A oxidação — tema da segunda parte da série “Quando Bons Óleos se Deterioram” “When Good Oils Go Bad”, da WearCheck é uma das reações químicas mais comuns que encontramos no dia a dia. Ela ocorre na queima de combustível, na ferrugem do aço, na limpeza de ferimentos com água oxigenada e até mesmo quando uma maçã cortada escurece. Nos óleos lubrificantes, a oxidação é igualmente familiar e igualmente prejudicial.
Em termos simples, a oxidação é a reação química entre um lubrificante e o oxigênio. Com o tempo, essa reação altera a composição química do óleo, levando à degradação tanto do óleo básico quanto de seus aditivos. Embora a oxidação ocorra em todas as temperaturas, ela se acelera drasticamente à medida que as condições de operação se tornam mais severas, sendo uma das principais causas de falha do lubrificante em serviço.
Nos óleos lubrificantes, a oxidação envolve a adição sequencial de oxigênio às moléculas do óleo básico, gerando uma série de subprodutos reativos e frequentemente prejudiciais , incluindo aldeídos, cetonas, hidroperóxidos e ácidos carboxílicos.
À medida que esses subprodutos da oxidação se acumulam, as propriedades físicas e químicas do lubrificante começam a mudar. O óleo engrossa, formam-se ácidos, os aditivos são consumidos e materiais insolúveis podem precipitar na forma de borra ou verniz. Se não for controlada, a oxidação compromete a capacidade do lubrificante de proteger o equipamento, aumentando o desgaste, a corrosão e o risco de formação de depósitos.
A oxidação é inevitável, mas sua velocidade depende fortemente de condições operacionais como temperatura, exposição ao oxigênio, metais catalisadores e contaminantes. Vamos analisar esses fatores mais de perto:
Temperatura
As taxas de oxidação aumentam exponencialmente com a temperatura, seguindo a equação de Arrhenius. Como regra prática para óleos minerais, a taxa de oxidação praticamente dobra a cada aumento de 10 °C na temperatura acima de ±75 °C. É por isso que os óleos em sistemas que operam em altas temperaturas envelhecem muito mais rapidamente do que aqueles que operam em condições mais amenas.
Exposição ao Oxigênio
Sistemas mal vedados, a aeração e a incorporação excessiva de ar aumentam a disponibilidade de oxigênio, acelerando as reações de oxidação.
Metais Catalisadores
Metais provenientes do desgaste, como ferro e cobre, atuam como potentes catalisadores de oxidação; mesmo pequenas concentrações podem acelerar significativamente a degradação do óleo.
Contaminação por Água
A água não apenas promove a corrosão, mas também acelera as reações de oxidação e a decomposição dos aditivos, especialmente em temperaturas elevadas.
A Reação em Cadeia de Oxidação
A oxidação em lubrificantes ocorre por meio de uma série complexa de reações em cadeia que compreende três etapas principais: iniciação, propagação e terminação.
Iniciação
Na etapa de iniciação, fatores de estresse externos como calor, metais de desgaste ou contaminação rompem uma ligação química no lubrificante, gerando um radical livre: uma molécula altamente reativa com um elétron desemparelhado.
Propagação
O radical livre reage rapidamente com o oxigênio para formar radicais peróxido, que, por sua vez, atacam outras moléculas do lubrificante. Isso gera novos radicais livres um processo conhecido como ramificação, permitindo que a reação se espalhe e se acelere por todo o óleo.
Terminação
A oxidação só desacelera quando os radicais livres são neutralizados. Isso ocorre quando dois radicais se combinam para formar um composto estável ou quando os aditivos antioxidantes presentes no óleo se sacrificam para interromper a reação em cadeia. Uma vez esgotados os antioxidantes, a oxidação pode avançar de forma rápida e descontrolada. Lembre-se: os antioxidantes retardam a oxidação, mas não a impedem indefinidamente.
As Consequências da Oxidação
À medida que a oxidação avança, seus efeitos tornam-se cada vez mais atraentes. A substância aumenta devido à polimerização de moléculas oxidadas, enquanto a formação de ácidos provoca a corrosão de superfícies metálicas. Depósitos de borra e verniz prejudicam o fluxo de óleo e a transferência de calor, e o esgotamento dos aditivos reduz a proteção contra o desgaste, a formação de espuma e a corrosão. Em conjunto, essas alterações levam a uma perda progressiva do desempenho do financiamento, resultando, por fim, em maior atrito e desgaste acentuado.
Em casos graves, depósitos relacionados à oxidação – especialmente o verniz – podem causar o travamento de válvulas, obstrução de filtros e superaquecimento, muitas vezes muito antes de o óleo apresentar sinais de visibilidade de manipulação.
Detecção de Oxidação por Meio de Análise de Óleo
A oxidação é um dos mecanismos de manipulação mais rigorosamente monitorados na análise de óleo, sendo avaliado por meio de diversos testes laboratoriais específicos para cada aplicação.
Utilizadas em conjunto, essas técnicas fornecem um alerta precoce sobre a oxidação acelerada, muitas vezes muito antes de ocorrer uma falha catastrófica do financiamento. Os principais testes utilizados para avaliar a oxidação estão resumidos a seguir.
Consideração Final
A realidade é que a oxidação é o processo inevitável de envelhecimento dos óleos lubrificantes. Embora não possa ser eliminada, ela pode ser gerenciada de forma eficaz por meio da seleção correta do lubrificante, controle de contaminação, gerenciamento de temperatura e um programa de análise de óleo bem estruturado. Compreender como a oxidação ocorre e reconhecer seus sinais de alerta precoce permite que os operadores intervenham antecipadamente, prolonguem a vida útil do óleo e, em última análise, protejam equipamentos críticos contra danos evitáveis.
Afinal, os óleos não falham simplesmente por envelhecerem; eles falham quando os efeitos do envelhecimento não são controlados.
A próxima parte desta série da WearCheck abordará a nitração um processo diferente, mas que pode ser tão prejudicial quanto a oxidação.
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Por Steven Lumley, gerente técnico da WearCheck
