6 2 Apostila de Ferrografia [Lubrin]

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FERROGRAFIA
LUBRIN - LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL LTDA.
AV. IRERÊ, 1806 - PLANALTO PAULISTA
04064-004 - SÃO PAULO - SP
FONE: (011) 5585.1039
FAX: (011) 5584.0652
1
ÍNDICE
ITEM ASSUNTO PÁG.
1 - INTRODUÇÃO 01
2 - A ORIGEM 01
3 - A TÉCNICA 01
4 - FERRÓGRAFO ANALÍTICO 02
5 - PARTÍCULAS PRESENTES NA AMOSTRA 05
5.1 - PARTÍCULAS FERROSAS GERADAS POR DESGASTE 05
 
5.1.1 - ESFOLIAÇÃO E AMACIAMENTO 06
5.1.2 - ABRASÃO 07
5.1.3 - FADIGA DE ROLAMENTO 09
5.1.4 - DESGASTE SEVERO POR DESLIZAMENTO 11
5.2 - PARTÍCULAS METÁLICAS NÃO FERROSAS 13
5.2.1 - METAIS BRANCOS 13
5.2.2 - LIGAS DE COBRE 15
5.2.3 - METAL PATENTE 16
5.3 - ÓXIDOS DE FERRO 19
5.3.1 - ÓXIDOS VERMELHOS 19
5.3.2 - ÓXIDOS ESCUROS 21
5.4 - PRODUTOS DE DEGRADAÇÃO DO LUBRIFICANTE 24
5.4.1 - DESGASTE CORROSIVO 24
5.4.2 - POLÍMEROS DE FRICÇÃO 26
5.5 - CONTAMINANTES 29 
5.5.1 - CONTAMINANTES EM ÓLEOS NOVOS 29
5.5.2 - CONTAMINANTES EM GRAXAS NOVAS 30
5.5.3 - MATERIAIS DE FILTROS 32
5.5.4 - FLOCOS DE CARVÃO 34
5.5.5 - BISSULFETO DE MOLIBDENIO 34
2
ÍNDICE
ITEM ASSUNTO PÁG.
6 - DIAGNÓSTICOS DE FERROGRAFIA 37
6.1 - OBSERVAÇÃO ÓTICA DE FERROGRAMAS 37
6.2 - LEITURAS DE FERROGRAMAS 39
6.2.1 - FERROGRAMA ANALÍTICO 39
7 - QUANTIFICANDO A SITUAÇÃO DE DESGASTE 50
7.1 - AQUECIMENTO DE FERROGRAMA 42
8 - MANUTENÇÃO PREDITIVA POR FERROGRAFIA 45
9 - “WEAR CHECK” POR FERROGRAFIA 46
10 - AMOSTRAGEM 50
10.1 - OBTENDO UMA AMOSTRA REPRESENTATIVA 50
10.1.1 - COMPORTAMENTO DAS PARTÍCULAS NUMA MÁQUINA 50
 EQUILÍBRIO DINÂMICO
 
10.2 - TÉCNICAS DE AMOSTRAGEM 58
10.3 - AMOSTRAGEM PELA TUBULAÇÃO 59
10.4 - AMOSTRAGEM DE RESERVATÓRIO 60
10.5 - FRASCOS DE AMOSTRAGEM 62
11 - FREQÜÊNCIA DE AMOSTRAGEM 63
12 - PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS 64
12.1 - DILUIÇÃO DE AMOSTRAS 65 
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1 - INTRODUÇÃO
A Ferrografia é uma técnica que permite uma avaliação das condições de
desgaste dos componentes de uma máquina.
Através de processos específicos, descritos mais adiante, possibilita a
separação, classificação, medição e visualização das partículas existentes em
uma amostra de lubrificante. É empregada na análise de falhas, na avaliação
rápida do desempenho de lubrificantes e também como uma técnica e
manutenção preditiva.
2 - A ORIGEM
Foi idealizado em 1971, por Vernon C. Westcott, um tribologista de
Massaschussets, Estados Unidos.
Nos anos subsequentes, contou com a colaboração de Roderic Bowen e
patrocínio da Naval Air Engeneering Center.
O suporte técnico para pesquisas foram proporcionados por empresas e
entidades como: FOXBORO, COLORADO INTERSTATE GAS COMPANY,
CORPUS CHRISTI ARMY, DEPOT, MIT, DOW CHEMICAL COMPANY,
SOLVAY AND CIE S/A e EASTERN AIRLINES.
3 - A TÉCNICA
O desenvolvimento da técnica foi baseada nas seguintes premissas:
• Todas as máquinas se desgastam.
• O desgaste gera partículas.
• O tamanho e a quantidade das partículas geradas indicam o grau de
severidade.
• O formato, o estado das superfícies e a cor das partículas geradas, indicam o
tipo de desgaste e apontam possíveis causas.
• A maior parte das partículas geradas é constituída de ligas de ferro, que são
magnéticas.
• Desde que a velocidade de fluxo seja baixa o suficiente, a maioria das
partículas suspensas no óleo (desgaste, contaminação, etc.), se decantam.
Baseado nessas premissas, Westcott inventou um instrumento para a separação
das partículas.
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Simplificando, ele se constitui de uma lâmina de vidro inclinada, onde o óleo flui
a uma velocidade baixa entre duas barreiras que determinam um caminho de
escoamento.
Embaixo desta lâmina foi colocado um imã poderoso. Desta forma, as partículas
suspensas presentes na amostra de lubrificantes, se depositam na lâmina,
conforme segue:
Em função de seu tamanho (volume), as partículas ferromagnéticas grandes se
depositam preferencialmente na entrada do ferrograma, onde o fluxo de óleo se
inicia; sucessivamente o tamanho das partículas vai diminuindo, até que, na
saída do ferrograma, se concentram as partículas ferromagnéticas com o
tamanho da ordem de submícrom.
Esta distribuição de partículas, conforme tamanho, já tinha sido pesquisada por
Westcott e Bowen e concluído ser de extrema valia na análise de tendência da
severidade do desgaste.
Todas as demais tipos de partículas, como metais não ferromagnéticos (ligas de
cobre, alumínio, etc.), contaminantes, óxidos, produtos de oxidação do
lubrificante, se depositam por gravidade e aleatoriamente, ao longo da lâmina.
4 - FERRÓGRAFO ANALÍTICO
Tem a função de preparar a lâmina onde ficam depositadas as partículas
suspensas existentes na amostra de lubrificante.
Esta lâmina, depois de pronta, é chamada de FERROGRAMA.
O esquema básico do ferrógrafo Analítico é mostrado na figura 1.
Fig. 1 - Ferrógrafo Analítico
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A lâmina de vidro que recebe o fluxo de amostra do lubrificante apoia-se,
ligeiramente inclinada, sobre um imã de forte campo magnético.
Esta inclinação mantém o fluxo na direção desejada e melhora a eficiência da
separação, pois cria um gradiente magnético positivo no sentido descendente,
facilitando a deposição das partículas menores.
Como o fluxo do lubrificante deve ser lento e independente da viscosidade, uma
bomba peristáltica é utilizada para efetuar seu bombeamento.
Quando todo o lubrificante colocado no tubo de ensaio tiver passado pela
lâmina, a mesma é lavada com solvente para eliminar o óleo e melhorar sua
transparência. As partículas permanecem na lâmina devido às forças de Van Der
Valls.
Nos ferrógrafos atuais, a vazão é de 0,3 ml por minuto e o campo magnético de
3000 gauss.
As partículas de liga de ferro se depositam na lâmina, formando fileiras e
seguindo as linhas de força do campo magnético, as maiores na entrada do
ferrograma e as menores, daí para baixo.
O campo magnético e a velocidade do fluxo são tais que as partículas maiores
do que 5 mícrons se depositam na entrada do ferrograma e as menores do que
estas, em sua maioria com 1 a 5 mícrons, depositam-se 6 milímetros abaixo.
Estas posições são de suma importância, pois são consideradas como severas
as partículas de desgaste à partir de 15 mícrons e como normais, as de
desgaste em torno de 1 a 5 mícrons.
O aspecto de um ferrograma típico é mostrado na figura 2.
Fig. 2 - Ferrograma típico
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A observação visual das partículas do ferrograma é feita através do Ferroscópio,
que nada mais é que um microscópio metalográfico e biológico fundido em um
único aparelho.
Os recursos de luz transmitida e refratada, a magnificência das partículas
através de vários aumentos, a utilização de lentes coloridas e polarizadas, são
recursos disponíveis para a melhor visualização e estudo de cada partícula
presente.
As figuras 3 e 4 mostram o desenho de um Ferrógrafo Analítico e um
Ferroscópio, respectivamente:
O Analista de ferrografia, de posse das informações obtidas no ferrograma, tais
como morfologia, cor das partículas, classificação por tamanhos, sua distribuição
e concentração, aliada a sua grande experiência em manutenção e modos de
operação de cada tipo de máquina em seus ambientes específicos, monta um
cenário onde as possíveis causas das falhas são analisadas, identificadas e
definidas.
É importante observar que o processo é visual, o que torna a técnica confiável.
Esta vantagem pode ser ofuscada por uma coleta de amostra mal feita, pois
variações na forma de coleta podem introduzir na amostra, contaminações que
poderão gerar informações que levarão a diagnósticos equivocados.
Especial atenção devem ser tomadasquanto aos procedimentos de
amostragens (ver item amostragem).
Fig. 3 - Ferrógrafo Analítico
Fig. 4 - Ferroscópio
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5 - PARTÍCULAS PRESENTES NA AMOSTRA
As partículas presentes na amostra de lubrificante pode ser classificadas em:
5.1 - Partículas ferrosas geradas por desgaste
5.1.1 - Esfoliação e Amaciamento
5.1.2 - Abrasão
5.1.3 - Fadiga de Rolamento
5.1.4 - Severo por deslizamento
5.2 - Partículas metálicas não ferrosas geradas por desgaste
5.2.1 - Metais brancos (alumínio, magnésio)
5.2.2 - Ligas de cobre (latão, bronze)
5.2.3 - Ligas de metais patentes (estanho, chumbo)
5.3 - Óxidos de ferro
5.3.1 - Óxidos vermelhos (ferrugem)
5.3.2 - Óxidos escuros (metais oxidados)
5.4 - Produtos de degradação do lubrificante
5.4.1 - Corrosão (ataque ácido)
5.4.2 - Polímeros de fricção (gel, borras, vernizes, oxidação do lubrificante)
5.5 - Contaminantes
5.5.1 - Contaminantes em óleos novos
5.5.2 - Contaminantes em graxas novas
5.5.3 - Materiais de Filtros
5.5.4 - Flocos de Carbono
5.5.5 - Bissulfeto de Molibdênio
5.1 - PARTÍCULAS FERROSAS GERADAS POR DESGASTE
São partículas predominantes em grande maioria das amostras.
