanço de uma falha. Com muita frequência, as pessoas optam por adiar ou dispensar a necessidade de agir, o que inclui investigar o problema e consertar a condição irregular. É verdade, você pode não estar enfrentando um problema de “morte súbita” da máquina agora, mas como você pode ter certeza? Existem consequências para a manutenção adiada.
Por que permitir que a ignorância e a falta de ação roubem milhares de horas de vida útil do seu óleo e dos componentes da máquina? Manutenção proativa significa consertar o telhado enquanto o sol está brilhando. Não é sair correndo procurando baldes para colocar embaixo das goteiras durante o dilúvio de uma tempestade.
Uma olhada rápida neste visor de nível poderia ser interpretada como “nada preocupante”. Se a aeração (ar misturado no óleo) e a espuma tivessem tempo para dissipar e sair do óleo, o nível real do óleo estaria bem abaixo da marcação de nível (a “mira” do visor). O ar e a espuma podem distorcer significativamente a realidade, produzindo um nível de óleo aparente que está bem acima do nível real. Muitas máquinas que são lubrificadas por salpicadores, anéis de óleo, colares, imersão e dispositivos similares podem ser muito afetadas por pequenas alterações no nível do óleo. Um inspetor esperto entenderá isso e completará o reservatório antes que ocorra uma falta de óleo moderada ou severa.
Onde o Risco é Maior?
Para entender a fundo os perigos, muitos pesquisadores realizaram os chamados ALT (Testes de Vida Acelerada). Esses são testes de laboratório desenhados para forçar a falha de componentes muito mais rápido do que o normal, permitindo estudar como a falta de lubrificação encurta drasticamente a vida útil da máquina, especialmente em rolamentos e engrenagens. Nesses estudos, tecnologias como ultrassom, monitoramento da temperatura do metal e análise de partículas de desgaste foram usadas para rastrear o exato momento em que começa a falta parcial ou total de óleo.
Mas você não precisa de um laboratório para perceber isso: apenas os seus ouvidos já conseguem captar aquele som metálico distinto, causado pelo atrito mecânico quando o nível de óleo baixa.
A imagem abaixo ilustra como a espessura fina demais do filme de óleo (causada pela falta de lubrificante) provoca uma abrasão mecânica e adesão entre as peças. A mesma coisa ocorre devido ao desalinhamento, uso de óleo com baixa viscosidade (óleo muito fino) ou excesso de partidas e paradas. Quando as superfícies se esfregam e as asperezas (aquelas rugosidades microscópicas da peça) colidem, o material é arrancado e partículas são liberadas no óleo. Um rolamento, por exemplo, só aguenta perder uma certa quantidade de material antes de precisar ser trocado. O mesmo vale para engrenagens, bombas hidráulicas, pistões e cames. A lógica é simples: quanto mais atrito, mais desgaste e menor a vida útil do rolamento — exatamente como acontece com a banda de rodagem dos pneus do seu carro.
Danos Causados às Engrenagens
Engrenagens lubrificadas por salpico (banho de óleo) exigem profundidades maiores de imersão dos dentes da engrenagem para velocidades e cargas mais altas. Isso se traduz em maior atrito e penalidade de desgaste quando os níveis de óleo caem devido à névoa e vazamentos. Isso aparecerá como marcas de arranhões/escoriações na direção radial nas superfícies superior e inferior dos dentes da engrenagem (o adendo e o dedendo).
Muitos dos rolamentos de eixo nessas caixas de engrenagens recebem óleo por ação de salpico e/ou lançadores. Alguns usam engrenagens com pás. O óleo viaja por ranhuras ou calhas até as cavidades do rolamento. A taxa de fluxo de óleo depende da profundidade do mergulho das engrenagens e dos salpicadores. Ou seja, quando o nível de óleo está baixo, a taxa de alimentação por salpico também está. Tanto as superfícies de atrito das engrenagens quanto as dos rolamentos podem ser drasticamente afetadas.
Danos Causados aos Rolamentos
Em rolamentos de elementos rolantes, a falta parcial de óleo pode reduzir a espessura do filme de óleo em 50% ou mais. Isso significa que a taxa de alimentação de óleo para a zona de carga é retardada ou restrita. Os rolamentos rodam mais quentes devido ao atrito resultante e à falta de transferência de calor para o óleo. O atrito mecânico e a fricção empurram os aditivos antidesgaste e antiescoriação para a ação, assumindo que eles estejam na formulação do lubrificante. Esses aditivos são sacrificiais, o que significa que eles “morrem” enquanto tentam suprimir o desgaste abrasivo e adesivo. Quanto mais pronunciada for a condição de falta de óleo, mais rápido eles são consumidos.
