Como testar o ponto de inflamação

viscosidade semelhante, o teste do ponto de inflamação sempre foi uma parte padrão da especificação de um lubrificante. E, por causa de seu baixo custo, simplicidade e versatilidade, o teste é popular entre a comunidade de análise de óleo usado também. Mais comumente usado como um teste de passagem rápida/falha para a diluição do combustível, mais aplicações surgiram nos últimos anos., O analista de laboratório pode implantar informações sobre o ponto de inflamação de um óleo usado para resolver problemas como falha térmica, radiação gama, contaminação com solvente, óleos misturados (ou errados) e contaminação anticongelante.

o Que é um Óleo do Ponto de inflamação?

o ponto de inflamação é a temperatura mais baixa a que o vapor acima da amostra de óleo irá inflamar momentaneamente ou piscar quando uma fonte de ignição é passada sobre ele., O ponto de inflamação (tipicamente 225 graus C ou 440 graus F para óleos minerais) é uma indicação dos perigos de segurança de um lubrificante em relação ao fogo e explosão. O ponto de inflamação e o ponto de fogo ligeiramente mais alto são cobertos por ASTM D92 e D93.

no Entanto, o ponto de inflamação não deve ser confundida com a temperatura de auto-ignição (AIT), que é a temperatura (normalmente 360 graus C (650 a 700 graus F para óleos minerais) na qual o vapor de óleo vai entrar em combustão espontaneamente sem uma fonte de ignição., Esta é uma propriedade importante de fluidos hidráulicos resistentes ao fogo em sistemas EHC em turbinas a vapor.

de acordo com a ASTM, que primeiro padronizou o ensaio em 1924, o ponto de inflamação é a temperatura mais baixa a que uma fonte de ignição faz com que os vapores da amostra (lubrificante) se inflamem em condições especificadas. O óleo é dito ter “flashed” quando uma chama aparece e instantaneamente se propaga sobre toda a superfície.o óleo brilha porque uma mistura inflamável resulta quando é aquecida suficientemente, fazendo com que os vapores emergam e se misturem com oxigénio no ar., A temperatura do ponto de inflamação de um óleo corresponde aproximadamente a uma pressão de vapor de 3-5 mm Hg.quando uma pequena chama (fonte de ignição) é aplicada à superfície do Óleo, esta mistura vaporosa queimará momentaneamente e depois extinguir-se-á se a temperatura crítica tiver sido atingida. O aquecimento contínuo do óleo (normalmente 50-75° F acima da temperatura do ponto de inflamação) fará com que o “ponto de fogo” seja atingido. Como o nome indica, o ponto de fogo é a temperatura a que uma chama sustentada resulta (mais de quatro segundos).,originalmente, o ponto de inflamação foi desenvolvido para determinar o risco de incêndio dos combustíveis e óleos armazenados ou transportados. No entanto, combinado com outros testes como viscosidade, Índice de viscosidade e gravidade específica, o ponto de inflamação pode ajudar a revelar tanto a qualidade do petróleo bruto a partir do qual o lubrificante foi derivado quanto a qualidade do processo de refino.,

o ponto de inflamação também pode identificar se o óleo de base era um corte único largo ou estreito ou se representa uma mistura de duas fracções (dois óleos de base de diferentes viscosidades misturados). E, o ponto de inflamação pode dar alguma indicação sobre a volatilidade e o conteúdo dos componentes mais voláteis do óleo de ensaio. O ponto de inflamação não diz nada, no entanto, sobre a volatilidade do petróleo como um todo.ao contrário dos óleos minerais que começam a evaporar muito antes dos seus pontos de inflamação serem atingidos, alguns sintéticos não evaporam até começarem a decompor-se (destilação destrutiva)., Assim, os pontos de inflamação destes sintéticos podem variar muito mais do que os dos óleos minerais de viscosidades similares convencionalmente refinadas.embora existam métodos mais precisos para medir a diluição do combustível (por exemplo, destilação de vapor para gasolina e cromatografia em fase gasosa para combustíveis diesel e gasolina), o ponto de inflamação é muito útil como uma ferramenta de rastreio de passagem/falha que é adequada para a maioria das aplicações de análise de óleos usados. Devido aos pontos de inflamação baixos da maioria dos combustíveis, uma queda súbita da temperatura de inflamação num óleo do cárter pode normalmente ser considerada como uma indicação de diluição., No entanto, existem excepções, especialmente no caso do gasóleo.