Trata-se do metal base mais utilizado nas máquinas.
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Como é ferromagnético, eles se apresentam enfileirados, conforme linhas de
força magnética e são normalmente muito fáceis de serem identificados.
Após o aquecimento a + de 300ºC, se mostra na cor azul, se for aço de baixa
liga e na cor palha, se for aço de média liga.
5.1.1 -ESFOLIAÇÃO E AMACIAMENTO
Os desgastes por esfoliação são gerados em condições normais de operação de
uma máquina. São partículas com formato de escamas finas e largas, de
aspecto liso e formas arredondadas.
Geralmente o tamanho fica entre 0,5 e 5 mícrons, chegando em alguns casos a
15 mícrons.
São conhecidas como partículas de desgaste normais; enquanto este modo de
desgaste permanecer, há uma garantia de que nenhum mal súbito deva ocorrer
na máquina.
O excesso de partículas de esfoliação ou normal, indicam envelhecimento
acelerado do equipamento, podendo ser corrigido com a utilização de
lubrificantes de alto desempenho.
Na fase inicial de operação de uma máquina, ocorre sempre um amaciamento,
decorrente da acomodação das superfícies.
Irregularidades superficiais, devido a marcas de usinagem, eventuais defeitos
materiais, levam a este tipo de desgaste.
São geradas grandes quantidades de partículas prismáticas, típicas de
usinagem, cizalhadas em movimento de deslizamento, que ficam no óleo
lubrificante.
Em movimentos de rolamento, estas irregularidades provocam arrancamento de
material por fadiga, formando pequenos “pittings” nas superfícies.
Estas partículas devem ser removidas através de “flushing” após 30 dias de
operação da máquina, sob o risco delas gerarem outros tipos de desgaste, cada
vez piores.
A utilização de lubrificantes de alto desempenho, que não sacrifica a superfície,
é altamente desejável para esta fase de amaciamento.
A figura 5 e 6 mostram as fotos de desgaste normal e amaciamento,
respectivamente:
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5.1.2 - ABRASÃO
É o desgaste resultante da penetração de uma superfície em outra, num trabalho
semelhante ao executado por um torno; o resultado são partículas finas e
compridas.
Identificamos dois tipos de desgaste por abrasão:
5.1.2.1 - Abrasão a dois corpos
É o caso típico de um desalinhamento, onde um canto vivo de uma superfície
toca a outra, gerando uma partícula fina, comprida e geralmente reta.
Fig. 5 - Desgaste normal, após aquecimento a 330ºC
Fig. 6 - Desgaste amaciamento
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Estas partículas deixam de ser geradas conforme as interferências, vão sendo
eliminadas pelo próprio desgaste. Podem chegar de 25 a 100 mícrons de
comprimento.
5.1.2.2 - Abrasão a três corpos
É o caso típico da contaminação por areia abrasiva.
As partículas de areia menores que a folga “passam direto” sem provocar
nenhum dano; as maiores “não passam” e também não provocam dano.
Os piores são areias do “tamanho das folgas”, que entram “rasgando”. As
partículas de areia se engasta em uma das superfícies e começa a usinar a
outra, gerando partículas finas, compridas e encaracoladas.
O tamanho médio é de aproximadamente 50 mícrons.
A solução é eliminar, ou pelo menos diminuir a entrada dos contaminantes;
dependendo do caso, filtrar constantemente o óleo ou instalar um sistema de
filtragem adequado.
As figuras 7 e 8 mostram partículas de Abrasão à três corpos e a dois corpos,
respectivamente:
Fig. 7 - Abrasão a dois corpos.
 Canto superior direito
Fig. 8 - Abrasão a três corpos
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5.1.3 -FADIGA DE ROLAMENTO
É típico de mancais de rolamentos, embora possa ocorrer também na região da
linha primitiva de um dente de engrenagem.
Três tipos de partículas diferentes são associadas com a fadiga de rolamento.
• partículas esféricas
• partículas de fadiga (NACO)
• partículas laminares
Quando um processo de fadiga ocorre, a superfície do metal é trabalhada
intensamente com carga alternada. A superfície começa a apresentar micro
trincas de fadiga.
No interior da micro trinca, pequenas lascas de material se desprendem.
Conforme o processo prossegue, a interface da micro trinca se movimenta uma
em contato com a outra, num movimento circular (movimento semelhante que se
faz com as mãos, quando queremos produzir uma esfera de uma massa
qualquer), pouco a pouco, as lascas tomam o formato esférico e são expulsas
das micro trincas, em quantidades que chegam a milhões de partículas, em geral
entre 1 a 5 mícrons.
Com o prosseguimento do trabalho, as micro trincas avançam e se propagam,
voltando novamente para a superfície, ocasião em que pedaços de material se
desprendem da superfície, deixando em seu lugar, uma cavidade conhecida
como “pitting”.
Isto significa que o aparecimento de esferas de fadiga antecipam o aparecimento
de “pitting” e de partículas de fadiga, em pistas de rolamentos ou dentes de
engrenagens.
Estas partículas de fadiga podem atingir o tamanho de 100 mícrons, durante o
período de micro falhas, perto da falha catastrófica, atinge tamanhos bem
maiores.
No início do aparecimento dos “pittings” é normal a presença de grandes
quantidades de partículas de fadiga, em torno de 10 mícrons ou mais.
São partículas de formato plano, com relação espessura-comprimento de 1:10, a
superfície é lisa e as bordas são irregulares.
É importante observar que em alguns casos onde a carga no rolamento é muito
alta ou em sistemas limpos, as partículas de fadiga podem ocorrer sem a
presença de esferas.
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A presença de esferas não significa necessariamente existência de fadiga; a
erosão por cavitação, processos de soldagem, retificas e fundição também
geram esferas.
Fadiga por rolamentos geram poucas partículas esféricas acima de 3 mícrons,
enquanto outros processos geram, freqüentemente, partículas acima de 10
mícrons.
Os lubrificantes fornecidos pelos fabricantes freqüentemente contém partículas
metálicas, incluindo esferas e outras partículas contaminantes.
Portanto, devemos tomar cuidado para não confundirmos as esferas
contaminantes com aquelas geradas por fadiga.
As partículas laminares são muito finas, com tamanho entre 20 a 50 mícrons,
com relação-espessura de 1:30.
Acredita-se que as partículas laminares são formadas pela passagem de
partículas de fadiga entre as superfícies em rolamento.
As partículas laminares são geradas durante toda a vida do elemento,
aumentando sensivelmente quando as partículas de fadiga começam aser
geradas.
Consequentemente quando a taxa de geração de partículas laminares aumenta,
é sinal de que problemas de contato em superfícies de rolamentos estão
ocorrendo.
Dependendo da carga (alta) e velocidade (baixa), as engrenagens podem gerar
partículas de fadiga e laminares de dimensões muito maiores do que as citadas,
podendo chegar a valores muito acima de 100 mícrons.
Nas engrenagens, o volume e a quantidade de partículas são muito maiores que
nos mancais de rolamentos.
As figuras 9, 10 e 11, mostram respectivamente, as partículas esféricas, de
fadiga e laminares.
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5.1.4 -DESGASTE SEVERO POR DESLIZAMENTO
É o tipo de desgaste que ocorre normalmente entre duas superfícies que
deslizam uma com relação à outra.
Quando geradas em condições não muito severas, podem ser confundidas com
partículas de desgaste normal, em tamanho, porém a diferença fundamental é
que as superfícies são rugosas e o formato é irregular, muitas vezes
apresentando farpas.
Fig. 9 - Partículas Esféricas com
 média em torno de 2 microns
Fig. 11 - Partículas Laminares finas e
 largas. Superfície lisa.
Fig. 10 - Partículas de Fadiga por
 Rolamento. Superfícies
 lisas e bordas irregulares.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 12
Conforme a carga aumenta ou a velocidade diminui, o atrito de deslizamento se
torna muito severo; o lubrificante não suporta mais aquela carga e o contato
metálico acontece, quando intenso calor, ocorrendo muitas vezes a oxidação em
algumas partículas que se tornam escuras. O surgimento de algumas partículas
de cor palha ou azul indica temperaturas acima de 300ºC; são partículas de aço
de média liga ou baixa liga, geradas em presença de temperatura.
As partículas geradas em condições severas de deslizamento só diferenciam
daquelas geradas em condições mais leves, devido seu tamanho, que são
maiores do que 15 mícrons.
Muitas destas partículas apresentam superfícies arranhas, com estrias retas e
bordas irregulares e farpadas.
Quando o aumento da carga é gradual, aparecem primeiro as partículas de
esfoliação, que vão aumentando de tamanho, seguido das partículas de
deslizamento, leve e severo.
Uma vez iniciada, a quantidade de partículas geradas é muito alta.
Este tipo de desgaste ocorre em todas as máquinas onde existe deslizamento
entre superfícies, sendo mais comum o contato existente entre dois dentes de
uma engrenagem, nas duas regiões, compreendidas entre a linha primitiva e a
raiz ou topo.
Fig. 12 - Partícula de desgaste severo por deslizamento
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 13
5.2 - PARTÍCULAS METÁLICAS NÃO FERROSAS GERADAS POR
DESGASTE
As partículas metálicas não ferrosas são reconhecidas devido ao padrão de
deposição, no ferrograma, típico de material não magnético.
Enquanto materiais ferromagnéticos se depositam enfileirados, conforme
tamanho, em linhas ordenadas com o campo magnético, as partículas não
ferrosas se depositam aleatoriamente ao longo de todo o ferrograma,
obedecendo apenas a lei da gravidade.