Tudo se resume à espessura do filme. Se houver folga entre as superfícies em movimento relativo, os aditivos antiescoriação não são consumidos pelo processo. A geração de calor diminui e o calor que ocorre é “lavado” pelo suprimento saudável de óleo fluindo através do rolamento. Todos nós sabemos que o calor pode reduzir rapidamente a vida útil dos aditivos e do óleo base. O impacto que a espessura do filme tem no desgaste e na vida útil do rolamento é mostrado no gráfico da figura abaixo.
Agitação em Reservatórios e Cárteres
Sistemas hidráulicos e de circulação de óleo de alta vazão exigem grandes reservatórios para amortecer e difundir o movimento do óleo que retorna do tanque. Isso evita a aeração excessiva causada pelo movimento de vórtice do óleo e pelo envelopamento de ar (lapping). Envelopamento refere-se ao ar sendo “dobrado” para dentro do corpo do óleo devido a condições de superfície de óleo turbulenta.
Níveis baixos de óleo no tanque aumentam a agitação e o envelopamento que levam ao ar aprisionado. Níveis corretos de óleo reduzem o aprisionamento de ar e permitem que as bolhas de ar flutuantes subam à superfície e se dissipem do óleo. Por outro lado, o ar que permanece aprisionado devido à agitação de níveis baixos de óleo pode reduzir drasticamente a vida oxidativa do óleo e de seus aditivos.
Essa aeração pode agravar ainda mais as condições de falta de óleo (veja o diagrama abaixo). Além disso, o óleo aerado pode induzir cavitação em bombas e rolamentos, bem como verniz causado por micro-diesel (microdieseling), etc.
Problemas semelhantes ocorrem em rolamentos e engrenagens menores de cárter úmido. Níveis baixos de óleo não apenas misturam ar no óleo, mas também concentram o calor no volume menor restante. O ar age como um isolante, prejudicando a dissipação de calor para as paredes da máquina, reservatório de óleo ou resfriador. A quantidade de transferência de calor é uma função da taxa de fluxo. A falta de óleo diminui o fluxo e a transferência de calor. Isso aumenta o estresse térmico no óleo e na máquina.
A condição se torna “viral” à medida que o calor elevado estimula a aeração e a espuma do óleo. Veja o gráfico na figura abaixo que mostra a relação entre o aumento da temperatura (induzido pelo baixo nível de óleo) e a tendência à espuma.
Nível de Óleo e Consumo de Energia
Qualquer coisa que aumente a temperatura do óleo e do rolamento irá, por padrão, aumentar o consumo de energia. É simples assim. Isso inclui óleo demais, bem como viscosidade demais (óleo muito grosso); ambos levam a perdas de energia por agitação.
Como mencionado anteriormente, um nível de óleo muito baixo pode reduzir a espessura do filme, causando atrito mecânico, calor e consumo de energia. Acertar o nível de óleo alvo e manter um bom controle desse nível é uma estratégia inteligente para reduzir o consumo de energia. O benefício é instantâneo.
Nível Baixo de Óleo Aumenta o Consumo de Óleo
Você pode se perguntar por que o nível de óleo tem a ver com o consumo de óleo. É uma boa pergunta. Existem várias razões:
- Nível baixo de óleo causa mais turbulência e mais névoa de óleo. A névoa em caixas de engrenagens e rolamentos é uma das principais causas de consumo desnecessário de óleo. O óleo é perdido para o ar ambiente.
- Nível baixo de óleo concentra calor, partículas metálicas catalíticas e outros contaminantes. Essas condições estressam aditivos críticos do óleo, como inibidores de oxidação, levando à oxidação prematura do óleo base. Essas mesmas condições (partículas, calor, óleo oxidado) vão prejudicar e encurtar a vida útil de vedações e gaxetas, levando a vazamentos de óleo.
- Nível baixo de óleo significa baixa reserva de aditivos necessária para suprimir a degradação do óleo. Isso leva a uma vida útil mais curta do óleo. Por outro lado, quando os completamentos de nível (top ups) são realizados rotineiramente, os aditivos são renovados e os contaminantes são diluídos. É como uma dose de reforço de vacina.
Não subestime todos os outros custos associados a trocas frequentes de óleo. Alguns estudos afirmaram que o custo real de uma troca de óleo pode exceder 40 vezes o custo do próprio óleo. Agravando isso, existe o risco de perturbação decorrente das trocas de óleo, incluindo o “efeito aquário” (exposição dos componentes internos).
Distorções do Nível Real de Óleo
Visores de nível tipo “olho de boi” podem pregar peças em você. Preste muita atenção para garantir que você esteja vendo o nível real de óleo. Não é incomum que os visores fiquem manchados ou sujos, dando assim uma ilusão de que o óleo está no nível correto.
Isso é especialmente verdadeiro se você estiver muito longe do visor e com pouca iluminação. Tal leitura falsa pode ser catastrófica.
No caso de um visor de nível de coluna, remova o tubo transparente e limpe-o usando um limpador apropriado. Se a mancha for persistente, troque-o. Respiros entupidos em visores de coluna também podem levar a leituras de nível de óleo defeituosas.
