Quando bons óleos estragam – Parte 5
Por Steven Lumley, gerente técnico da WearCheck
Esta edição da série “When Good Oils Go Bad” (Quando bons óleos se deterioram), da WearCheck, aborda o fenômeno do microdieselamento.
Existe uma criatura no oceano que mata sua presa sem sequer tocá-la.
Conheça o meu “pequeno amigo”o Synalpheus fritzmuelleri, mais conhecido como camarão-pistola possivelmente o pistoleiro mais letal dos mares.
Com apenas 3 a 5 cm de comprimento, ele dificilmente parece um predador formidável. Mas esse camarão minúsculo tem uma maneira bastante dramática de provar que as aparências enganam.
Com um estalo de sua garra descomunal, ele dispara uma bolha de cavitação pela água a velocidades de cerca de 100 km/h. Quando essa bolha colapsa, produz uma onda de choque que atinge níveis sonoros de até 218 dB mais alto que um motor a jato a curta distância e gera, por um breve instante, temperaturas de aproximadamente 4720°C.
Uma bolha minúscula que, ao colapsar, gera temperaturas mais elevadas que as do aço fundido: sua presa não tem a menor chance.
Então, o que essa pequena demonstração tem a ver com o microdieselamento? Muita coisa, na verdade.
Porque isso não é apenas uma curiosidade da biologia marinha; é uma demonstração perfeita do poder destrutivo do colapso de bolhas. O mesmo fenômeno fundamental ocorre diariamente em sistemas lubrificados.
Não apenas no oceano, mas dentro do seu óleo, milhares de vezes por segundo. Bem-vindo ao mundo explosivo do microdieselamento.
Quando o ar não é apenas ar
O ar é um dos contaminantes mais negligenciados em sistemas de lubrificação. Ele é invisível, está em toda parte e em condições normais não parece particularmente prejudicial.
Mas vou acabar com essa ilusão.
Quando o ar fica aprisionado no óleo (na forma de bolhas minúsculas e instáveis), criam-se as condições perfeitas para um dos mecanismos de degradação mais destrutivos na lubrificação. Isso porque, sob pressão, o ar não se comporta como um contaminante inofensivo; ele se comporta como combustível.
O que é microdieselamento?
O microdieselamento é uma forma de degradação térmica induzida por pressão, também conhecida como aquecimento por compressão. Ele ocorre quando bolhas de ar aprisionadas se deslocam de uma zona de baixa pressão para uma zona de alta pressão dentro de um sistema.
À medida que isso acontece, as bolhas são rapidamente comprimidas. Como essa compressão ocorre mais rapidamente do que o calor consegue se dissipar (um processo conhecido como compressão adiabática), a temperatura no interior da bolha aumenta drasticamente. Em muitos casos, essas temperaturas ultrapassam 1.000 °C.
Nesse momento, ocorre algo notável e destrutivo: o óleo ao redor da bolha não apenas se degrada, mas entra em combustão.
Combustão Diesel em Escala Microscópica
O termo “microdieselamento” não é exagero; ele é chamado assim porque reproduz o processo de combustão de um motor a diesel em escala microscópica. Assim como em um motor a diesel, o ar comprimido provoca a ignição, mas, neste caso, o “combustível” é o próprio óleo.
À medida que a bolha colapsa, o óleo circundante é exposto a temperaturas locais extremas e a interface da bolha sofre carbonização, resultando em uma combustão parcial. O resultado é a formação de carbono (fuligem), alcatrões, borra e depósitos resinosos semelhantes a verniz. E, tal como ocorre em um motor a diesel, essa combustão é incompleta, deixando subprodutos sólidos de carbono que contaminam o óleo e se depositam nas superfícies.
Por que a extensão dos danos varia
Nem todos os eventos de microdieselamento são iguais.
A intensidade do colapso da bolha especificamente a pressão de implosão determina o tipo de produtos de degradação formados. Colapsos de alta intensidade tendem a gerar subprodutos relacionados à combustão, como fuligem, alcatrões e borra. Eventos de menor intensidade têm maior probabilidade de produzir verniz, resinas e depósitos semelhantes a coque.