5.2.1 -METAIS BRANCOS NÃO FERROSOS
Estas partículas são virtualmente iguais, sendo indistingüíveis aos microscópios
ópticos. Todos são lustrosos e brancos, exceto quando cobertos de óxidos ou
algum composto.
A tabela 1 mostra um guia para a identificação de metais brancos não ferrosos
na indisponibilidade de um microscópio eletrônico.
TABELA 1
IDENTIFICAÇÃO DE METAIS BRANCOS NÃO FEROSOS
0,1 N
HCl
0,1 N
NaOH
330° C/
 625° F
400° C/
 750° F
480° C/
 900° F
540° C/
 1000° F
Al sol sol S.A. S.A. S.A. S.A. *
Ag insol insol S.A. S.A. S.A. S.A.
Cr insol insol S.A. S.A. S.A. S.A.
Cd insol insol palha - - -
Mg sol insol S.A. S.A. S.A. S.A.
Mo insol insol bronzeado com palha e fundo
púrpura
-
Ti insol insol S.A. palha
claro
palha fundo
palha
Zn sol insol S.A. S.A. palha palha e
azul
NOTA: Coloque o ferrograma
sobre uma placa quente a 90°C
(150°F). Adicione gota de ácido
ou base. Deixe o ferrograma até
a evaporação total
Cada teste acima é realizado colocando-se o
ferrograma sobre o prato na temperatura
especificada por 90 segundos
Abreviações: sol = solúvel
insol = insolúvel
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 14
S.A. = sem alteração
(*) pode tornar-se mais brilhante em algumas circunstâncias.
As duas primeiras colunas resumem o resultado de ataque químico, com
soluções 0,1N ácido ou 0,1N básico, aplicado com conta gotas, no material
sobre o próprio ferrograma, aquecido a 90ºC, numa chapa quente de laboratório.
O aquecimento catalisa e acelera a reação química e evapora com rapidez a
solução.
As gotas de solução tem que ser pequenas o suficiente para não perder de vista
a partícula que está sendo atacada.
As últimas quatro colunas, descrevem as mudanças de cor que os metais
sofrem, quando tratados termicamente nas temperaturas indicadas.
Desta forma, a maioria dos metais brancos podem ser identificados, exceto prata
e cromo, que apresentam resultados similares.
Podemos distinguir entre cromo e prata, por exemplo, examinando o tamanho
das partículas e seu formato; o cromo, por ser um material duro, se apresentam
menor com o formato irregular.
É importante ter em mente que os resultados da tabela foram obtidos usando-se
metais puros existentes no mercado.
Portanto, ligas com porcentagens pequenas de metais podem ter
comportamentos diferentes dos citados na tabela.
O alumínio é o metal branco mais comum encontrado em máquinas. Magnésio,
molibdênio e zinco não são comuns em contatos lubrificados.
O Titânio é usado em turbinas à gás de aeronaves, com maior freqüência em
locais que não são lubrificados.
Locais com ligas de titânio devem ser muito bem lubrificados, devido a tendência
a escoriação.
O cromo aparece em vários locais como camada protetora, devido a sua alta
resistência ao desgaste; não se fabricam peças com este material devido ser
muito quebradiço.
A prata pode ser usada, ocasionalmente, como revestimento de mancais de alta
qualidade.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 15
O cádmio pode ser usado, algumas vezes, como componente em liga de
material para mancais ou como revestimento.
A figuras 13 mostra uma partícula de alumínio
Note que o alumínio se depositou aleatoriamente entre os campos de força
magnética, entre as partículas pequenas ferromagnéticas.
5.2.2 -LIGAS DE COBRE
Ligas de cobre são facilmente reconhecíveis pelas suas características de cor:
amarelo - avermelhado ou marrom avermelhado.
Nenhum outro metal apresenta esta coloração, à exceção do ouro, que só é
aplicado em casos excepcionais.
Entretanto, outros metais podem se apresentar na coloração amarelado ou
palha, devido a exposição à temperaturas excessivas durante sua geração, que
pode causar confusão com ligas de cobre.
As partículas ferromagnéticas com coloração palha dificilmente são confundidas
com ligas de cobre, pois devido suas características magnéticas, eles se
depositam no ferrograma, conforme linhas de forças magnéticas.
Outras partículas como o titânio, aços inoxidáveis austeníticos ou metal patente
podem ser cor palha, dependendo da condição de formação, mas na maioria das
Fig. 13 - Partícula de Alumínio
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 16
vezes têm a coloração de uma liga de cobre e em nenhuma circunstância será
avermelhada, como são algumas ligas de cobre.
Se por acaso alguma partícula apresentar coloração semelhante às de ligas de
cobre e puder levar a alguma confusão, temos que procurar alguma outra cor
adicional que o caracterize (azul, verde ou púrpura).
É improvável que qualquer processo de desgaste gere temperatura para
temperar todas as partículas na mesma cor.
5.2.3 -LIGAS DE ESTANHO / CHUMBO (METAL PATENTE)É improvável encontrar metais soltos de chumbo e estanho nos ferrogramas,
porque estes metais são tão dúcteis que irão escorrer antes de quebrar para
formar partículas.
Quando partículas de Pb/Sn, são encontrados nos ferrogramas, normalmente
estão oxidadas, pois eles são suscetíveis a oxidação, mesmo em temperaturas
consideradas baixas em metalurgia.
De fato, um modo de desgaste encontrado em mancais de deslizamento é um
modo de desgaste oxidativo, associado à uma manutenção de um filme
hidrodinâmico durante a partida ou parada da máquina.
Fig. 14 - Ligas de Cobre. Note-se que
 a coloração é inconfundível.
Fig. 15 - Ligas de Cobre
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 17
A desmontagem do mancal com este tipo de problema mostrará uma crosta
escura de Pb/Sn oxidada.
Duas outras principais falhas em mancais Pb/Sn é a contaminação e desgaste
corrosivo.
A contaminação por abrasivos provoca partículas de abrasão a 3 corpos nos
eixos.
Desgaste corrosivo apresenta um depósito pesado de finas partículas no final do
ferrograma.
O desgaste corrosivo é muitas vezes encontrado em motores de combustão
interna, notadamente em motores diesel, onde o enxofre dos combustíveis forma
ácido sulfúrico quando há passagem dos combustíveis para o cárter.
Nos motores a gasolina e a gás, há formação de ácidos orgânicos como
conseqüência da oxidação do óleo do cárter.
Estes ácidos atacam os mancais de Pb/Sn, causando desgaste nos anéis dos
cilindros.
O chumbo é mais suscetível à corrosão que o estanho.
Em alguns mancais de deslizamento, partículas de ligas de cobre, facilmente
reconhecíveis, são encontradas junto com partículas Pb/Sn oxidadas. Neste tipo
de mancal, uma fina camada de metal patente cobre a superfície da liga de
cobre, resultando numa capacidade superior de resistência a fadiga, devido a
liga de cobre, com uma desejável propriedade de superfície oferecido pelo metal
patente.
Mancais construídos desta forma são muito sensíveis à ferrografia, pois o
aparecimento de partículas de ligas de cobre nos indica com certa segurança
que a camada de metal patente foi rompida.
É por isso que detalhes de construção de cada máquina é importante, ele nos
traz informações decisivas na hora do diagnóstico.
Com a finalidade de reconhecer ligas utilizadas em mancais, pedaços de
mancais usados e sucatados devem ser obtidos, usando finas lixas ou
processos semelhantes, friccionar o metal e preparar um ferrograma.
A observação das partículas geradas serão de grande valia, pois aumenta nossa
capacidade de reconhecimento àquele tipo de metal.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 18
No aquecimento do ferrograma e a cada variação de 100ºF, observe que uma
partícula típica de Pb/Sn tem uma aparência multicolorida e pontilhada.
À pequena magnificência, ele aparece enegrecido, mas a um aumento de 400 a
1000 vezes, apresenta pontos de azul e laranja em sua superfície.
Cuidado porque ligar Pb/Sn fundem à temperaturas abaixo a 330ºC, temperatura
esta usada para distinguir ligas de ferro nos ferrogramas.
Notem que eles mostram evidência de oxidação com aspectos multicoloridos.
Fig. 16 - Partícula de Pb/Sn Fig. 17 - Partícula de Pb/Sn
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 19
5.3 - ÓXIDOS DE FERRO
Os óxidos de ferro estão divididos em duas categorias:
∗ Óxidos vermelhos
∗ Óxidos escuros
Como regra geral, os óxidos vermelhos são o resultado final de uma reação do
ferro com o oxigênio à temperatura ambiente e indica a presença de umidade no
sistema de lubrificação, enquanto os óxidos escuros indicam lubrificação
inadequada e excessivo calor durante a geração de partícula.
5.3.1 -ÓXIDOS VERMELHOS DE FERRO
Em estudo completo para caracterizar o regime de desgaste entre superfícies
ferrosas em deslizamento, óxidos vermelhos, que foram determinados como
sendo hematita (X Fe2O3) pela análise de difração por raio X, foi produzida sob
condições de pobre lubrificação.
As partículas eram de dois tipos: o primeiro tipo é um policristal, com coloração
laranja em luz branca refletida; aparece como laranja mais forte em luz refletida
polarizada.
Fig. 18 - Óxidos vermelhos do tipo
policristalino que aparece laranja claro em
luz branca refletida.
Fig. 19 - Óxidos vermelhos do tipo
policristalino em luz refletida polarizada, fica
laranja saturado.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 20
Óxidos vermelhos são difíceis de serem encontrados em condições de plena
lubrificação, mas é comum onde houve entrada de água.
Os óxidos vermelhos são conhecidos como FERRUGEM.
Não há necessidade de presença de água na hora da coleta de óleo para que
haja presença de óxidos vermelhos. Se em alguma ocasião, anterior à coleta,
houve água, é possível a presença de óxidos vermelhos na amostra coletada
posteriormente.
Usualmente a existência de óxidos vermelhos, principalmente as grandes, indica
presença de água.
