Analisar desgaste e contaminantes no lubrificante é decisivo para evitar avarias nas máquinas industriais

Artigo de Beatriz Graça e Pedro Marques, especialistas do INEGI em Tribologia e Manutenção Industrial

---

A maioria dos equipamentos utilizados na indústria integram componentes em movimento, e em contacto uns com os outros, que exigem lubrificação para assegurarem o seu bom funcionamento. Todavia, na ação de contacto, por melhores que sejam as condições de lubrificação, ocorrerá sempre desgaste, que poderá conduzir a uma falha e eventual paragem não programada.

A análise das partículas resultantes deste degaste contém informação determinante para identificar não só o tipo e severidade do desgaste, mas também o componente que se está a desgastar. Uma informação de utilidade extrema, já que ajuda a identificar prematuramente se há risco de paragem inesperada de uma máquina.

Hoje em dia existem várias técnicas associadas à monitorização industrial, com vista à prevenção de avarias. No caso dos equipamentos serem lubrificados, destaca-se a ferrografia - uma técnica que permite analisar detalhadamente o tipo, forma, cor e material das partículas de desgaste e contaminantes.

A realização desta técnica implica recolher uma amostra de lubrificante representativa, que é posteriormente analisada e processada de forma especializada e adequada às suas características. Uma amostra de óleo lubrificante terá necessariamente de ser tratada de maneira diferente de uma amostra de massa lubrificante, por exemplo.

Para depositar as partículas de desgaste e contaminantes contidos na amostra de lubrificante utiliza-se a uma lamela, denominada ferrograma, que acomoda um processo deposição controlado, de tal forma que as partículas ferromagnéticas contidas na amostra são estrategicamente organizadas das maiores para as mais pequenas. Por sua vez, as partículas não ferromagnéticas estão distribuídas uniformemente pela amostra depositada no ferrograma.

Segue-se uma análise microscópica, por vezes com recurso a fonte de luz polarizada, que permite aferir morfologia e tamanho, assim como o tipo de liga após um tratamento térmico. De diferentes tipos de desgaste surgem diferentes tipos de partículas. Assim, pela forma, tamanho e tipo de superfície destas partículas é possível avaliar o tipo de desgaste que está a ocorrer, e assim perceber se está a desenvolver-se um processo que poderá levar à falha do maquinismo lubrificado. Pelo conhecimento da mecânica da máquina e pela análise do tipo de liga metálica das partículas, é possível, em muitas situações, perceber qual o componente que está num processo de desgaste que levará à falha.

A título exemplificativo, na Figura 1 mostram-se partículas de desgaste resultantes de uma amostra de lubrificante que foi testado num ensaio experimental de rolamentos. Na Figura 1 a) observam-se partículas sobrepostas de grandes dimensões com características típicas de terem sido geradas por processos de fadiga. Aparecem também alguns polímeros de atrito (partículas transparentes), que são reveladores da degradação de compostos aditivos do lubrificante. De notar ainda na Figura 1 a), uma partícula de aspeto azulado que revela elevadas temperaturas nas zonas de contacto, salientando a severidade das condições de funcionamento e um potencial processo de degradação acelerado.

Após tratamento térmico, Figura 1 b), é possível verificar que as partículas adquiriram cores diferentes, umas mais azuladas e outras mais acastanhadas. Para a temperatura a que foi feito o tratamento térmico, partículas de cor azulada indicam aço ao carbono de baixa liga, enquanto que as partículas acastanhadas são de um aço ligado. Deste modo, é possível indicar com algum grau de certeza que as partículas azuis, presentes em grande quantidade, são provenientes da gaiola, enquanto que as partículas castanhas serão provenientes dos elementos rolantes ou das pistas do rolamento. Devido à sua dimensão e quantidade, nesta análise foi possível perceber que o rolamento estava num processo de degradação anormal, com elevado desgaste na gaiola.

   
Pré tratamento térmico / Pós tratamento térmico a 330ºC.
Figura 1: Partícula de desgaste e respetivo tratamento para identificação de materiais

Na Figura 2 mostram-se contaminantes externos, duas fibras, poeiras e cristais de sílica (areia). A presença de contaminantes externos como poeiras e areias de muito elevada dureza e em quantidades importantes potenciam o aparecimento de falhas, além disso podem também indicar o mau estado de funcionamento dos sistemas de filtragem e vedação do lubrificante.


Figura 2: Contaminantes externos, luz polarizada