porque há muitas vezes alguma sobreposição dos constituintes voláteis de alguns lubrificantes com as extremidades pesadas do combustível, a presença de diluição do combustível pode ser menos distinta. Isto é particularmente verdadeiro quando toda a diluição do combustível é o resultado de explosão, ou seja, o combustível que entra no cárter através da câmara de combustão.nestes casos, apenas as extremidades pesadas podem entrar no óleo com as extremidades leves oxidadas como parte dos gases de escape., No entanto, em caso de fuga de combustível bruto, incluindo injectores de driblagem, a totalidade ou uma percentagem elevada das extremidades leves do combustível pode ser misturada com o óleo do cárter. Outro fator determinante é que as temperaturas do cárter em funcionamento a quente por si só são muitas vezes suficientes para ferver frações de combustível light-end, deixando as extremidades pesadas menos voláteis e mais viscosas misturadas com o óleo e potencialmente indetectáveis com o teste do ponto de inflamação.

diluição do combustível reduz a viscosidade de um lubrificante., No entanto, se a viscometria foi usada sozinha para rastrear o combustível, é possível que pouco ou nenhum desbaste possa ser detectado pelas razões descritas acima.

isto é ainda agravado pelos efeitos muitas vezes interferentes do espessamento viscoso da fuligem( também um produto de blow-by), volatilidade do óleo base (espessamento), e vi improvisador desbaste. É possível que um óleo do cárter possa ser diluído a partir da diluição do combustível (ou não, se as extremidades leves ferverem), diluído a partir de vi Improver sheardown, espessamento a partir da volatilização, e espessamento a partir da carga de fuligem crescente – tudo ao mesmo tempo.,

na superfície isto pode parecer um problema que não é um problema se a viscosidade misturada não está mudando. No entanto, apesar do efeito de viscosidade neutro, as potenciais consequências destrutivas, incluindo a perda de dispersão, proteção anti-vestuário e estabilidade à oxidação, representam um risco grave.o ponto de inflamação pode aumentar a capacidade de um programa de análise de óleo para identificar com segurança níveis anormais de combustível. Mesmo quando utilizado apenas como ensaio de excepção, pode evitar uma conclusão falsa positiva sobre a diluição do combustível a partir de um resultado original de baixa viscosidade.,

Se, por exemplo, a baixa viscosidade foi causada por óleo de maquiagem impróprio (de viscosidade baixa), o flash pode confirmar isso, indicando nenhuma mudança a partir da nova linha de base de óleo. No entanto, a diluição do combustível registaria quase certamente um ponto de inflamação mais baixo a partir do novo óleo de referência. A figura 3 mostra um gráfico que apresenta a relação geral entre o ponto de inflamação e a diluição percentual (combustível bruto).,

porque muitas vezes leva 30 minutos ou mais para obter o ponto de inflamação usando o comum Cleveland Open Cup ou Pensky Marten Closed Cup procedimentos muitos laboratórios preferem o procedimento em Pequena Escala Closed Cup descrito na ASTM D 3828. Neste procedimento (método a) pré – define – se um ponto de inflamação alvo, por exemplo 20-30° C inferior à nova linha de base do óleo (Figura 4), o que corresponde a uma diluição de 1,5-2,0% do combustível.