Óxidos vermelhos mostram variadas cores e aparências porque: (1) X Fe2O3 não
e a única forma cristalina de Fe2O3; (2) Em presença de excesso de água,
óxidos de ferro hidratado de variação Stoichiomettry poderão acontecer; (3) Em
presença de outros elementos ou compostos, ferros vermelhos contendo
compostos podem ocorrer; (4) O tamanho dos cristais policristalinos
aglomerados podem influenciar sua aparência em luz polarizada.
Os óxidos de ferro na forma alfa hematita encontradas como aglomerados
policristalinos laranja, vermelho, são paramagnéticos e podem não se depositar
de uma maneira fortemente magnética de tal forma que grandes partículas de
óxidos vermelhos são encontrados em qualquer local do ferrograma.
O segundo tipo de óxidos vermelhos produzidos em condições de fraca
lubrificação são achatados, partículas de desgaste por deslizamento que
apresentam cor cinza em luz refletida branca, são marrom avermelhado fraco
sob luz branca transmitida.
As superfícies destas partículas, são altamente refletidas em luz bicromática (luz
vermelha refletida e verde transmitida); elas podem ser confundidas com
partículas de desgaste.
Exames cuidadosos irão revelar que estas partículas não são vermelho brilhante
em luz bricromática como partículas de metais livres; em seções extremamente
finas alguma luz verde penetrará por baixo.
As figuras seguintes mostram óxidos vermelhos formados numa condição de
lubrificação pobre.
Estas figuras mostram óxidos vermelhos formados numa condição de
lubrificação pobre.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 21
 
 Se uma amostra de óleo for analisada e partículas de óxidos vermelhos forem
encontradas é questão de bom senso fazer um teste de água, pingando uma
gota de óleo numa chapa quente de aproximadamente 150ºC.
Se crepitar ou chiar mais que 0,25% de água, está presente.
5.3.2 - ÓXIDOS ESCUROS DE FERRO
Óxidos escuros são associados numa das formas mais severas de desgaste por
lubrificação inadequada.
Fig. 20 - Partículas de óxidos
vermelhos em luz bicromática
Fig. 21 - As mesmas partículas em
luz branca refletida e luz verde
transmitida.
Fig. 22 - Em luz branca transmitida, aparece marrom
avermelhado.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 22
Óxidos escuros aparecem em cachos com uma superfície rochosa e tem
pequenas manchas azuis e laranja perto do limite inferior de resolução do
microscópio óptico.
As figuras acima mostram um aglomerado de óxidos escuros depositado na
entrada do ferrograma, preparado com uma amostra de óleo de um motor diesel,
sofrendo uma severa escoriação no cilindro. As bordas das partículas de óxidos
escuros permitem uma transmitância de alguma luz porque sua estrutura não é
metálica.
Fig. 23 - Aglomeração de óxidos
escuros, depositados na entrada do
ferrograma.
Fig. 24 - Podemos observar partículas
ferromagnéticascobertas por óxidos
escuros.
Fig. 25 - Vista ampliada da fig. 23
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 23
Entretanto eles não brilham em luz polarizada, pois são eficientes absorventes
de luz.
Óxidos escuros parecem similares ao metal patente oxidados, quando eles estão
escuros e com superfície rochosa.
Entretanto Fe3O4, magnetita, é ferromagnético. Desta forma, óxidos escuros
aglomeram de modo similar ao material ferromagnético.
Partículas metálicas ferrosas parcialmente oxidadas de cor menos escura são
também variações de óxidos escuros conforme mostram as figuras 26 a 28.
Fig. 26 Fig. 27
Fig. 28
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 24
Partículas oxidadas parcialmente de grandes proporções são indicativas de uma
clara falha catastrófica.
A presença destas partículas podem ser consideradas como proveniente de
desgaste anormal.
A figura 26 mostra uma fileira de partículas de desgaste consistido de partículas
de desgaste normal e partículas de oxidação parcial. Ambas se depositam
magneticamente. As partículas oxidadas parcialmente aparecem cinza escuro e
as partículas de metal livre aparecem brancos e lustrosos.
A figura 27 mostra a mesma vista após aquecimento do ferrograma à mais ou
menos 330ºC.
Note que as partículas oxidadas permaneceram com a mesma coloração,
enquanto que os metais livres ficaram azuis ou palha.
A figura 28 tirada de uma amostra de óleo de motor diesel com o cilindro
apresentando escoriação, mostra vários graus de oxidação.
5.4 - PRODUTOS DE DEGRADAÇÃO DO LUBRIFICANTE
É o resultado da reação do lubrificante com oxigênio do ar.
Todo lubrificante quando submetido à altas temperaturas ou longos períodos de
utilização, tende a sofrer oxidação.
Desta oxidação podem surgir dois subprodutos: acidez e formação de gel.
5.4.1 -DESGASTE CORROSIVO
Em motores de combustão interna, principalmente aqueles que trabalham com
diesel, OC4 ou combustíveis pesados, tem uma forte tendência à formação de
ácidos, devido a presença de enxofre nestes combustíveis.
Quando há uma contaminação do óleo de cárter com o óleo combustível, o
enxofre reage com a umidade normalmente existente no interior dos cárteres, e
forma o ácido sulfúrico.
Até um certo nível, o ácido formado é neutralizado pelo TBN contido nos óleos
lubrificantes. Após certo tempo de uso, esgotada esta reserva alcalina, o óleo
torna-se ácido e o desgaste corrosivo acontece.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 25
Ela se caracteriza pelo aparecimento de uma quantidade imensa de partículas
muito menores que 1 mícron.
As figuras mostram a mesma vista com aumentos sucessivos; observe
que mesmo em altas magnificências, as partículas não são distinguíveis.
As figuras 29, 30 e 31, mostram uma pesada presença de partículas de
desgaste corrosivo em três aumentos diferentes.
Estes ferrogramas foram preparados com uma amostra de óleo em um motor
diesel que foi propositadamente contaminado para produzir desgaste corrosivo.
Fig. 29 Fig. 30
Fig. 31
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 26
O objetivo do teste foi o de produzir grande quantidade de finas partículas ,
muitas das quais abaixo do limite mínimo de resolução de um microscópio
óptico, partículas descritas como submícrom.
5.4.2 -POLÍMEROS DE FRICÇÃO
São caracterizadas como partículas de desgaste metálico envolto numa matriz
amorfa.
Acredita-se que são formadas devido a uma pressão excessiva sobre o
lubrificante num contato crítico.
Sua estrutura é resultado aparentemente de uma polimerização das moléculas e
forma uma estrutura grande e aderente.
Se uma amostra de óleo contém polímeros de fricção, eles sempre apresentam
partículas de metal envolto em uma estrutura amorfa.
Esta observação indica que os polímeros de fricção são formados em áreas de
alta tensão de contatos críticos e que a presença de metais podem ser
necessárias para catalização do processo.
A presença de polímeros de fricção pode ou não ser preocupante, dependendo
das circunstâncias.
Em lubrificantes usados corretamente, os polímeros de fricção são produzidos
sob influência de cargas elevadas.
Para certos equipamentos, especialmente os de alta solicitação, como em
engrenagens de transmissão de helicópteros, os polímeros de fricção previnem
o desgaste por arrastamento que de outra forma poderiam ocorrer.
Entretanto, na maioria dos casos, a presença de polímeros de fricção é negativa;
(1) A viscosidade do óleo aumenta; (2) Podem ocorrer entupimento de filtros.
Os polímeros de fricção são encontrados nos óleos de diversos tipos de
máquinas. Sua presença em máquinas que normalmente não produzem
polímeros é indicativo de ocorrência de sobrecarga.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 27
As figuras 32 e 33 mostram polímeros de fricção gerados por um desgaste aço
contra aço, num teste em condições de alta carga.
Partículas severas e de abrasão também estavam presentes neste ferrograma,
comprovando a presença de sobrecarga.
Iluminação bicromática é a melhor forma para identificar os polímeros de fricção,
porque eles realçam as partículas de desgaste metálicas (vermelho), enquanto
mostra a natureza transparente da matriz (verde).
Muitos dos polímeros de fricção são resistentes à degradação térmica.
Fig. 33
Fig. 32
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 28
Temperaturas de 300ºC usada na classificação de ligas de ferro, normalmente
causam pequenas alterações.
Temperaturas de 480ºC, devastador para a maioria dos materiais de origem
orgânica, causa somente uma evaporação parcial.
Polímeros de fricção também são resistentes ao ataque de solventes orgânicos,
portanto, uma vez formado em sistema de lubrificação, os polímeros de fricção
não são facilmente destruídos.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 29
5.5 - CONTAMINANTES
Consideramos como contaminante todo aquele material que aparece no óleo
lubrificante de forma fortuita ou casual, sem que faça parte do sistema
5.5.1 -CONTAMINANTES EM ÓLEOS NOVOS
A maioria dos óleos novos contidos em latas ou tambores, contém variados tipos
de partículas de contaminantes.
Os danos às máquinas devidos aos contaminantes de óleos novos, depende de:
• sua dureza
• seu tamanho
• seu volume ou quantidade
• criticidade de sua aplicação
Mancais de alta precisão podem ser prejudicados pelo uso de óleos novos
contaminados.
Felizmente, muitas máquinas são protegidas por filtros adequados que impedem
a chegada dos contaminantes nos pontos de lubrificação.
Em máquinas de precisão não protegidos por sistemas de filtragem, é
conveniente filtrá-lo antes do abastecimento.
Fig. 34 Fig. 35
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 30
A fig. 34 mostra a entrada do ferrograma de um óleo sintético à base de
poliester de uma amostra colhida de uma lata recentemente aberta. A
concentração de partículas é muitas vezes a concentração normalmente
encontrada neste tipo de lubrificante em certos tipos de motores a jato.
A fig. 35 mostra uma vista da fig. 34 com um aumento maior.
A fig. 36 mostra a mesma vista, com luz refletida polarizada.
Entre as partículas encontradas, estão partículas de metal livre, óxidos escuros e
óxidos vermelhos e alguns fragmentos de não metais cristalinos. Todos eles,
potencialmente nocivos devido ao seu tamanho e dureza.
5.5.2 - CONTAMINANTES EM GRAXAS NOVAS
Generalizadamente podemos dizer que as graxas são utilizadas onde é
impraticável o uso do óleo.
A graxa, nada mais é que um óleo no qual foi acrescido um espessante afim de
aumentar a “viscosidade”, formando a mistura mais coesiva.
