(texto ainda em processo de tradução)
Jim Fitch, Noria Corporation
A maioria de nós que passou algum tempo no campo da lubrificação foi informada de que é preciso apenas uma pequena quantidade de água (menos de 500 ppm) para diminuir substancialmente a vida útil dos rolamentos. Há de fato uma grande quantidade de pesquisa que sustenta essas afirmações. Sendo um cruzado de longa carreira do óleo limpo e seco, eu certamente não argumentaria o contrário. Na verdade, os efeitos destrutivos da água nos rolamentos podem facilmente atingir ou exceder os da contaminação por partículas, dependendo das condições.
O meu tema para esta coluna, portanto, não é sobre se a água prejudica, mas sim como ele faz. Sabendo como a água e provoca danos nos ajuda a estabelecer importantes metas de de secura e também em investigações de falhas post mortem. Além disso, quando a contaminação pela água é inevitável, a compreensão dessas modalidade de falhas induzidas pela água pode ser valiosa na seleção ideal de lubrificantes, rolamentos e vedações para fins defensivos.
O Flagelo de nossas Máquinas
Não há nenhum contaminante mais complexo, intenso e confusão que a água. As razões ainda estão sendo estudadas, mas elas incluem seus diversos estados de co-existência com o óleo e suas muitas transformações químicas e físicas transmitida durante o serviço. Individual e coletivamente, problemas induzidos pela umidade iproduzem danos tanto no o óleo quanto na máquina e podes certamente levar, seja de forma lenta ou abrupta, a falha operacional no rolamento. Não subestime o potencial de ataque da água.
Água pode danificar as superfícies de uma máquina diretamente, através de uma seqüência de eventos e muitas vezes com uma variedade de ajudantes. Em muitos casos, o dano mais grave é o falha em cascata ou reação em cadeia. Por exemplo, a água pode levar inicialmente à oxidação prematura do óleo base. Quando os óxidos se combinam com mais água, cria-se um ambiente de fluido ácido-corrosivo.
Da mesma forma, a oxidação pode jogar-off insolúveis de lamas de depuração e aumentar a viscosidade do óleo. Ambos os processos podem impedir o fluxo de óleo e levar a danos no rolamento. Para não ficar de fora, a água e o meio oxidante pode desligar o ar no óleo, ampliando ainda mais problemas de lubrificação. É verdade que quanto mais as coisas pioram, mais rápido eles pioram: tudo iniciado pela água.
Modalidades de Falhas
A fim de manter esta coluna para um tamanho e escopo gerenciáveis, as modalidades descritas abaixo serão breves e irão direto ao ponto. Deixei de fora aquelas que são tecnicamente improváveis ou abstratas, assim como um par enraizada mais na tradição popular do que no fato científico. Há mesmo alguns tipos de falha na minha lista que são em grande parte derivadas de conjecturas, mas ainda assim críveis. Finalmente, não fiz nenhum esforço para classificar os tipos de falha em termos de gravidade ou freqüencia. Minha lista:
Fraturas Induzidas pelo Hidrogênio. Muitas vezes chamado de fragilização ou formação de bolhas por hidrogênio, este tipo de falha é talvez mais agudo e prevalente do que a maioria de tribologistas e fabricantes de rolamentos estão cientes. As fontes do hidrogênio podem ser água, mas também eletrólise e corrosão (auxiliada por água). Há evidências de que a água é atraída por forças capilares para microfraturas originadas por fadiga em esferas e rolos. Uma vez em contato com o metal dentro da fenda, a água se rompe e libera o hidrogênio atômico. Isso leva à propagação da fissura e à fratura. Aços de alta resistência à tração são os que sofrem o maior risco. Enxofre originário de aditivos (extrema pressão (EP), anti-desgaste (AW), etc), óleos minerais e sulfeto de hidrogênio ambientais podem acelerar a progressão da fratura. O risco é representado tanto pela por ambos solúveis e água livre.
Corrosão. Ferrugem necessita de água. Mesmo água disolvida pode contribuir para a formação de ferrugem. A água confere aos ácidos seu maior potencial corrosivo. Gravado e pitted superfícies causadas pela corrosão nas pista dos rolamentos e no corpos rolantes interrompem a formação de filmes críticos elastohidrodinâmicos (DHE) de óleo que dão ao filme lubrificantes resistência para controlar a fadiga de contato e desgaste. Estática e fretting corrosão também são aceleradas pela água livre.
Oxidação. Muitos rolamentos têm apenas um volume limitado de lubrificante e, portanto, apenas uma centelha de antioxidantes. Altas temperaturas somadas a partículas de metal e água podem consumir rapidamente os antioxidantes e retirar do lubrificante o necessário ambiente protetor anti-oxidante. As consequências negativas da oxidação do óleo são numerosas e incluem corrosão, lodo, verniz e fluxo de óleo prejudicado.
