IN THE FIELD
Maintenance Magazine 147 – maart 2020
Hoe houdt u uw machines vrij van varnish?
Varnish laat zich zien als zwarte afzettingen op mechanische afdichtingen, als gouden, klevende films op kleppen, als rubberachtige bruine accumulaties op filters … (Foto: Testoil)
Turbines zijn componenten waar varnish wel eens durft toe te slaan. (Foto: iStock)
Wanneer de detectie vroeg genoeg gebeurt, hoeven machines niet stilgelegd worden om alle olie te vervangen. Dan kunnen er filtertechnieken op toegepast worden. (Foto: iStock)
Wie er al problemen mee gehad heeft doet er goed aan om een strategie van nauwkeurige olieanalyses op het getouw te zetten. (Foto: iStock)
Machines moeten steeds sneller kunnen opereren maar tegelijkertijd ook minder plaats innemen. Dat maakt dat het smeermiddel de laatste jaren onder meer druk en belasting is komen te staan. Een van de zaken die dan kunnen optreden is het zogenaamde varnish-effect. Uw olie gaat degraderen en er manifesteert zich een zachte aanslag of zelfs een zwart gesinterde laag op allerlei componenten. Maar hoe is die daar gekomen en hoe laat u uw machines weer gesmeerd lopen?
Door Valérie Couplez
Varnish wordt omschreven als een geoxideerd of gecarboniseerd adhesief materiaal dat de interne oppervlakken van een motor bedekt. Naarmate de tijd vordert zal varnish verder evolueren tot het een consistente stof is geworden. Er kunnen verschillende oorzaken aan ten grondslag liggen.
Oorzaken van varnish
Een eerste heeft te maken met de luchtinvoer. Wanneer er lucht in de motor geraakt, kan dit een degradatie in de olie teweeg brengen. Veroudering en contaminatie met water maken dat de oppervlaktespanning vermindert en luchtbellen gevangen raken. Wanneer deze groot genoeg worden, hebben ze een neiging tot condenseren en gaan ze zich vastkleven aan oppervlakken. In het begin hebben deze roetachtige componenten veel weg van rubber, maar naarmate ze thermisch verouderen worden het harde enamel films. Oxidatie is een tweede oorzaak. Wanneer olie oxideert vormen zich immers verschillende stoffen, waaronder zuren. De primaire producten vormen polymeren en andere condensatiestoffen met een hoog moleculair gewicht. De viscositeit zal echter toenemen en de geoxideerde componenten in suspensie worden stilaan ondoordringbaar. Het is op dit moment dat varnish ontstaat. Een derde mogelijkheid is door het carboniseren van olie. Door de hoge frictie tussen twee contactoppervlakken en een gebrek aan adequate smering of te hoge belasting, kunnen er hot spots ontstaan. Hieruit ontstaat er slurrie en roetachtig afval. Deze deeltjes zetten zich vast op de oppervlakken van motoren: varnish dus.
Mogelijke gevolgen van varnish
Dat varnish vandaag meer voorkomt, heeft alles te maken met de hogere druk die op het smeermiddel wordt geplaatst door steeds snellere en tegelijk steeds compactere machines. Dat het zoveel schade aanricht komt omdat het niet snel geïdentificeerd wordt. Het varnish-effect veroorzaakt vaak een aanzienlijke temperatuurstijging, waarbij zelfs carbonisatie van de olie kan gebeuren. Deze gecarboniseerde partikels zijn heel hard en kunnen belangrijke slijtage in het systeem veroorzaken. Varnish brengt ook een sneeuwbaleffect op gang: het smeermiddel zelf gaat verder degraderen met alle gevolgen van dien: overmatige slijtage, vermindering van het koelend vermogen, verstopping van filters, vastlopen van componenten …
Varnish brengt een sneeuwbaleffect op gang: het smeermiddel zelf gaat verder degraderen met alle gevolgen van dien
Hoe varnish detecteren?