Quando a graxa é cizalhada entre duas superfícies de uma máquina, o óleo
contido na graxa é liberado para fazer a lubrificação.
Fig. 36
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página31
Partículas em amostras de graxa podem ser examinadas dissolvendo-a num
solvente adequado, e então preparar o ferrograma, como no caso de óleo.
Geralmente os solventes usados são o tolueno ou hexano.
Partículas grandes abrasivas numa graxa é mais prejudicial do que as mesmas
partículas no óleo, pois uma vez aplicada não há mais oportunidade de remover
estas partículas por filtragem.
Fig. 37 Fig. 38
Fig. 39
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 32
A figura 37 mostra uma partícula contaminante num ferrograma preparado com
uma amostra coletada de graxa nova para uso em aeronaves militares (MIL-G-
81322 B) típica para lubrificação de ranhuras.
A concentração não parece excessiva se considerarmos que a mesma
quantidade (1cc) de amostra pode conter centenas a milhares de vezes mais
partículas. Muitos dos metais ferrosos encontrados são aços de alta liga,
sugerindo que os equipamentos que produz a graxa esteja contaminando.
A fig. 38 mostra o mesmo ferrograma visto com luz branca refletida, depois de
um aquecimento a 480ºC e com ampliação de 400x.
A maioria das partículas ferrosas tornaram-se cor bronze ou marrom, indicando
aço de alta liga (inoxidável).
A fig. 39 mostra uma pequena partícula com aspecto de fibra, proveniente,
provavelmente da enchedora de graxa..
Estas finas partículas ficaram depositadas na saída do ferrograma abaixo da
posição de 30 mm.
5.5.3 -MATERIAIS DE FILTROS
Os filtros são usados de forma ampla em todos os sistemas de lubrificação,
motores de combustão interna e hidráulicos, com a finalidade de reter
contaminantes e partículas de desgaste.
Freqüentemente estes filtros rasgam ou se desmancham sob a ação do óleo e
do tempo e desprendem fibras. Pequenas quantidades de fibras podem ser
encaradas como normal e não é motivo para maiores preocupações.
Porém quando quantidades razoáveis começam a aparecer no ferrograma, pode
significar uma falha mais séria no sistema de filtragem, o que normalmente
ocorre junto com altas concentrações de contaminantes e partículas de
desgaste, deve ser relatado como sério e preocupante.
O mais comum dos filtros usados em motores de combustão interna são a base
de papel de vários tipos.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 33
A fig. 40 mostra fibras de celulose em luz polarizada transmitida
A fig. 41 é uma vista de fibras de vidro, facilmente reconhecida pelo fato do
centro da fibra não interromper a luz polarizada, mas o eixo é brilhante devido a
dispersão e reflexão da luz polarizada.
Fibras sintéticas como o rayon, dracon, poliester, etc., mostram efeitos de
coloração birrefringente em luz polarizada.
A fig. 42 mostra uma fibra de poliester em luz polarizada transmitida.
Fig. 40 Fig. 41
Fig. 42
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 34
5.5.4 – FLOCOS DE CARBONO
As partículas de carvão não são contaminantes, são partículas de desgaste.
Estas partículas foram depositadas no ferrograma feito com uma amostra de
óleo coletada de um compressor com selos de carbono.
A figura 43 mostra a fotografia de um ferrograma com magnificência de 400x.
As manchas azuis visíveis na foto 400x é provavelmente de finas partículas de
aço aderente ao carbono.
5.5.5 -BISSULFETO DE MOLIBDÊNIO 
O Bissulfeto de Molibdênio quando presente no ferrograma pode causar
confusão devido a sua semelhança com partículas metálicas não ferrosas.
Entretanto, depois de aprendido como reconhecê-la, eles se tornam óbvios.
São usados como aditivos sólidos em óleos e graxas, em aplicações onde altas
temperaturas e altas cargas são envolvidas.
Ele é um excelente sólido lubrificante, porque suporta pressões de compressão
intensas e mesmo assim deslizam com grande facilidade.
Devido a sua baixa taxa de cizalhamento, as partículas de MoS2 exibem muitos
planos de cizalhamento e têm eixos retos com ângulos regulares.
Fig. 43
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 35
A fig. 44 mostra uma partícula típica de MoS2. A cor é cinza-púrpura (púrpura -
entre escarlate e violeta) e totalmente diferente do branco e lustrosa aparência
de um metal não ferroso.
MoS2 causa confusão com metais não ferrosos porque bloqueia luz como as
partículas metálicas, apesar de ser um composto.
Ele é descrito como composto semi metálico devido à suas características
metálicas.
A fig. 45 mostra partículas pequenas de MoS2 depositadas ao longo das
barreiras do ferrograma.
Este ferrograma foi feito com um óleo novo aditivado com MoS2.
Neste caso, o MoS2 está finamente dispersado do que a amostra da fig. 44.
O MoS2 tem susceptibilidade magnética negativa, portanto em sua forma pura é
repelido pelo campo magnético.
A deposição ao longo da barreira é sintomático desta característica.
Fig. 44 Fig. 45
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 36
A fig. 46 mostra partículas de desgaste de um ferrograma feito com o mesmo
óleo da fig. 45. O ferrograma foi aquecido a 330º de tal forma que as partículas
de aço se tornaram azuis.
As partículas de MoS2 nada sofreram o que só acontece se for aquecido a
temperaturas mais altas; desta forma são distinguidas de partículas ferrosas.
As partículas de MoS2 podem ser magnetizadas pelo ferro devido ao contato
intenso entre os dois.
No ferrograma 46 há presença de polímeros de fricção que envolve as partículas
de MoS2 e ferrosas.
As partículas ferrosas fazem com que o MoS2 se depositem eficientemente no
ferrograma.
Fig. 46
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 37
6 - O DIAGNÓSTICO DE FERROGRAFIA
6.1 - OBSERVAÇÃO ÓTICA DE FERROGRAMAS
A melhor avaliação sobre o tipo e composição das partículas é obtida através de
uma observação ótica usando um microscópio bicromático.
Os requisitos básicos para este tipo de microscópio é que eles possuem os
recursos de luz transmitida e refratada, que podem ser usadas simultaneamente.
A objetiva de maior aumento deve ter uma abertura numérica de 0,85.
A abertura numérica é o seno do semi ângulo do cone de incidência de luz que a
lente aceita.
Se o ângulo não for grande o suficiente, esferas e características superficiais das
partículas não são suficientemente identificadas.
A figura 47 mostra como funciona um microscópio bicromático.
A luz transmitida vem da parte de baixo do microscópio, passa através do
ferrograma e prossegue em linha reta para cima, passa pelo espelho de 2 vias e
vai para o ocular.
Fig. 47
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 38
A luz refletida passa de cima para baixo pela lente da objetiva. É refletida pelo
objeto que são observadas, passa de volta pela lente da objetiva e através do
espelho de duas vias, até o ocular.
Os recursos de luz transmitida é normalmente recurso de microscópios
biológicos, onde as amostras são transparentes e extremamente finas.
Luz refletida em microscópios são usadas para observação de corpos opacos,
assim como corpos de prova de metalúrgica, onde são reveladas características
de micro estrutura.
Microscópio de luz refletida são freqüentemente chamados de microscópios
metalúrgicos.
As partículas metálicas são observadas com microscópio com recursos
bicromáticos, porque a distinção entre elas pode ser complicada se usarmos
isoladamente luz refletida ou transmitida.
A forma usual de distinguir partículas de metal de compostos é usar luz refletida
vermelha e luz transmitida verde, que é conhecida como iluminação bicromática.
Partículas de metais livres aparecem como vermelho brilhante, enquanto não
metais e compostos aparecem como verde e amarelo, dependendo do grau de
atenuação da luz.
Partículas não metálicas espessas, que bloqueiam a maior parte da luz
transmitida vinda de baixo, pode aparecer nublado (turvo) vermelho, ele não
aparecerá vermelho brilhante, como as superfícies de metais livres.
Iluminação bicromática é usada principalmente para possibilitar uma fácil
detecção das partículas metálicas mais importantes.
Este recurso é particularmente usado para observação de polímeros ou
partículas amorfas.
Metais livres envoltos em matriz amorfo é difícil de ser observado por qualquer
outra iluminação.Luz branca refletida é usada adicionalmente para observação de superfícies de
partículas.
A vantagem principal do uso da luz branca é que as cores poderão ser
observadas.
Ligas de cobre aparece amarelo ou marrom avermelhado, enquanto a maioria
dos outros metais livres aparecem como branco prata.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 39
Partículas ferrosas aparecem com a coloração azulada ou palha, se durante sua
geração forem submetidas a temperaturas significativas.
Estas colorações são devido a formação de finas camadas de óxidos nas
superfícies dos metais ferrosos.
Ligas de estanho e chumbo usados intensivamente em mancais, mostram
variadas cores, dependendo do ambiente térmico e químico a que ela for
submetida, o que permite sua identificação.
Observação com iluminação branca transmitida determina se a partícula é
transparente, translucente ou opaco.
A atenuação da luz em metais livres é tal que as partículas mesmo em
espessuras de submicrons aparecem como opacos.
Conseqüentemente, partículas de metais livres aparecem pretas quando
examinadas com esta iluminação.
Por outro lado muitos elementos e todos os compostos aparecem translucente
ou transparente e as cores são características dos materiais.
A Hematita (Fe2O3) por seu lado, transmitirá luz vermelha através da espessura
de alguns microns dependendo do tamanho do cristal.
Muitas vezes pode ser apurado se um óxido contém um núcleo de metal pelo
fato deles serem opacos.
O uso das luzes polarizadas para observar partículas tem sido totalmente
aprovado e conveniente como ajuda para a identificação de partículas não
metálicas, particularmente óxidos, plásticos e vários contaminantes no óleo.
Resumindo, muitos cristais não metálicos, agrupamentos policristalinos e muitos
plásticos e materiais biológicos, poderão despolarizar luz polarizadas, mas,
materiais amorfos como vidros e líquidos, não.
6.2 - LEITURAS DE FERROGRAMAS
6.2.1 -Ferrografia analítica
O processo visual com a utilização dos recursos vistos em 6.1.