Isso explica por que alguns sistemas apresentam alto acúmulo de fuligem e rápido escurecimento do óleo, enquanto outros sofrem com a formação de verniz, depósitos pegajosos e travamento de válvulas. Condições diferentes, mesma causa raiz.
Muito Além da Degradação do Óleo
O microdieselamento não danifica apenas o óleo; ele afeta todo o sistema. O colapso de cada bolha gera temperaturas locais extremas, ondas de choque e microjatos de óleo. Com o tempo, esses microeventos repetitivos levam à formação de pites superficiais e ao desgaste acelerado por erosão, ao travamento de válvulas devido a depósitos de verniz e à redução da eficiência, com uma resposta lenta do sistema.
Em sistemas hidráulicos, a presença de ar reduz ainda mais a capacidade do óleo de transmitir pressão, resultando naquele comportamento “esponjoso” característico. Portanto, embora as explosões sejam microscópicas, as consequências estão longe de sê-lo.
O que causa o microdieselamento?
Para que o microdieselamento ocorra, são necessários dois elementos fundamentais: ar no sistema e uma rápida variação de pressão.
Ar no sistema
O ar pode entrar no óleo ou formar-se nele devido a:
- Vazamentos no lado de sucção
- Níveis baixos de óleo
- Turbulência e agitação
- Contaminação ou práticas inadequadas de manuseio
Também pode ocorrer a formação de ar quando o ar dissolvido se desprende da solução devido a quedas de pressão.
Mudanças rápidas de pressão
Estas são comumente causadas por:
- Restrições de fluxo e orifícios
- Condições de cavitação
- Operação de válvulas (abertura e fechamento)
- Bombas (especialmente nas zonas de sucção e descarga)
De fato, o microdieselamento ocorre frequentemente nas mesmas regiões onde há cavitação, mas com uma diferença importante: a cavitação faz as bolhas colapsarem, enquanto o microdieselamento as inflama.
Detecção de microdieselamento por meio da análise de óleo
O microdieselamento é, muitas vezes, um problema oculto, mas deixa uma assinatura característica. Ao contrário de outros mecanismos de degradação, ele combina elementos de estresse térmico, oxidação e combustão, resultando em uma combinação única de indicadores. O escurecimento rápido do óleo devido à formação de fuligem, o aumento do teor de insolúveis, os níveis elevados de oxidação e o alto potencial de formação de verniz são sinais comuns. O desafio, no entanto, é que muitos desses indicadores surgem mais tarde no processo de degradação, dificultando a detecção precoce sem análises específicas e uma compreensão clara do mecanismo subjacente.
Os principais testes e indicadores utilizados para avaliar o microdieselamento e os efeitos de degradação associados a ele estão resumidos a seguir.
O Verdadeiro Problema
É tentador encarar o microdieselamento como uma falha do óleo, mas não é o caso. O microdieselamento é, fundamentalmente, um problema de gerenciamento de ar. Enquanto houver ar no sistema sujeito a rápidas variações de pressão, existirão as condições para a ocorrência desses eventos microscópicos de combustão. Controle o ar e você controlará o problema.
Consideração Final
Embora sejam ótimas no champanhe, pequenas bolhas de ar podem ter consequências muito diferentes em óleos lubrificantes e nos sistemas que eles protegem. Essas minúsculas bolhas que circulam pelo óleo podem parecer inofensivas. No entanto, sob as condições certas, elas se transformam em algo muito mais destrutivo: colapsam, entram em ignição e liberam rajadas de energia potentes o suficiente para degradar o óleo, danificar componentes e, em última análise, reduzir a vida útil do equipamento.
Na lubrificação, muitas vezes são os detalhes mais insignificantes que causam os maiores problemas; quando se trata de microdieseling, aquelas minúsculas bolhas estão longe de ser inofensivas.
Fique atento ao próximo artigo desta série, no qual abordaremos a Descarga Eletrostática por Faísca quando a eletricidade estática contra-ataca.
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