Varnish laat zich zien als zwarte afzettingen op mechanische afdichtingen, als gouden, klevende films op kleppen, als rubberachtige bruine accumulaties op filters, als steenkoolachtige partikels op lagers … In de meeste gevallen is de degradatie van de olie dan wel al vergevorderd dat een volledige doorspoeling van het systeem zich opdringt. Om het vroeger op het spoor te komen, zullen standaardolietesten niet volstaan. Een verhoging van het zuurgetal is bijvoorbeeld een indicator, maar die laat zich pas in een later stadium opmerken. Wie er al problemen mee gehad heeft doet er goed aan om een strategie van nauwkeurige olieanalyses op het getouw te zetten, met ononderbroken intervallen en representatieve samples genomen met het juiste materiaal. Zo kan u anomalieën ontdekken die wijzen op de aanwezigheid van varnish. Er bestaan verschillende testmethodes, zoals QSA (risico op varnish), ultracentrifuge (bezinken varnish), Fourier transform infrarood spectroscopie (checken op oxidatie en thermische degradatie) of MPC (membrane patch colorimetry) die een indicatie geven van hoe vergevorderd varnish al is. Controleer op de aanwezigheid van fenolen en anti-oxidanten. Van zodra die op 20 à 30% van het vooropgestelde niveau zijn, zal het potentieel op varnish enorm toenemen.
Hoe varnish vermijden?
Om de autodegradatie in smeermiddelen tegen te gaan, kan men een aantal maatregelen proberen nemen. In eerste instantie zal men vonkontladingen zoveel mogelijk moeten verhinderen. Die kunnen ontstaan door de opbouw van statische elektriciteit in de olie en in de filters. Bijvoorbeeld door de snelheid waarmee de olie door de filters gaat te verminderen of door de installatie van extra kleppen. Daarnaast kan men alternatieve filtertechnieken onderzoeken die minder risico meebrengen op statische ladingen. In tweede instantie waakt u er best over dat het smeermiddel op temperatuur en in beweging blijft. Ten derde moet het gehalte aan oplosbare contaminanten zo laag mogelijk worden om de vorming van varnish tegen te gaan. Een aantal filtertechnieken daarvoor worden hieronder besproken.
Varnish in de olie. Wat nu?
Wanneer de detectie vroeg genoeg gebeurt, hoeven machines niet stilgelegd te worden om alle olie te vervangen. Dan kunnen er filtertechnieken op toegepast worden om varnish en andere contaminanten eruit te krijgen. Een van de eerste methodes die werd toegepast is elektrostatische scheiding. Geladen contaminanten die van nature polair zijn kunnen zo uit de olie gehaald worden, waardoor positieve en negatieve polen ontstaan. Dit zal het systeem reinigen tot er geen varnish meer aanwezig is. Het nadeel is de hoge investerings- en proceskosten en de lage capaciteit. Daarnaast bestaan er absorptiesystemen die hogere debieten aankunnen. Dergelijke systemen kunnen partikels, vochtigheid en varnish in één beweging verwijderen. Adsorptie is een derde mogelijkheid, meestal op basis van ionenuitwisseling, een uiterst efficiënt proces.
Te veel degradatie. Wat nu?
Wanneer filtertechnieken geen soelaas meer brengen, zit er niks anders op dan de olie uit de machines te halen of een chemische reiniging toe te passen. Het nadeel is dat het vaak betekent dat het systeem moet stilgelegd worden. Chemische stoffen worden door het systeem gejaagd om de contaminatie zachter te maken en door zeer fijne filters te spoelen. Dit kan enkele uren tot enkele dagen in beslag nemen, afhankelijk van de hoeveelheid varnish aanwezig in het systeem. Het systeem moet opnieuw gespoeld worden totdat alle contaminanten verwijderd zijn, zo niet zal het nieuwe smeermiddel binnen de kortste keren weer tekenen van varnish vertonen.