O analista foca primeiramente a região da entrada do ferrograma e depois em
varreduras laterais e longitudinais avança em direção à saída do ferrograma.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 40
De posse de uma folha de informações como o da tabela 2, vai preenchendo
conforme os dados são coletados.
A decisão de nada, pouco, moderado ou pesado é grosseiramente baseada na
porcentagem de área coberta por cada tipo de partícula.
Pouca corresponde de 1 a 5%, moderada de 5 a 25%, e pesada de 25% ou
mais, a marca entre muito pouco e pouco pode ser menor que 1%.
Este julgamento é quase sempre baseado, usando-se um aumento reduzido
(10x).
Freqüentemente há uma confusão na distinção entre partícula de esfoliação e
partículas severas ou nacos e partículas laminares.
Como convenção para completar as análises de ferrografia, é recomendável que
somente tamanho e formato sejam considerados critérios para apontar as
partículas numa dessas categorias.
TABELA 2
DISTINÇÃO ENTRE PARTÍCULAS DE METAL LIVRE
TIPO DE
PARTÍCULA
TAMANHO
(maior dimensão)
FATOR DE FORMA
(maior dimensão ÷ espessura)
Desgaste Normal -
Esfoliação
 > 15 µm na
 maior dimensão
 < 5 µm
~ 10:1
Sem consideração ao Fator de Forma
Partículas de
Desgaste Severo
 > 15 µm na
 maior dimensão
> 5:1 mas < 30:1
Nacos > 5 µm na
 maior dimensão
< 5:1
Partículas Laminares > 15 µm na
 maior dimensão
> 30:1
A tabela 2 lista as diferença essenciais.
O fator de forma é o quociente entre a maior e menor dimensão, e pode ser
considerada como taxa entre comprimento e espessura.
O comprimento pode ser medido usando-se o retículo, calibrado da lente ocular
do microscópio.
A espessura pode ser obtida medindo-se o curso entre focos no plano do
ferrograma e o topo da partícula.
A tabela 2 funciona como um guia.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 41
Claramente, 15 microns, é a divisão entre partículas de esfoliação e severas.
Por exemplo, existe uma substancial diferença entre a população de partículas
de esfoliação normal menores que 5 microns e uma outra população, que cobre
uma mesma área do ferrograma e que tem partículas maiores que 15 microns.
Ainda, ambas estas populações, podem ser descritas como partículas normais
de esfoliação, seguindo a tabela 2.
A categoria “nacos” foi, no passado chamado de “nacos de fadiga”, que era uma
denominação incorreta, porque partículas geradas por fadiga em elementos
rolantes são muitas vezes maiores, em formato de plaquetas com fator de forma
de a 10:1.
Estes podem ser classificados como partículas de desgastes severos, seguindo
a tabela 2. Partículas de desgaste por deslizamento, podem ser distinguidos de
partículas geradas por fadiga em contatos de rolamentos, pela presença de
estrias retas enquanto que partículas geradas por contatos de rolamento tem
superfícies macias e contornos dentados.
Contatos de rolamento produz partículas mais grossas que as partículas de
deslizamento.
Óxidos escuros são produzidos tipicamente em contatos com altas cargas,
pobremente lubrificados, assim como óxidos vermelhos são devidos ao ataque
da água presente no óleo.
Partículas de desgaste corrosivo são geradas pelo ataque químico de ácidos
formados no óleo, resultando em partículas extremamente finas.
Partículas corrosivas são freqüentemente encontradas em motores diesel.
A habilidade em distinguir estes três desgastes oxidativos permite escolher uma
medida corretiva apropriada.
Partículas não ferrosas são facilmente reconhecidas pelo seu padrão de
deposição paramagnético.
Ligas de cobre são reconhecidas pela sua coloração dourada, como ouro.
As distinções entre partículas não ferrosas são facilmente reconhecíveis através
de aquecimento e ataques químicos.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 42
7 - QUANTIFICANDO A SITUAÇÃO DE DESGASTE
O número de partículas no óleo lubrificante de uma máquina alcançará um
equilíbrio dinâmico, porque o número de partículas geradas será igual às
perdidas.
O tempo que uma partícula leva para ser perdida é função do tamanho das
partículas. As partículas de maior tamanho são perdidas rapidamente.
Se a máquina opera normalmente, não somente a concentração permanece
constante, mas também a distribuição por tamanhos deve permanecer
constante.
Modos de desgaste anormal, excetuando se o desgaste corrosivo, deve gerar
partículas grandes.
O processo normal de desgaste, típico de superfícies trabalhando de forma
normal e estável, gera partículas de desgaste de tamanho máximo de 15
microns.
As informações quantitativas obtidas pela ferrografia sinaliza as situações de
mudança de desgaste.
7.1 - Aquecimento de Ferrogramas
Significativas informações são obtidas com o aquecimento de ferrogramas, com
a sua composição pela mudança que ocorre na sua aparência.
Aços de baixa liga se tornam azuladas, as de média liga amareladas (palha) e os
de alta, inalteradas.
Ligas de estanho e cobre são inteiramente afetadas devido a sua baixa
temperatura de fusão e são susceptíveis à oxidação.
Outro material muito comum em máquinas são as ligas de alumínio, cromo,
prata e titânio, que não são afetadas pelo aquecimento abaixo de 550ºC, exceto
titânio que se tornará palha leve à 400ºC.
As ligas de cobre são reconhecidas facilmente pela sua coloração dourada antes
do aquecimento.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 43
O aquecimento é feito sobre placa quente com exposição por um período de 90
segundos, na temperatura escolhida.
A cor palha é devido ao desenvolvimento de uma fina camada de óxido quando
o metal é aquecido em presença de ar.
Aços de baixa liga incluem aquelas mais macias e aquelas de alta dureza, como
as usadas em elementos rolantes, contem menos que 1,5% do carbono.
Aços de média liga com 2 a 4% de carbono, é ferro fundido.
Aços de alta liga contem uma fração substancial de outras ligas como cromo e
níquel não muito carbono.
Fig. 48 Fig. 49
Estas figuras mostram aço de baixa liga antes e depois do aquecimentoà
330ºC.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 44
Fig. 50 Fig. 51
Estas figuras mostram aço de média liga (ferro fundido) antes e após
aquecimento à 330ºC.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 45
8 - MANUTENÇÃO PREDITIVA POR FERROGRAFIA
A figura 52 (também conhecida como curva da ASA, por sua semelhança com a
asa de uma ave) mostra o gráfico da evolução do desgaste ao longo do tempo.
Já a fig. 52 mostra o mesmo gráfico indicando a evolução das participações de
partículas grandes e pequenas, conforme o desgaste aumenta.
Observe que a linha tracejada corta a ASA na posição de partículas com 5
microns.
Fig. 52
EVOLUÇÃO DESGASTE SEVERO
“CURVA DA ASA”CONCENTRAÇÃO
DAS PARTÍCULAS
DE DESGASTE
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
(micros)
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 46
9 - “WEAR CHECK” POR FERROGRAFIA
Outro uso da Ferrografia é na verificação do estado de desgaste que a máquina
apresenta.
Através deste teste visualizamos a deterioração, contaminação e desgaste que
está ocorrendo, o que possibilita tomar medidas corretivas que impeçam a sua
evolução.
Não tem a pretensão de ser uma técnica de manutenção preditiva, porém é
extremamente ÚTIL, permite detetar e corrigir falhas ocultas ainda não reveladas
existente nas máquinas.
A Ferrografia é a única técnica que permite a quantificação e visualização do
desgaste, tal como ela se apresenta.
Se não tivermos a preocupação de determinar de onde vêm as partículas, de
que forma foram geradas, quais as possíveis ocasiões para a ocorrência de
falhas catastróficas (embora possa fazê-las de forma informativa), o “Wear
Check” tem se mostrado um aliado poderoso do homem de manutenção.
Baseado nas mesmas premissas usadas na Manutenção Preditiva por
Ferrografia, é diferenciada desta por sua simplicidade.
Para ilustrarmos, observem as figuras 53 e 54
Fig. 54 - Teste de Óleo SintéticoFig. 53 - Teste de Óleo Mineral
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 47
A fig. 53 e 54 mostram o “Wear Check” realizado numa mesma caixa de
transmissão, trabalhando nas mesmas condições, usando dois óleos diferentes,
um mineral e outro sintético.
Não é necessário ser nenhum especialista para diagnosticar que o resultado
com óleo sintético, neste caso, foi superior.
Podemos até quantificar esta diferença visualmente, como sendo ± 10:1 a favor
do óleo sintético.
Chegamos a esta conclusão baseado nas seguintes informações:
1 - Ausência de partículas grandes
2 - Desgaste normal com partículas na faixa de 2 a 3 microns, em ambas as
fotos.
3 - Fato mandativo é o volume de partículas pequenas.
Continuando, foram efetuados mais dois testes nas mesmas caixas anteriores,
usando em ambas o óleo sintético, porém de viscosidades diferentes ISO 150 e
ISO 220 (fig 55 e 56).
Também neste caso o diagnóstico é muito simples, o resultado melhor é a da
caixa com óleo ISO 220.
Fig. 55 - Teste de Viscosidade
em Óleo Sintético ISO 150
Fig. 56 - Teste de Viscosidade
em Óleo Sintético ISO 220
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 48
Os fatos relevantes observados foram:
1) Volume total de partículas com óleo ISO 150 mais de três vezes superior.
2) Presença de partículas grandes, azuis e palha, indicando início de desgaste
severo.
3) Principal fator para diagnosticar pior situação é a presença de partículas de
desgaste severo, secundário o volume total de partículas.
As figuras de nº 57 e 58, mostram um caso mais difícil:
Observamos neste caso que o volume total de partículas é maior na fig. 57,
aproximadamente três vezes.
Por outro lado, a figura 58 mostra uma situação onde o tamanho médio das
partículas é muito maior, estando presentes, inclusive algumas partículas azuis e
palha de tamanho razoável, indicando o início de um desgaste severo.
Podemos dizer com certa segurança que a figura 58 mostra um caso mais
crítico.
Certeza maior só conseguiremos com uma reamostragem a 30 ou 60 dias,
quando as tendências devem estar mais evidentes.