A Pequena quantidade de óleo utilizada (2 ml) permite que a temperatura alvo seja atingida rapidamente, tipicamente dentro de 1-2 minutos. A ignição é então aplicada para iniciar o flash., Se for obtido um flash, o ensaio falha no óleo, sugerindo a possibilidade de diluição do combustível.no caso de um óleo falhar no ensaio de rastreio do ponto de inflamação, podem então ser prescritos um ou mais ensaios de excepção para confirmar e quantificar a diluição do combustível. Os possíveis ensaios de excepção incluem a cromatografia em fase gasosa e a espectroscopia infravermelha. Assim também, a determinação da temperatura finita do ponto de inflamação pode ser utilizada para estimar a percentagem de diluição do combustível (Figura 3).dependendo da aplicação, para motores diesel, um limite de advertência é normalmente definido em cerca de 1.,Diluição a 5% (flash a cerca de -20° C) e um limite crítico a 3% a 5% de diluição (flash a -40° C a -60° C). Curvas de calibração específicas da aplicação baseadas no protocolo de ensaio real (copo aberto, copo fechado, etc.), marca de óleo de motor / grau, e tipo de combustível, vai melhorar muito a precisão na tradução de uma queda no ponto de inflamação para a diluição percentual de combustível.,

para além da viscosidade e do flash, outros testes de análise de óleo de rotina que possam revelar a diluição do combustível incluem a análise elementar (concentrações aditivas proporcionalmente reduzidas), o teste de mancha de blotter, o teste de fissura, o odor e a estabilidade de oxidação (por exemplo, RBOT e DSC). Também foi relatado que o índice de viscosidade vai mudar drasticamente devido à diluição do combustível.verificou-se que concentrações de Combustível Para Motores Diesel superiores a cinco por cento causaram uma perda prematura de dispersão, conduzindo a depósitos e filtragem., Tal pode ser observado a partir do ensaio de mancha de blotter ou através da definição do rácio a das insolúveis de pentano coagulados em relação às insolúveis de pentano não coagulados (ASTM D 893), por vezes denominado Índice de dispersão. Um número baixo sugere uma dispersão fraca.

outras aplicações para o teste do ponto de inflamação na análise do óleo usado

não é comum para laboratórios utilizar o teste do ponto de inflamação em aplicações fora da análise do óleo do motor usado., No entanto, dependendo da aplicação da máquina, do ambiente de funcionamento, do potencial de contaminação e das condições de tensão, um teste de ponto de inflamação pode fornecer a indicação mais precoce de determinadas condições de avaria e de causa da raiz.por conseguinte, deve considerar-se a sua utilização na definição de slatos de ensaio de rotina para todos os programas de análise de óleos usados. E, definitivamente deve estar entre vários testes estratégicos de exceção usados para confirmar e diagnosticar condições ocasionais não-conformes marcadas por testes de rotina, tais como viscosidade e espectroscopia infravermelha., Abaixo está uma lista de aplicações para o teste do ponto de inflamação que não a diluição do combustível:

Cracking de Óleo Base

ocasionalmente, temperaturas muito altas e localizadas podem levar à clivagem e evolução do gás dentro do óleo, baixando o ponto de inflamação. Isto pode ocorrer a partir das altas temperaturas de flash (Não confundir com ponto de flash) de filmes de compressão altamente carregados nos contatos de rolamento de certos rolamentos e unidades de engrenagem. Também pode ocorrer onde as temperaturas da superfície da máquina são extremamente quentes devido à proximidade de vapor ou fornos.,

A aplicação incorrecta de aquecedores de tanque de alta densidade de água também pode causar cracking térmico. E, arejamento de sistemas hidráulicos geralmente sujeita o fluido a temperaturas adiabáticas extremamente altas quando bolhas de ar são subitamente pressurizadas (pode também ocorrer em compressores e zonas de carga de rolamentos). Em sistemas hidráulicos, a condição é referida como micro-dieseling quando as temperaturas dentro das bolhas de ar comprimido são altas o suficiente para auto-ignição.,

independentemente da fonte de calor, se as temperaturas do óleo localizadas forem permitidas exceder 550° C há risco real de craqueamento (dependendo do tipo de óleo e outras condições operacionais). O craqueamento pode levar à formação de multas de carbono (coque) e voláteis de baixo ponto de ebulição dentro do óleo que reduzem a temperatura do ponto de inflamação. Além disso, a exposição à radiação gama, como no caso do tratamento Hidráulico de combustível em uma usina nuclear, pode causar a evolução do gás e ponto de inflamação mais baixo.,