Esgotamento do Aditivo. Nós mencionamos que a água ajuda na depleção de antioxidantes, mas também limita ou diminui o desempenho de uma série de outros aditivos. Estes incluem AW, EP, inibidores de ferrugem, dispersantes, detergentes e agentes demulsificantes. A água pode hidrolisar alguns aditivos, aglomerados outros ou simplesmente lavá-los fora do fluido de trabalho em poças no chão do depósito. Aditivos de enxofre fósforo-EP, na presença da água podem se transformar em ácidos sulfúrico e fosfórico, aumentando o ácid number (AN) de um óleo.
Restrições ao Fluxo de Óleo. A água é altamente polar e, como tal, tem a habilidade interessante de limpar as impurezas do óleo, que também são polares (óxidos, aditivos neutralizados, partículas, pó de carbono e resina, por exemplo) para formar bolas de lamas e emulsões. Estas suspensões amorfas podem entrar em caminhos essenciais para o óleo, glândulas e orifícios que alimentam os rolamentos de óleo lubrificante. Quando a lama impede o fluxo de óleo, o rolamento sofre uma condição de fome e a falha é iminente. Além disso, os filtros têm vida curta duração em sistemas de óleos carregados com lodo em suspensão. Em condições de congelamento, a água livre pode formar cristais de gelo que podem interferir também com o fluxo de óleo.
Aeração e Espuma. A água reduz a tensão interfacial de um óleo (interfacial tension - IFT), o que pode prejudicar sua capacidade de tratamento de ar, levando à aeração e espuma. Basta apenas cerca de 1.000 ppm de água para transformar o seu reservatório de rolamento em um banho de espuma. O ar pode enfraquecer filmes de óleo, aumentar o calor, induzir a oxidação, provocar cavitação e interferir com o fluxo de óleo, tudo catastrófico para o rolamento. A aeração e a espuma podem também incapacitar a eficácia de fundeiros / defletores de óleo, anéis e colares lubrificantes.
Resistência do Filme Prejudicada. Os elementos rolantes do rolamentos dependem da viscosidade de um óleo para criar uma distância crítica sob carga. Se as cargas são muito grandes, as velocidades são muito baixas ou a viscosidade é muito fina, então a vida relativa à fadiga do rolamento é encurtada. Quando pequenos glóbulos de água são puxadas para a zona de carga, a folga é muitas vezes perdida, resultando no choque ou esfregamento das superfícies opostas (elemento rolante e pista). Lubrificantes normalmente ficam rijos sob carga (tratado como o seu coeficiente de pressão / viscosidade), o que é necessário para suportar a carga de trabalho (muitas vezes maior do que 500.000 psi).
No entanto, a viscosidade da água é de apenas um centistoke e esta viscosidade permanece praticamente inalterada, independentemente da carga exercida. Isso não é bom quando se suporta cargas de alta pressão. Isso resulta no colapso da resistência do filme seguido de trincas de fadiga, poços e spalls. A água pode também pode espirrar ou explodir em vapor superaquecido zonas de alta carga, o que pode romper bruscamente filmes de óleo e potencializar fratura de superfícies.
Contaminação Microbiana. A água é um conhecido promotor de microorganismos como fungos e bactérias. Com o tempo, estes podem formar suspensões de biomassa grossa que podem tampar os filtros e interferir com o fluxo de óleo. A contaminação microbiana também é corrosiva.
Lavagem com Água. Quando a graxa está contaminada com água, ele pode amolecer e fluir para fora do rolamento. Jatos de água podem também lavar a graxa diretamente do rolamento, dependendo das condições e da espessura da graxa.
A solução óbvia para o problema da água é uma solução pró-ativa, ou seja, impedir a intrusão de água nos ambientes do óleo/graxa e do rolamento. A única água que não causa danos é a água que não invade seu sistema. Táticas de exclusão de contaminantes são sempre um sábio investimento de manutenção.
Seja um pensador a longo prazo, controlando hoje os fatores de risco, enquanto o rolamento ainda tem vida útil remanescente (remaining useful life - RUL). O custo de remoção da água e/ou remediar os danos causados serão muito superiores a qualquer investimento para inpedi-la de entrar. Então, por favor, não poupe quando se trata de controle de contaminação "proativa".
Jim Fitch, um dos fundadores e presidente da Noria Corporation, tem uma rica experiência em lubrificação, análise de óleo, e investigações de falhas de máquinas. Ele tem aconselhado centenas de empresas no desenvolvimento de seus programas de lubrificação e análise de óleo. Contate Jim via jfitch@noria.com ou 918-749-1400 ext. 201.
Machinery Lubrication (7/2008)
fonte: www.machinerylubrication.com/Read/1367/water-bearing-failure
Tradução: Google com revisão de Adelmo Fernandes Pessoa. Sugestões para melhorar a tradução serão bem vindas; use a seção CONTATOS.