Fig. 57 - Teste de Engrenagem com
Engrenagem Temperada
Fig. 58 - Teste de Engrenagem
com Engrenagem Cementada
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 49
Mais um caso típico porém evidente pode ser visto nas figuras 59e 60:
A figura 59 é a vista de entrada de um ferrograma aumentado 500 vezes, onde
aparecem partículas de desgaste normal com média de 3 a 4 microns.
A figura 60 é a vista da entrada de um outro ferrograma, porém com aumento de
100 vezes. Fica evidente que a presença de partículas superiores a 100m da
figura 60, mostra que este é o caso mais crítico.
Este foi o caso onde foi recomendado o uso de um lubrificante de alto
desempenho, afim de evitar uma falha catastrófica.
Apesar do “Wear Check” não ter compromissos como na preditiva, todos os
fatos significativos encontrados são relatados.
Aliás, o relatório do “Wear Check” é muitas vezes mais detalhado que o da
preditiva.
Fig. 60Fig. 59
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 50
10 - AMOSTRAGEM
É um dos pontos mais críticos da técnica da Ferrografia.
A escolha do local mais adequado, é fundamental para o diagnóstico correto.
O óleo coletado deve ser representativo do óleo em uso.
10.1 - Obtendo uma amostra representativa
É importante observar e determinar um padrão para coleta de amostra para
cada máquina.
Se a amostra não for coletada apropriadamente a concentração e o tamanho
das partículas, pode variar de forma drástica, dando uma falsa indicação da
condição de máquina.
10.1.1 - Comportamento das partículas numa máquina
A razão fundamental para o uso das informações quantitativas como sinal de
mudança da situação de desgaste é o fato da concentração de partículas num
equipamento com operação normal, atinge um equilíbrio dinâmico.
Experiência têm mostrado que este fato é verdadeiro para diversos
equipamentos.
Vários relatórios foram citados nas literaturas sobre motores a jato, motores
diesel e caixa de transmissão de helicópteros.
Modelos matemáticos dando suposições simplificadas tem sido desenvolvidas
para mostrar como um equilíbrio na concentração é atingido.
A figura 61, mostra o esquema de uma máquina hipotética que a uma dada
condição operacional com carga, velocidade, temperatura do óleo na entrada,
etc., gera x partículas por unidade de volume de óleo que passa através dele.
Estamos assumindo que o fluxo de óleo é constante.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 51
A válvula de amostragem está localizada na tubulação de retorno, logo na saída
da máquina.
O ciclo se inicia com o óleo novo no reservatório; Quando o primeiro ciclo for
completado, isto é, todo o volume do reservatório passou uma vez através da
máquina, o óleo na válvula contem X partículas por unidade de volume.
Durante a passagem do óleo através do sistema, existem vários mecanismo
para a remoção das partículas. São eles:
1 - FILTRAÇÃO
2 - DECANTAÇÃO
3 - UNIÃO E ADESÃO (A Aglomeração e Aderência à superfícies sólidas)
4 - TRITURAÇÃO (Pulverização)
5 - DISSOLUÇÃO (Ataque químico por oxidação ou outros)
6 - SEPARAÇÃO MAGNÉTICA (Como ocorre em máquinas elétricas)
Com o propósito de desenvolver este modelo, assumimos que este mecanismo
é proporcional ao número de partículas presentes, o que é razoável se as
partículas são suficientemente diluídas, isto é, se as partículas não interagem
com outras partículas para formar aglomerados ou se as partículas são
mutuamente repelidas.
Perdas de óleo devem ser desprezadas neste modelo.
Claramente, este mecanismo sofre forte influência do tamanho, densidade e
formato das partículas.
Fig. 61
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 52
Para o primeiro ciclo do óleo através do sistema, a concentração, N, é:
N (ai,1) = X ( 1 )
Onde ai é a eficiência de remoção para partículas de tamanho i.
O segundo termo entre parênteses, o 1 , refere-se ao número de ciclos que o
óleo passou pelo sistema.
Após o segundo ciclo do óleo no sistema, a fração aix, de partículas geradas
durante o primeiro ciclo é removida, a fração esquerda é (1- ai) e outras X
partículas são geradas de formaque após 2 ciclos a concentração é:
N(ai,2) = X + X (1- ai) (2)
Após três ciclos, o termo do terceiro ciclo será X(1-ai) (1-ai) de forma que
N(ai,3) = X + X (1- ai) + X (1- ai) (1- ai) (3)
Para o quarto ciclo, cada termo na equação 3 é multiplicado por (1- ai) e uma
outra porção X de partículas é gerada:
N(ai,4) = X + X (1- ai) + X (1- ai) ² +X(1- ai) ³ (4)
Após n ciclos, a concentração será:
N(ai,n) = X + X (1- ai) + X (1- ai) ²... X (1- ai) n-1
Para somar estas parcelas, façamos:
(1- ai) = Y então
N (ai,n) = X (1 + Y+ Y ²+ Y ³+ Y n-1 ) (5)
que é igual a:
 n 1-Yn
X Σ Yr-1 = X (  ) (6)
 r=1 1-Y
Trocando Y por (1- ai) :
 1-(1- ai)n 1-(1- ai)n
N (ai, n) = X (  ) = X (  ) (7)
 1-(1- ai) ai
Para a condição de equilíbrio N = ∞ (infinito)
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 53
o termo (1- ai)n tende a zero, e:
 1
N (ai, ∞) = X (  ) (8)
 ai
Que diz que a concentração é inversamente proporcional a taxa de remoção.
As figuras 62 e 63 dão um exemplo numérico do estabelecimento do equilíbrio
de concentração de partículas para uma taxa de produção de 500 partículas
para cada mililitro de óleo fluindo através da máquina com uma eficiência de
remoção de 40%.
Se um óleo isento de partículas é introduzido na máquina após o 1º ciclo, a
concentração de partículas será 500 partículas/mililitro. Conforme o óleo passa
através do filtro (ou é atuado através de outros mecanismos de remoção), 40%
ou 200 partículas, serão removidas. O segundo ciclo adiciona 500 partículas aos
300 remanescentes do primeiro ciclo. No ciclo três, 40% dos 300 remanescentes
do 1º ciclo e 40% das 500 do ciclo 2, deixando 180 do ciclo 1 e 300 do ciclo 2,
outras 500 partículas são adicionadas durante o ciclo 3. Após 12 ciclos (figura
64), apenas duas partículas do 1º ciclo remanescem.
Fig. 62
TAXA DE PRODUÇÃO = 500 PARTÍCULAS/ML
EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO = 40%
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 54
Fig. 63
Se as partículas remanescentes de cada um dos 12 ciclos são somados, a
concentração de 1247 partículas/ml resultante é próximo ao equilíbrio de
concentração de partículas, dado por:
 1
 N(ai, ∞) = X (  ) = 1250 part
 ai
X = 500
ai = 40% (0,4)
Se as partículas removidas durante o último ciclo é adicionado, o resultado é
498,2 partículas/ml, o que mostra que conforme o equilíbrio se aproxima, a taxa
de remoção é igual à taxa de produção.
É de maior interesse para o analista saber após quantos ciclos ocorre o
equilíbrio, para que uma amostra representativa seja coletada.
O termo β é introduzido de forma que após R ciclos, a situação é:
N (ai, R)
 ≥ (1-β) (9)
N (ai,∞)
Sobra de
Partículas
Partículas removidas no Ciclo
Anterior
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 55
Onde β << 1.
Se β for igual a 0,01, a equação (9) mostra que após R ciclos, a concentração
alcança (1- β), ou (1-0,01) = 99% do equilíbrio final para se obter uma amostra
representativa.
Para avaliar a equação (1) para 12, quando ai e β são especificados, as
equações (7) e (8) são usadas.
 1 - (1- ai) R
 X (  )
 ai
  ≥ (1 - β) (10)
 1
 X (  )
 ai
Simplificando:
1-(1- ai)R ≥ (1 - β) (11)
(1- ai)R ≤ β (12)
Tomando os logaritmos
R ln (1- ai) ≤ ln β (13)
O resultado é:
 ln β
R ≥  (14)
 ln (1- ai)
Onde R é tomado como o menor valor integrado para que (14) seja válido.
Na tabela 3, valores da quantidade N (ai,n) são dados para vários valores de n e
a, pode se ver que esta série é menos convergente quanto menor o valor de a.
No meio da tabela 3, os valores de N (ai, ∞) são listados para vários valores de
a.
Nas últimas linhas da tabela, observamos que o número de ciclos, R,
necessários para a concentração de partículas aproximar de 99% (β = 0,01) do
valor de equilíbrio.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 56
TABELA 3
VALORES DE N (ai, n) para X = 1
n ai = 0.8 ai = 0.1 ai = 0.05 ai = 0.01 ai = 0.001
2 1.2 1.9 1.95 1.99 1.999
5 1.2496 4.095 4.524 4.901 4.990
100 1.25 9.9997 19.88 63.49 95.21
∞ 1.25 10.0 20.0 100.0 1000.0
3* 1.24
44* 9.903
90* 19.802
459*
 99.007
4603* 990.0
Estes números de ciclos são para quando a concentração de partículas
aproximar de 99% do valor de equilíbrio.
Este é um valor prático que permite estimar por quanto tempo a máquina tem
que operar antes que uma amostra representativa possa ser obtida.
Uma máquina com pequena capacidade de óleo, alto fluxo e filtração eficiente, o
tempo é curto, entretanto, tempos mais longos são necessários nos sistemas
não filtrados com grande capacidade de óleo e baixo fluxo.
Se a concentração de partículas pequenas é preocupante, grandes tempos de
equilíbrio podem ser esperados porque os mecanismos de remoção (filtração,
sedimentação, união, trituração, etc.,) são menos eficientes para partículas
pequenas.
A tabela 3 mostra que partículas grandes, que tem altos ai e que são mais
interessantes para monitoramento, alcança o equilíbrio rapidamente.
A concentração de partículas alcança o valor de teto máximo baseado no
primeiro princípio, os resultados não são, muitas vezes, tão óbvios quando
definindo estratégias de coleta para análise de partículas.
