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Formação, detecção, problemas e soluções para o verniz no óleo de turbomáquinas

As condições operacionais cada vez mais severas das turbinas, tanto a vapor quanto a gás, incluindo amplas variações de temperatura devido à operação cíclica de parada/partida, favorecem, em alguns casos, a formação de verniz nas superfícies críticas dos componentes da turbina.

A variação de temperatura no óleo da turbina pode resultar em oxidação e degradação térmica, inicialmente causadas por temperaturas elevadas do óleo, seguidas pela deposição de verniz. Isso resulta principalmente em problemas em válvulas e sistemas críticos, mas não exclusivamente, à medida que o óleo esfria.

"Como você deve imaginar, as válvulas emperradas, por sua vez, podem causar paradas não programadas, custos adicionais de manutenção e menor produtividade. Ou até mesmo causa de falhas mais sérias associadas com a segurança da turbina."

Óleo de Turbinas a Vapor

Antes de falar propriamente sobre causas e efeitos do verniz em turbomáquinas, vamos falar um pouco mais sobre o óleo de turbina para melhor contextualizar o assunto sobre verniz.

Ao contrário dos conhecidos óleos de motor, que podem conter de 20 a 30% de aditivos, as formulações típicas do óleo para turbina contêm aproximadamente 99% de óleo base e apenas 1% de aditivo.

Embora pequeno em quantidade, o aditivo usado em óleos de turbina tem um grande trabalho a realizar. Os sistemas aditivos de óleo de turbina são projetados para minimizar a espuma, fornecer proteção contra ferrugem e corrosão e ajudar a separar a água muito rapidamente para que ela possa ser removida.

No caso de sistemas de turbinas com redutores e giro lento, geralmente também está presente um aditivo anti desgaste. A combinação certa de aditivos e óleo base é fundamental para minimizar o impacto da oxidação e degradação térmica que pode levar à formação de borra e verniz, também chamado de “lodo”.

Os lubrificantes mais comuns usados atualmente em turbinas são baseados em formulações que utilizam óleos minerais em combinação com um sistema aditivo.

Os óleos básicos minerais utilizados são classificados pela norma API em Grupo I, II ou III. O óleo básico pode ter um impacto significativo no desempenho do óleo da turbina.

Quando combinados com a tecnologia de aditivos apropriada, os óleos básicos dos Grupos II e III apresentam melhor propriedade anti-oxidação em comparação com óleos de turbina formulados com óleos básicos do Grupo I.

Quando os óleos minerais são expostos a altas temperaturas na presença de ar (oxigênio) e água arrastada, eles se oxidam. Quando presentes em quantidade suficiente, podem precipitar na solução, formando verniz e, eventualmente, lama.

Infelizmente, porque os óleos básicos do Grupo II têm propriedades de solvência piores em comparação com óleos básicos do Grupo I, quando eles oxidam eles tendem a produzir verniz e lodo mais rapidamente.

O que é o verniz?

Verniz é uma consequência e torna-se um problema devido à degradação do óleo do sistema de lubrificação das turbinas.

O intenso atrito, calor e entrada de ar no sistema durante a operação de turbinas provocam a oxidação do óleo utilizado, o que resulta na formação de ácidos, polímeros e outros depósitos insolúveis, estes, por sua vez, formam o verniz nas superfícies metálicas como mancais radiais e de empuxo, válvulas de regulagem, sistemas de controle, filtros, tanque, tubulações e trocadores de calor.

Verniz depositado em partes e peças de turbinas a vapor. O verniz é uma espécie de película pegajosa com aparência e consistência de cola, que prende ainda mais outras partículas no sistema da turbina e que se acumulam com o tempo podendo reduzir a eficiência operacional ou até mesmo paralisar as turbinas e consequentemente a geração de energia, que obviamente pode custar caro, necessitar manutenção, substituição e tempo de inatividade que a depender da planta de geração, pode gerar prejuízos na casa dos milhões de reais.

A temperatura do óleo afeta diretamente as solubilidades de todas as espécies nele dissolvidas. À medida que a temperatura diminui, também diminui a solubilidade do verniz e seus precursores.

É importante observar que o verniz não aparece, ou seja, não é visível no óleo, mas sim é revelado nas vedações e superfícies metálicas em contato com o óleo degradado. Além das impurezas induzidas termicamente, a contaminação cruzada de óleos com aditivos incompatíveis é outro processo que resulta no acúmulo de verniz.

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MAIS INFORMAÇÕES

Detectando o verniz

Como resultado do potencial de dispendioso tempo de inatividade da turbina associado ao envernizamento, é importante que a propensão de um lubrificante para formar depósitos de verniz seja determinada.