O Que Significam as Mudanças no Nível de Óleo?
Uma mudança repentina no nível de óleo, seja para cima ou para baixo, é um alerta claro de que algo está errado. E esse “algo” pode ser potencialmente sério. O exame frequente de visores de nível de qualidade por inspetores treinados é uma prática sólida de monitoramento de condição. Talvez a mais importante de todas as inspeções relacionadas à lubrificação.
Óleo Muito Alto:
Quando os níveis de óleo sobem acima da faixa aceitável, geralmente algo novo foi adicionado. Mas existem outras opções também:
- Muito fluido de reposição. Adicionar fluido de reposição sem observar cuidadosamente os visores pode causar excesso de lubrificação.
- Retorno de óleo (drenagem). Se o fluido for completado enquanto a máquina está funcionando, o nível de óleo pode subir quando ela para e o óleo drena de volta das engrenagens, rolamentos, galerias de óleo e zonas distantes ou passagens de óleo.
- Aeração e espuma. Tais condições podem dobrar ou triplicar o nível aparente do óleo.
- Vazamento interno. Várias fontes de vazamento interno podem fazer com que outros fluidos próximos invadam o cárter. Estes incluem fluido refrigerante, fluidos de lavagem, combustível, fluido de transferência de calor, fluido hidráulico, graxa e fluidos de processo. A análise de óleo pode identificar esses fluidos invasores.
Óleo Muito Baixo:
Isso geralmente é causado por vazamento, mas há outras razões. Aqui está uma lista curta:
- Vazamento externo. Este é um alerta para examinar a máquina em busca de qualquer sinal visual de vazamento de óleo para superfícies externas (óleo saindo da máquina).
- Vazamento interno. Se nenhum vazamento externo for observado, existem outros caminhos e compartimentos internos para onde o óleo possa ter ido? Procure por níveis de fluido subindo nessas zonas e compartimentos.
- Escalada nas engrenagens. Elevadores de óleo, incluindo engrenagens com pás, salpicadores/lançadores e a rotação de peças móveis (engrenagens em particular) puxam o óleo para fora dos cárteres e reservatórios e baixam o nível aparente do óleo durante a operação da máquina.
- Bombeamento de óleo. Após a partida, os reservatórios de óleo podem baixar à medida que a bomba preenche as linhas do sistema e cavidades como caixas de engrenagens, rolamentos, galerias de óleo e passagens de óleo distantes.
- Purga de sangria. Sistemas hidráulicos e de circulação geralmente têm válvulas de sangria que, quando abertas, permitem que bolsões de ar presos sejam purgados e substituídos por óleo. Isso puxa o nível do óleo para baixo no reservatório.
- Aeração e espuma. A espuma, em particular, reduz a porção líquida dos medidores de nível, às vezes substancialmente. Quando a espuma colapsa (por exemplo, quando a máquina está parada), o nível correto deve retornar, a menos que a espuma tenha sido empurrada para fora pelos respiros e outras aberturas do espaço livre superior (headspace).
- Névoa excessiva e volatilização. Esta é uma forma de vazamento externo por várias causas, como o óleo errado (por exemplo, viscosidade errada), alta temperatura, agitação excessiva, vácuo no espaço livre, atomização/sprays ou aeração.
Óleo Muito Alto ou Muito Baixo:
As seguintes condições podem fazer com que o nível de óleo pareça estar muito alto ou muito baixo:
- Correntes de ar. Fortes correntes de ar movendo-se através de respiros e aberturas do espaço livre podem alterar o nível do óleo nos medidores. Quando as correntes de ar param, o nível do óleo volta ao normal.
- Agitação mecânica. Agitação mecânica de alta velocidade, incluindo rotação, pode empurrar o óleo em direção ou para longe das portas do medidor de nível.
- Temperatura. Óleo quente e temperaturas altas da máquina causam expansão térmica de linhas, reservatórios e galerias. Condições de frio extremo fazem exatamente o oposto.
- Acionamento de cilindro. Tanto cilindros hidráulicos de ação simples quanto dupla alteram o nível de óleo no tanque para cima ou para baixo, dependendo da direção do acionamento.
- Pressão do reservatório. Alguns reservatórios têm pressão positiva no espaço livre (nitrogênio ou ar de instrumento, por exemplo) e outros têm pressão negativa (ventiladores de exaustão, por exemplo). Isso pode mover o nível do óleo ligeiramente.
- Nível do cárter ou da máquina. Se o cárter ou a máquina estiverem desnivelados, talvez em uma inclinação, isso afetará o nível aparente do óleo no visor. Isso é comum em equipamentos móveis.
Esse visor de nível consegue detectar espuma? Água emulsificada? Óleo oxidado? O nível correto do óleo? Existe alguma preocupação com as peças da instalação? E a ventilação? Há acúmulo de sujeira (sedimentos) entre a curva do cano e o reservatório? O nível do óleo está mesmo certo?