Este exercício mostra uma fundamental diferença entre espectrometria e
ferrografia, quando aplicada a uma mesma máquina.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 57
A fig. 64 mostra como as leituras de espectrometria e ferrografia variam
conforme a máquina passa da fase inicial de acomodação, para a fase de
desgaste normal e finalmente, para a fase de desgaste anormal.
A leitura ferrográfica mantém o equilíbrio dinâmico durante o desgaste normal,
mas a leitura de espectrometria aumenta linearmente. Isto é consistente com o
modelo de equilíbrio de concentração de partículas visto anteriormente, onde
consideramos que a leitura espectrométrica integra o total de partículas desde
as moleculares até aquelas possíveis de vaporização.
Partículas muito pequenas diminuem a eficiência de filtração, conforme o
tamanho diminui até atingir o tamanho molecular, onde a eficiência de remoção
é igual a zero (metal dissolvido).
A contribuição do metal dissolvido na leitura de espectrometria deve aumentar
com o tempo, enquanto o óleo não é trocado, mas a concentração de partículas
grandes, medido pela ferrografia deve estacionar no equilíbrio dinâmico.
Fig. 64
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 58
A figura 64 mostra de que forma as medidas de taxa de desgaste variam na
ferrografia, enquanto a espectromeria mede o desgaste total.
A premissa fundamental da monitoração de máquina através de análise de
partículas de desgaste é a de que um desgaste anormal causa um incremento
na concentração e na distribuição de tamanho de partículas de desgaste acima
do valor de base previamente estabelecido.
Outros autores chegaram à mesma conclusão, de que o equilíbrio na
concentração de partículas é estabelecido, por meio de equações diferenciais
baseados no balanço de materiais.
10.2 - TÉCNICAS DE AMOSTRAGENS
Considerando o que foi visto no item 10.1., de que ambas; geração de partículas
e mecanismo de remoção, afetam o nível de equilíbrio de partículas em óleos
lubrificantes fluidos.
As seguintes recomendações feitas:
a) Se a amostragem é feita com o sistema em operação, é desejável fazê-la
durante uma condição de operação conhecida. Tem sido observado que a
concentração de partículas no óleo varia significativamente conforme o modo de
operação.
b) Se a amostragem é efetuada após parada da máquina, o efeito sedimentação
deve ser considerado.
Coletar a amostra logo em seguida à parada ou no máximo até 2 horas após.
Futuras demonstragens devem acompanhar a 1ª, isto é, sea primeira foi
coletada uma hora após a parada, as demais devem seguir o mesmo tempo.
c) A troca de óleo deve ser considerada de modo que a amostragem somente
seja efetuada quando houver recuperação no equilíbrio de concentração de
partículas.
Fatores que influenciam o tempo para o equilíbrio são:
• Filtração, isto é, o número de vezes que uma partícula de um dado tamanho e
material, pode, na média, passar através do filtro. Melhor o filtro, menor o
tempo para equilíbrio.
 
• Taxa do ciclo de bombeamento.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 59
Esta taxa é a taxa de bombeamento expressa em volume por unidade de
tempo, dividido pelo volume de lubrificante no sistema, em alguns sistemas
todo o volume de óleo é circulado cinco vezes por minuto, enquanto que em
outros, uma vez por hora ou mais pode ser normal.
Este fator é mais usado quando se trata de remoção por filtração.
• Até mesmo um sistema que não circulam lubrificantes, como em redutores, no
qual o dente da engrenagem fica parcialmente submerso no óleo, alcança o
equilíbrio na concentração, devido principalmente a sedimentação e
trituração, aglomeração e adesão, embora o tempo necessário do equilíbrio
seja longo se comparado com sistemas circulatórios.
 
• Qualidade dispersiva do óleo lubrificante. Em sistemas onde o óleo contém
aditivos detergentes e dispersantes, não há aglomeração de partículas, nem
adesão nas superfícies.
d) Amostra devem ser tomadas sempre de um único ponto do sistema.
Diferentes partes de qualquer sistema apresentam diferentes concentrações de
partículas, por exemplo, antes e depois do filtro.
Um filtro de óleo pode modificar profundamente a distribuição de partículas no
lubrificante das máquinas.
O filtro modifica a população de partículas de duas formas:
Primeiro, o filtro diminui a concentração de partículas no óleo. A média das
partículas remanescentes no óleo de sistemas filtrados, foram geradas mais
recentemente do que no caso de sistema sem filtragem.
Segundo, o filtro removerá as partículas grandes com maior eficiência do que as
partículas pequenas, de forma que a concentração de partículas grandes é
reduzida, o que pode eventualmente retardar a deteção do início de um
desgaste severo.
Se a amostra for coletada antes do filtro, a presença de partículas grandes é
uma indicação de que sua taxa de geração é alta, isto é, elas foram geradas
neste momento e a deteção de desgaste severo é facilitada.
10.3 - AMOSTRAGEM PELA TUBULAÇÃO
É a técnica de amostragem que fornece uma amostra de melhor qualidade,
quando coletada na tubulação de retorno do óleo, antes do filtro.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 60
Claramente, ela é necessária nas máquinas onde a amostragem deve ser com
ela em operação.
Para que a amostragem seja representativa, o óleo que retorna deve ter
lubrificado todas as partes da máquina.
Se a tubulação for muito grossa e o fluxo for muito lento, amostragem do fundo
do fundo do tubo deve ser evitada.
Válvulas em tubulações tem que sofrer flushing, pois ela é um foco de deposição
de partículas, além de contribuir com partículas geradas durante sua abertura e
fechamento.
Um procedimento para este caso é descrito a seguir:
1 - Limpar a válvula externamente.
2 - Deixar escoar um volume suficiente para lavar a válvula com um balde
sob a mesma.
3 - Sem fechar a válvula, introduza o frasco no fluxo de óleo; quando chegar 
no nível , retire o frasco.
4 - Somente então feche a válvula. Não reutilize o óleo do balde, pois poderá 
ter se contaminado.
5 - Limpe a válvula, tenha certeza de que não está vazando, reponha o nível 
de óleo, caso necessário.
6 - Preencha a etiqueta do frasco com todos os dados solicitados. Informe 
eventuais trocas ou atuações ocorridas durante o período desde última 
amostragem.
10.4 - AMOSTRAGEM DO RESERVATÓRIO DE ÓLEO
Existem duas principais fontes de problemas quando coletamos óleos de
reservatórios, ambas devido a tendência de sedimentação das partículas:
• Se coletarmos a amostra do fundo do reservatório, há possibilidade de
obtermos uma alta concentração de partículas como resultado da
sedimentação.
 
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 61
• Se a coleta for feita diretamente do reservatório perto da superfície, após a
parada da máquina, uma concentração muito baixa de partículas pode ser
obtida também devido a decantação.
A maneira clássica da velocidade de afundamento de uma partícula é calculada
através da aplicação da LEI de STOKES para formatos esféricos.
A viscosidade do fluído e sua densidade, juntamente com o diâmetro da
partícula e densidade, são usadas para calcular a velocidade de afundamento,
considerando que a única força que age é a gravidade. A velocidade calculada
revela o potencial de perda de partículas grandes.
A fig. 65 mostra a taxa de decantação de partículas de vários tamanhos. Na
realidade, a taxa de decantação pode ser muito lenta. Vários fatores agem para
a redução da velocidade:
• Existem correntes de convecção na maioria dos fluidos. Mesmo parado, as
máquinas são normalmente mais quentes do que o ambiente. Como
resultado, a corrente de convecção se mantém ativo no óleo, retardando a
decantação das partículas.
A maioria das partículas não é esférica, tem geralmente um formato plano, onde
a relação área x peso é maior do que nas partículas esféricas.
Conseqüentemente estas partículas afundam mais lentamente do que partículas
esféricas de mesmo peso.
Fig. 65
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 62
• Partículas de desgaste estão muitas vezes envolvidas por gel. Estes géis tem
densidades pouco superiores a do óleo, abaixando a densidade efetiva do
conjunto, provocando um afundamento lento das partículas.
Considerando o que foi discutido anteriormente, faremos a seguir algumas
recomendações:
1) É considerado preferível coletar a amostra com a máquina em operação.
Caso não seja possível, a amostragem deve ser feita tão logo possível após a
parada do equipamento.
No caso de coleta de amostra de um reservatório, a seguinte regra deve ser
seguida:
“O tubo de amostragem deve mergulhar pelo menos 5 cm de profundidade do
óleo, e a cada hora de atraso na coleta, deve se afundar mais 2,5 cm”.
Devido a possibilidade de perda de grandes partículas, não é prudente coletar
amostras de equipamentos parados há mais de 2 horas.
2) Se o sistema possui instalado definitivamente numa válvula de amostragem,
então a linha onde está a válvula deve ser lavada (flushing) antes da
amostragem.
O volume morto de óleo no local deve ser estimado e aproximadamente duas
vezes este volume deve ser considerado para lavagem.
10.5 - FRASCOS DE AMOSTRAGEM
O uso de bombonas de plástico para óleos nos quais devem ser analisados o
conteúdo de partículas deve ser evitado, porque há possibilidade de
contaminação com partículas de plástico, gel ou líquidos corrosivos
(principalmente óleos à base de poliester).
A dificuldade maior é que a superfície pode ficar pegajoso e acumular partículas,
fazendo com que as amostras deixem de ser significativas depois de certo
tempo de estocagem.
Frascos de metais podem ser usados, porém partículas geradas deste metal
podem se confundir com partículas de desgaste.
É conveniente o uso de vidro.
Pode ser usado o polietileno de alta densidade, que dentre os plásticos, é o mais
resistente.
LUBRIN Lubrificação Industrial Ltda. Página 63
É recomendável que os fracos contenham, pelo menos 150 ml e feitos de
material transparente.
A vantagem dos frascos transparentes é a possibilidade de um exame visual.
O exame visual pode permitir importantes informações, como:
• Cor - oxidação devido a temperaturas elevadas, escurecem o óleo.
• Turvamento - a presença de água ou gás no óleo provoca um turvamento.
• O grau de presença de sedimentos pode ser observado após curto tempo.
• Partículas de desgaste muito severas - partículas grandes individuais podem
ser observadas à olho nu.
• Presença de líquidos estranhos - por exemplo a presença de um líquido mais
pesado que o óleo pode