contaminação

porque o ponto de inflamação é sensível aos constituintes do ponto de ebulição baixo dentro do Óleo uma mudança no ponto de inflamação (para cima ou para baixo) pode indicar a presença de um hóspede não convidado, ou seja, um contaminante. Além de combustível diesel e gasolina, outros contaminantes comuns de baixo ponto de ebulição incluem gás natural (motores a gás e compressores) e solventes.pode encontrar-se contaminação com solvente quando, por exemplo, uma caixa de velocidades é limpa com NAFTA, querosene ou outro produto de limpeza inflamável. Alguns contaminantes são conhecidos por elevar o ponto de inflamação., Isto pode ocorrer a partir de um alto nível de contaminação da água no óleo, uma interferência comum no teste do ponto de inflamação. A contaminação da água também pode dar um flash falso baixo, particularmente em certos sistemas Mini-flash que usam a mudança na pressão para detectar flash.

a ebulição da água pode dar um falso positivo no combustível, por exemplo. A água também pode apagar a chama nos casos em que uma chama piloto de gás é usada. Uma solução para lidar com a água é adicionar partículas de sulfatos de cálcio ou carbonato de cálcio antes de realizar o flash. Centrifugação é mais uma solução., Também foi relatado que a poeira de carvão e glicol (anticongelante) podem sintetizar componentes de óleo volátil resultando em um up-tick no ponto de inflamação.os pontos de inflamação dos óleos minerais refinados convencionalmente podem variar entre 165 ° C para um óleo de viscosidade ISO 22 e 260° C para um óleo de viscosidade ISO 1000. Os pontos de Flash também variam um pouco dentro dos graus de viscosidade, como influenciado pelo tipo de petróleo bruto e processo de refinação.,como mencionado anteriormente, os lubrificantes sintéticos apresentam normalmente pontos de inflamação mais elevados do que os seus homólogos do óleo mineral. Portanto, às vezes é possível detectar um óleo errado ou misturado com o uso de testes de ponto de inflamação. No entanto, do ponto de vista prático, outros testes de rotina, tais como espectroscopia infravermelha, bronzeado, viscosidade e cor são mais eficazes em alertar os usuários para lubrificantes errados ou misturados. Nestes casos, o teste de ponto de inflamação serve melhor em um papel de confirmação.,um lubrificante submetido a altas temperaturas de funcionamento durante um longo período de tempo pode perder uma parte considerável das suas extremidades de luz por evaporação. Alguns lubrificantes, por causa do refino de óleo base e misturas de “sino-mudo”, (uma alta viscosidade misturada com uma baixa viscosidade para produzir uma viscosidade média misturada) são mais suscetíveis à volatilização do que outros.além disso, é possível que o uso de rotina de desidratadores de vácuo a altas temperaturas de entrada possa causar a evaporação de certos aditivos e frações de óleo base de ponto de baixa ebulição.,para garantir resultados precisos dos pontos de inflamação, é importante que seja apresentada ao Instrumento uma amostra representativa. Por várias razões, isto é mais fácil de dizer do que de fazer. Vale a pena notar que as precauções aqui são igualmente verdadeiras para qualquer teste (FTIR, cromatografia em fase gasosa, etc.) usado para medir contaminantes de baixo ponto de ebulição, como combustível.muitos combustíveis, por exemplo, evaporarão do óleo ao longo do tempo se a amostra não for devidamente selada., E, fracções leves de combustível podem literalmente difamar através das paredes de certos recipientes de amostra, tais como os feitos de polietileno e polipropileno. Nesses casos, são preferidas garrafas de plástico e vidro para animais de estimação.pode também haver perda de fracções de combustível leve quando são utilizadas bombas de recolha de amostras de vácuo para extrair óleos de motor a quente de estantes. O vácuo gerado não só extrai o óleo, mas pode reduzir drasticamente o ponto de ebulição do combustível, levando à sua evaporação., Por esta e outras razões importantes, o local de amostragem preferido para os óleos do cárter encontra-se na linha de pressão entre a bomba e o filtro, utilizando um procedimento de amostragem aceitável para zonas vivas.o laboratório deve também ter precaução. As amostras não devem ser deixadas desapertadas, submetidas a vácuo ou aquecidas antes do ensaio do ponto de inflamação ou de qualquer ensaio de diluição do combustível. Existem muitos procedimentos e diretrizes detalhados incluídos nas normas ASTM flash point que devem ser observados para garantir a qualidade e precisão do teste.,ensaios standarizados de pontos de inflamação para lubrificantes

