Graxa para Rolamentos, Mancal e Buchas

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Análise de graxa para rolamentos: Sistema de alerta precoce para falhas e ferramenta de manutenção proativa

A coleta regular de amostras de óleo como parte de uma estratégia de manutenção tornou-se o estado da arte. Os óleos lubrificantes industriais são testados quanto ao seu estado, possível contaminação e desgaste.

Os resultados e avaliações laboratoriais por engenheiros experientes podem apoiar a identificação de falhas futuras de componentes, provar se as ações de manutenção, como filtração ou desidratação, funcionam corretamente e ajudar a estabelecer intervalos de troca de óleo com base na condição.

É uma história diferente quando se trata de graxa. No passado, o monitoramento contínuo da graxa com base em tendências não era uma prática comum, embora a maioria dos rolamentos instalados seja lubrificada com graxa e tenha um impacto substancial na confiabilidade do equipamento.

No entanto, uma mudança na filosofia parece estar ocorrendo com uma tendência para análises de graxa mais rotineiras, como graxas de silicone. Isso foi motivado por questões técnicas e apoiado por experiências positivas com programas de análise de óleo.

Além disso, tem havido muitos exemplos de campo onde a análise de graxa para rolamentos provou fornecer informações importantes sobre a graxa, incluindo a quantidade de desgaste, contaminação, consistência, comportamento de sangramento e condição do óleo base e aditivos.

Uma vez que as propriedades da graxa muitas vezes mudam significativamente durante a operação e que as informações de contaminação e desgaste estão concentradas em um volume relativamente pequeno que não é afetado pela filtração ou diluído por um enorme reservatório de óleo, a análise da graxa pode ser uma ferramenta de monitoramento de condição muito eficaz.

Em muitos casos, a análise da graxa foi realizada inicialmente apenas após um dano ou acidente, mas as análises de tendência das amostras de graxa mostraram que problemas com a graxa ou com os rolamentos podem ser identificados antecipadamente com um bom programa de análise.

A Técnica de Amostragem Adequada

Para obter uma amostra de graxa válida, é necessária a técnica de amostragem adequada. Obviamente, é muito mais difícil obter uma amostra representativa de graxa de um rolamento do que uma amostra de óleo.

Para coletar uma amostra, remova o parafuso de inspeção em um rolamento de rotação ou remova o bico de graxa de um rolamento de corpos rolantes. Corte o tubo de amostragem em um comprimento apropriado para entrar no rolamento e alcançar uma área para a coleta de uma amostra significativa.

Monte o tubo limpo em uma seringa e pressione a abertura do tubo na área untada correspondente. Use a seringa para puxar a graxa usada para o tubo de amostragem (pelo menos 1 centímetro).

Para algumas aplicações, pode ser necessário repetir o procedimento em diferentes pontos de amostragem do mesmo rolamento. Aproximadamente 1 grama de graxa é suficiente para análise. Certifique-se de observar qualquer mudança de cor para evitar colocar graxa nova muito perto do ponto de relubrificação.

Para análise de tendência, as amostras devem sempre ser coletadas nos mesmos pontos. Uma amostra da graxa fresca também deve ser enviada como amostra de referência para todas as análises futuras.

Análise Elemental

Amostras de graxa podem ser analisadas por espectroscopia de emissão óptica (OES) de acordo com o princípio do rotrode. Até 21 elementos podem ser avaliados para obter informações sobre desgaste, contaminação e aditivos. Esses incluem:

• Metais de desgaste (ferro, cromo, estanho, cobre, chumbo, níquel, alumínio, molibdênio e zinco)
• Elementos de contaminação (silício, cálcio, sódio, potássio e alumínio)
• Aditivos ou espessantes (magnésio, cálcio, fósforo, zinco, bário, silício, alumínio, molibdênio, grafite e boro)

De especial interesse para o diagnóstico de uma condição de rolamento ou graxa é a quantidade de ferro e cromo, que estão presentes como partículas de desgaste do material do rolamento. Materiais não ferrosos como cobre, chumbo e estanho indicam desgaste corrosivo ou abrasivo da caixa do rolamento.

Se houver presença de poeira (silício ou cálcio) ou água do mar (sódio, potássio ou magnésio), essa informação pode ajudar a determinar o motivo da presença de metais de desgaste. A quantidade de elementos de sabão metálico ou uma comparação do conteúdo de aditivo na graxa nova e usada também pode revelar se a graxa recomendada está em uso.

Quantificador de Partículas

O índice quantificador de partículas (PQ) é especializado para a determinação de todas as partículas magnéticas de ferro. Um valor de índice entre O e 9.999 caracteriza as partículas de ferro presentes na amostra, independentemente do tamanho da partícula. Como as partículas de ferrugem não são magnéticas, elas não são medidas.

