Monitoramento da condição do óleo e manutenção preditiva

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Estrutura do programa ISO 17359

A ISO 17359:2018 define o projeto do programa de OCM como um processo de cinco etapas: (1) identificar os parâmetros críticos para a máquina e o tipo de lubrificante específicos; (2) estabelecer valores de referência a partir de fluido novo em serviço em uma máquina saudável; (3) definir níveis de alerta e de alarme relativos à referência (não valores absolutos); (4) definir ações de resposta para cada nível de alarme; (5) revisar a eficácia do programa pelos dados de tendência. Os parâmetros críticos do óleo de motor diesel incluem a viscosidade a 100°C, o TAN, o TBN, os metais de desgaste elementares (Fe, Cu, Al, Pb, Cr), o silício (indicador da filtração de ar) e o índice de oxidação por FTIR. Em sistemas hidráulicos: viscosidade a 40°C, código de limpeza ISO 4406, teor de água (Karl Fischer, ASTM D6304) e análise elementar de desgaste e de esgotamento de aditivos. A frequência de amostragem é determinada por uma matriz de criticidade: criticidade do equipamento (consequência da falha × probabilidade) × taxa de variação do parâmetro. Equipamentos críticos normalmente são amostrados a cada 250 horas de operação, ou em intervalos que não excedam 50% do intervalo de troca proposto.

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Análise de viscosidade: ASTM D445

A viscosidade cinemática é medida a 40°C (KV40) e a 100°C (KV100) em centistokes (cSt) com viscosímetros capilares de vidro calibrados ou instrumentos automáticos segundo a ASTM D445. O desvio da viscosidade em relação à especificação do óleo novo indica diluição (ingresso de combustível ou líquido de arrefecimento, que reduz a viscosidade) ou espessamento oxidativo (que a aumenta). Limites de ação relativos ao ponto médio do grau SAE do óleo novo: ±15% a 100°C para decidir a troca (motor); ±10% a 40°C em sistemas hidráulicos. Uma queda da viscosidade abaixo do mínimo do grau SAE a 100°C indica diluição por combustível e é um alarme de nível de parada que exige troca imediata e investigação da integridade do sistema de combustível. Um aumento da viscosidade acima de +25% a 100°C indica oxidação severa ou espessamento induzido pelo líquido de arrefecimento e também exige troca imediata.

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Número de acidez e número de base: ASTM D664 e D2896

O número de acidez total (TAN) é medido pela ASTM D664 (titulação potenciométrica, mg KOH/g) e quantifica os produtos de degradação ácidos formados pela oxidação e pela nitração do óleo base e do pacote de aditivos. O limite de ação é um aumento de +2.0 mg KOH/g acima do TAN de referência do óleo novo; o alarme de decisão de troca dispara a +3.0 mg KOH/g acima da referência. O número de base total (TBN) é medido pela ASTM D2896 (titulação com ácido perclórico, mg KOH/g) e quantifica a reserva alcalina restante disponível para neutralizar os produtos ácidos do blow-by da combustão. O alarme de decisão de troca por TBN é o esgotamento a ≤50% do TBN do óleo novo; para um óleo de motor diesel API CK-4 típico com TBN novo de 12–14 mg KOH/g, o alarme dispara a ≤6–7 mg KOH/g. TAN e TBN devem ser interpretados juntos: TAN em alta junto com TBN em queda indica produção ativa de ácido sem capacidade de neutralização, a condição de degradação mais crítica.

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Análise elementar: ASTM D5185 ICP-OES

A espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) segundo a ASTM D5185 mede simultaneamente em partes por milhão (ppm) em massa os metais de desgaste (Fe, Cu, Al, Pb, Cr, Ni, Sn, Ti), os elementos de aditivos (Ca, Mg, Zn, P, B, Mo) e os indicadores de contaminação (Si, Na, K). Silício acima de 25 ppm no óleo do motor é o principal indicador de brecha na filtração de ar e se correlaciona com o ingresso de sílica abrasiva. Ferro acima de 50 ppm (alerta) ou 100 ppm (crítico) em motores diesel indica desgaste abrasivo de camisas de cilindro, anéis ou munhões do virabrequim. Cobre acima de 30 ppm (alerta) indica desgaste de buchas de latão ou bronze, do núcleo do resfriador ou da liga dos mancais. Chumbo acima de 25 ppm indica degradação da liga Babbitt dos mancais ou desgaste de buchas de bronze com chumbo. Sódio acima de 50 ppm junto com aumento do teor de água indica contaminação por líquido de arrefecimento por falha da junta do cabeçote. As tendências dos elementos de aditivos (Ca, Mg, Zn, P em queda) quantificam a taxa de esgotamento dos aditivos e confirmam quando o esgotamento do TBN é iminente.

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Espectroscopia FTIR: ASTM E2412

A espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) segundo a ASTM E2412 detecta mudanças em nível molecular na composição do lubrificante medindo a absorção de luz infravermelha em números de onda característicos. Bandas de diagnóstico principais: produtos de oxidação (compostos carbonílicos) a 1,710 cm⁻¹ (alerta com absorbância > 25 A/cm, crítico > 40 A/cm); produtos de nitração a 1,630 cm⁻¹ (alerta > 15 A/cm); sulfatação a 1,170 cm⁻¹; contaminação por glicol (anticongelante do líquido de arrefecimento) a 1,074 cm⁻¹ (alerta com qualquer aumento mensurável acima da referência); marcador de diluição por combustível a 720 cm⁻¹ (alerta com >2% de diluição por combustível). O FTIR exige um espectro de referência da formulação do óleo novo para calcular as variações de absorbância (ΔA/cm). O esgotamento do aditivo antidesgaste (ditiofosfato de dialquila de zinco, ZDDP) aparece a 965 cm⁻¹; o esgotamento de ésteres fosfato em fluidos hidráulicos, a 1,000–1,100 cm⁻¹. Os resultados do FTIR são interpretados junto com a viscosidade e o TAN/TBN para confirmar o mecanismo de degradação.

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Colorimetria de patch de membrana: ASTM D7843

A colorimetria de patch de membrana (MPC) segundo a ASTM D7843 quantifica o potencial de formação de verniz em óleos de turbinas, fluidos hidráulicos e lubrificantes de turbinas a gás filtrando uma amostra de óleo diluída através de um patch de membrana de 0.8 µm e medindo a mudança de cor (ΔE) do patch com colorímetro ou espectrofotômetro. O valor ΔE se correlaciona com os produtos de oxidação dissolvidos e semissolúveis que com o tempo vão se depositar como verniz nos carretéis das válvulas, no interior das bombas e nas superfícies dos resfriadores. Limiares da prática do setor baseados na metodologia ASTM D7843: ΔE < 15, potencial de verniz baixo; ΔE 16–30, moderado: aumentar a frequência de monitoramento; ΔE 31–45, alto: planejar a remoção do verniz; ΔE > 45, crítico: limpeza imediata do sistema e troca do fluido. O MPC é especialmente relevante em sistemas que operam em temperaturas elevadas (>80°C) ou com intervalos de troca longos, em que os precursores de oxidação se acumulam.

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Método de amostragem e ferrografia analítica

As amostras de fluido para OCM são coletadas segundo a ISO 3722 com sonda no meio da corrente em linha com escoamento ativo, não em drenos, visores ou reservatórios em repouso. A sonda é purgada com no mínimo 500 mL de fluido antes da coleta da amostra para análise, para não amostrar sedimentos do reservatório nem fluido estagnado. A ferrografia analítica (ASTM D7690) separa as partículas de desgaste ferrosas da amostra de óleo com um gradiente magnético e as examina em um microscópio bicromático. A morfologia das partículas indica o modo de desgaste: partículas esféricas indicam lascamento por fadiga; partículas de corte indicam desgaste abrasivo; plaquetas indicam desgaste adesivo; partículas laminares indicam contato de deslizamento severo. O tamanho e a concentração das partículas indicam a severidade do desgaste. A ferrografia é usada quando a análise elementar ICP-OES mostra metais de desgaste elevados, mas não identifica o mecanismo de desgaste.

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