a fim de garantir a precisão e a qualidade, é melhor seguir procedimentos padronizados de pontos de inflamação e configurações de instrumentos. Existem muitos testes diferentes publicados por autoridades de normas como ISO, ASTM e IP. No entanto, apenas três são comumente usados para lubrificantes e fluidos hidráulicos. E, devido às diferenças nestes procedimentos, uma temperatura de ponto de inflamação deve ser sempre citada especificamente para o procedimento utilizado., Uma breve descrição dos três ponto de inflamação procedimentos seguintes (ver também Figura 6):

Cleveland Open Cup (CDC)

Este procedimento de teste utiliza abrir um recipiente de metal, que é preenchido com a amostra de óleo. O óleo é então aquecido a uma velocidade prescrita e periodicamente uma pequena chama-piloto (ignição) é passada sobre a sua superfície. Isto continua até aparecer um flash.

A temperatura do óleo é então registrado como seu ponto de inflamação., O procedimento é o mais utilizado para apresentar as propriedades físicas e químicas de um novo lubrificante. No laboratório de análise de óleo usado, no entanto, o procedimento pode exigir mais óleo do que normalmente disponível e um tempo de teste excessivamente longo.

E, para a diluição do combustível, o limite inferior de sensibilidade pode ser inadequado porque, estando aberto, não retém os vapores o tempo suficiente para obter um flash.com este ensaio, a amostra é confinada num recipiente fechado no qual a chama-piloto é introduzida periodicamente., Além disso, o lubrificante é agitado durante o período de aquecimento e regista-se a temperatura mais baixa à qual aparece um flash.

tal como no método COC, é necessária uma quantidade considerável de fluido e tempo para realizar o ensaio. No entanto, os instrumentos totalmente automatizados estão disponíveis a partir de vários fornecedores. Na medição da diluição do combustível, uma vantagem que a Pensky-Marten tem em relação ao método COC é a melhoria da sensibilidade às concentrações mais baixas da diluição do combustível (Figura 7).,

Testador fechado de pequena escala

Este testador de ponto de inflamação de pequena escala usa vários nomes (por exemplo, mini-flash) e é talvez o mais adaptável para a análise de óleo usado de rotina. Embora tanto o Pensky-Marten como o COC possam ser utilizados como testador de passagem/falha, este procedimento realiza o teste de triagem (método a) com apenas 2 ml de fluido em apenas 1-2 minutos.

O ponto de inflamação finito também pode ser obtido (Método B), mas mais fluido e tempo são necessários., É igualmente de salientar que tanto a repetibilidade como a reprodutibilidade deste procedimento são claramente melhores do que os dois testes anteriores (Figura 8). Muitos laboratórios de análise de óleo usados de alta produção usam este procedimento com amostragem automática no modo de passagem/falha na triagem para a diluição do combustível.

conclusões

o ponto de inflamação suportou o teste do tempo. Em muitas aplicações da análise do óleo usado, o teste do ponto de inflamação continua a ser o método de escolha na detecção de certos contaminantes e Condições lubrificantes não conformes., Em outros casos, o ponto de inflamação serve como uma ferramenta de diagnóstico confiável ou teste de confirmação quando uma condição suspeita já foi sinalizada. E, como quase tudo no mundo da análise de óleo, o sucesso na utilização do ponto de inflamação depende da adesão cuidadosa a coisas como manuseio de amostras e protocolo de teste.

Reference
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