Então o primeiro passo para tratar sobre verniz na sua turbina é saber qual a taxa ou fase de propensão para a formação de verniz no seu óleo.

Você já tem esse indicativo?

A maioria dos usuários de turbinas testa seus lubrificantes quanto ao potencial de verniz usando técnicas amplamente adotadas, incluindo a análise de espectrofotometria quantitativa, que a grosso modo consiste em medir o quanto uma substância química absorve a luz através da medição da intensidade de passagem de um feixe de luz entre o óleo e o teste padronizado MPC Análise Colorimétrica de Membrana, ASTM D7843 que mede a presença de verniz, classificando em 4 possíveis faixas de acordo com uma escala de cor “colorimetria”:

Essa escala (MPC), sugere a existência de verniz nos níveis Normal, Cuidado, Alerta e Crítico. Baseado nessa análise será indicado o tratamento mais adequado.

Métodos de teste de verniz proprietários (não padronizados) não são recomendados, pois não são amplamente utilizados e não podem ser prontamente corroborados.

Ambos esses métodos de medição de verniz podem produzir resultados que variam significativamente, dependendo do período durante o qual a amostra de óleo foi “envelhecida”. De fato, períodos mais longos de envelhecimento da amostra produzem valores de MPC mais altos, sugerindo que a degradação dos lubrificantes continua no frasco da amostra.

Por esse motivo, o método do MPC requer preparo correto.

A norma sugere que todas as amostras sejam incubadas em temperatura ambiente por 72 horas após serem aquecidas a 60°C por 24 horas. Esse tempo de envelhecimento bem definido e padronizado forneceu consistência inter laboratorial e melhor repetibilidade.

O MPC se destaca devido sua praticidade, portabilidade, velocidade e facilidade de realização. Não devemos confundir a velocidade da amostra com a leitura da amostra.

Prevenção é a melhor solução contra o verniz

A prevenção é a melhor forma de garantir que o verniz não atinja níveis críticos, evitando paradas inesperadas e altos custos.

Mantenha uma frequência e histórico de inspeção do MPC da sua turbina como ferramentas de controle e mitigação do verniz.

Se o MPC está entre 15 e 29, seu óleo já está em processo de degradação e é necessário você monitorar mais de perto e começar a procurar formas de corrigi-lo ou como dizemos, enquadrá-lo na norma.

MPC de 30 a 40, é considerado anormal, necessitando tratamento mais agressivos de correção do verniz, para prolongar a vida útil e operação da sua turbina, mantendo sua confiabilidade, podendo incluir intervenções mais invasivas e maior tempo de indisponibilidade do ativo, o pior caso possível.

Se o seu MPC indicou acima de 40, o nível de verniz é crítico, necessitando remoção profunda dos depósitos e ações específicas para corrigir o problema.

Bem na linha do que a outra norma a D4378, diz: acima de 20 precisa de atenção e acima de 30 exige correção, sugerindo “técnicas de filtração adequadas”.

Portanto, o teste MPC permite identificar precocemente a degradação do óleo e a formação de subprodutos que poderiam levar ao verniz.

Com os dados do teste, é possível realizar manutenções proativas, como troca de óleo, uso de aditivos ou implementação de sistemas de filtragem especializados para evitar problemas maiores.

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Soluções contra o Verniz

A boa notícia é que independente de qual seja o nível do seu MPC, você pode contar com a TURBIVAP como sua aliada para soluções contra o verniz em turbomáquinas, com reconhecimento e liderança global da empresa RelaDyne, nossa parceira no assunto de mitigação de verniz em turbomáquinas.

Desde uma consultoria para compreensão e boas práticas contra o verniz, até a prevenção ou correção definitiva. Ou seja, em qualquer estágio contra o verniz, nós temos uma solução para você, usando o que há de mais moderno e confiável em processos, serviços e equipamentos de tratamento e prevenção do verniz, 100% conforme as normas internacionais vigentes.

Seja com tecnologia BCA, resina iônica, solubilizadores ou flushing removedor de verniz.

Temos inúmeras soluções customizadas conforme a necessidade do seu equipamento.

Tecnologias validadas e recomendadas por tradicionais fabricantes de turbinas como GE e Siemens, por exemplo.

Se você ainda esta se perguntando: será que realmente preciso me preocupar com o verniz na minha turbina, ou se você pode esperar mais um pouco?

Nossa resposta é a seguinte: o verniz é um problema invisível, mas os danos que ele causa em turbomáquinas são imensos. Portanto, quanto você está arriscando ao ignorá-lo?

Trate o assunto de verniz da sua turbina conforme as normas internacionais de manutenção e confiabilidade de turbomáquinas.

Evite transtornos e custos maiores.

Entre em contato conosco e solicite mais informações sobre o verniz e soluções concretas para livrar-se concretamente dele.

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