O teste de índice PQ é baseado no princípio de que o ferro (e o desgaste do ferro) é magnético e pode ser detectado por um ímã. Se uma amostra de graxa contiver partículas de desgaste de ferro magnético, um campo magnético é perturbado. Essa mudança no campo magnético pode ser medida.

Lembre-se de que o índice PQ fornece o conteúdo total de partículas magnéticas de desgaste. Ao contrário das informações de desgaste do ferro determinadas pelo OES, o índice PQ fornece informações sobre todas as partículas de desgaste do ferro. Além disso, ao usar OES para amostras de graxa usadas, apenas partículas de até 5 mícrons podem ser detectadas porque partículas maiores não são excitadas.

Condição de graxa por FTIR

A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) identifica o tipo de óleo base e espessante da graxa usada. Comparando a referência de graxa nova não utilizada com a amostra usada, pode-se determinar o esgotamento do aditivo ou contaminação por outro tipo de produto.

Em comparação com a espectroscopia FTIR de óleo, a medição e a interpretação de um espectro de graxa são mais complexas. Os compostos espessantes, especialmente, podem ser muito dominantes em áreas importantes do espectro que são normalmente usadas para o cálculo do conteúdo de água ou oxidação.

A espectroscopia FTIR é baseada no princípio de que as moléculas presentes em um lubrificante podem absorver luz infravermelha em comprimentos de onda correspondentes, dependendo de sua estrutura típica.

Mudanças na graxa usada em comparação com o espectro de referência da graxa fresca são calculadas nos picos típicos em números de onda predefinidos e interpretados como oxidação, água, etc.

Uma amostra de graxa muito pequena (menos de 0,1 grama) é aplicada a uma célula de refletância total atenuada (ATR). Na zona de contato, a amostra de graxa será exposta à luz infravermelha. Um espectro infravermelho mostrando a absorbância da luz infravermelha no número de onda correspondente será registrado e interpretado.

O espectro infravermelho de uma amostra fornece informações sobre contaminação e quaisquer alterações em comparação com o espectro de referência. Por uma subtração de espectros da graxa usada com a graxa de referência, o método FTIR indica que tipo de graxa desconhecida está em uso.

Além disso, em muitos casos, é revelada uma mistura de diferentes graxas. A identificação da graxa original e do tipo de óleo base podem ser encontrados pesquisando uma biblioteca de espectros de referência e podem apoiar a causa de uma falha.

O método FTIR também pode mostrar se são usados óleos básicos sintéticos ou minerais. Se um óleo mineral for usado como óleo base, o FTIR pode indicar se o óleo base foi oxidado porque passou muito tempo sem relubrificação do rolamento, ou porque a temperatura estava muito alta.

Se a graxa contém aditivos de extrema pressão (EP) com zinco e fósforo, a degradação dos aditivos pode ser observada. O teor de água também pode ser fornecido.

Água na graxa usada por Karl Fischer Titulação.

Além dos contaminantes sólidos, que podem ser identificados pelos elementos OES silício, cálcio ou alumínio, a água é um tipo de contaminação que costuma causar corrosão. Normalmente, intervalos curtos de relubrificação são o resultado de muita água. Infelizmente, determinar a quantidade de água na graxa não é tão fácil quanto em uma amostra de óleo.

Para determinação de água de acordo com o método Karl Fischer, uma pequena quantidade de graxa (aproximadamente 0,3 gramas) é colocada em um frasco de vidro e selado com uma tampa séptica. Em um pequeno forno, a amostra é aquecida a aproximadamente 120 graus C.

A água evaporada é transferida por nitrogênio para um recipiente de titulação, no qual ocorre uma reação eletroquímica entre a água e um reagente de Karl Fischer. Uma curva de titulação é registrada e o conteúdo de água é definido com precisão.

Dependendo do tipo de graxa e da aplicação, o teor de água na graxa não deve exceder os valores recomendados. Muita água em uma graxa pode produzir uma variedade de efeitos adversos, incluindo corrosão nos metais dos rolamentos, aumento da oxidação do óleo base, amolecimento da graxa e lavagem da graxa com água.

Se o resultado para o teor de água de acordo com o método Karl Fischer for comparado com a análise elementar por OES, pode ser determinado se a água na amostra é “dura” ou água do mar, que contém minerais como sódio ou potássio, ou se é água macia, como condensado ou água da chuva.

Se sódio, potássio, cálcio e magnésio forem encontrados na graxa usada, mas não na graxa nova, a presença de água “dura” é o motivo provável. A comparação desses dois métodos, titulação Karl Fischer e OES, também pode indicar se a água já estava presente na graxa fresca como parte do processo de produção.

Testes Adicionais

Além dos métodos descritos anteriormente, que devem ser o requisito mínimo para análise de graxas, existem alguns outros testes que podem ser realizados.