Van Meeuwen Lubrication
Water in olie: een onderschat risico
Water in olie: een onderschat risico
Bij smering denken we vaak aan vaste deeltjesverontreiniging. Niet vreemd, want één verbeterde ISO-reinheidsklasse kan de levensduur van gevoelige componenten met 10–30% verlengen. Maar in veel toepassingen is water een nog grotere bedreiging. Het tast niet alleen onderdelen aan, maar ook de olie zelf. In dit artikel lees je hoe water in olie voorkomt, welke schade het veroorzaakt, hoe je het meet en wat je eraan kunt doen.
De drie fasen van water in olie
1. Opgelost water
De eerste toestand, bekend als opgelost water, wordt gekenmerkt door individuele watermoleculen die door de olie verspreid zijn. Opgelost water in een smeerolie is vergelijkbaar met vocht in de lucht op een vochtige dag: we weten dat het water er is, maar omdat het molecuul voor molecuul verspreid is, is het te klein om te zien.
Om deze reden kan een olie een aanzienlijke concentratie opgelost water bevatten zonder dat dit zichtbaar is. De meeste industriële oliën, zoals hydraulische vloeistoffen, turbineoliën, enz., kunnen wel 200 tot 600 ppm water (0,02 tot 0,06 procent) in opgeloste toestand bevatten, afhankelijk van de temperatuur en leeftijd van de olie. Oude oliën kunnen drie tot vier keer meer water in opgeloste toestand bevatten dan nieuwe olie.
2. Geëmulgeerd water
Zodra de hoeveelheid water de maximale oplosbaarheid heeft overschreden, is de olie verzadigd. Op dat moment zweeft het water in de olie in microscopisch kleine druppeltjes, een zogenaamde emulsie. Dit is vergelijkbaar met de vorming van mist op een koele lentedag. In dit geval overschrijdt de hoeveelheid vocht in de lucht het verzadigingspunt, wat resulteert in een suspensie van kleine druppeltjes vocht, ofwel mist. In smeerolie wordt deze “mist” vaak aangeduid als waas, waarbij de olie troebel of wazig wordt genoemd.
3. Vrij water
De toevoeging van meer water aan een geëmulgeerd olie/watermengsel leidt tot een scheiding van de twee fasen, waardoor een laag vrij water en vrije en/of geëmulgeerde olie ontstaat. Dit is vergelijkbaar met regen die valt wanneer de hoeveelheid vocht in de lucht te hoog wordt. Bij minerale oliën en PAO-synthetische oliën met een soortelijk gewicht van minder dan 1,0 bevindt deze laag vrij water zich op de bodem van oliereservoirs.
De gevolgen van waterverontreiniging
In een smeersysteem zijn de twee meest schadelijke fasen vrij en geëmulgeerd water. In glijlagers bijvoorbeeld kan de onsamendrukbaarheid van water ten opzichte van olie leiden tot verlies van de hydrodynamische smeerfilm, wat op zijn beurt leidt tot overmatige slijtage. Slechts één procent water in olie kan de levensduur van een glijlager met maar liefst 90 procent verkorten.
Geëmulgeerd en vrij water kunnen in een reactie met zuurstof zorgen voor corrosie (roest) op machine onderdelen. Omdat de effecten van vrij en geëmulgeerd water schadelijker zijn dan opgelost water, is een algemene vuistregel om ervoor te zorgen dat het vochtgehalte ruim onder het verzadigingspunt blijft. Voor de meeste minerale oliën betekent dit 100 tot 300 ppm of minder, afhankelijk van het olietype en de temperatuur.
Zelfs op deze niveaus kan echter nog aanzienlijke schade ontstaan. Over het algemeen bestaat er niet zoiets als te weinig water en moeten alle redelijke inspanningen worden geleverd om de waterverontreiniging zo laag mogelijk te houden.
De effecten van water op een smeermiddel
Water heeft niet alleen een direct schadelijk effect op machineonderdelen, maar speelt ook een directe rol bij de veroudering van smeeroliën. De aanwezigheid van water in een smeerolie kan de oxidatiesnelheid vertienvoudigen, wat resulteert in vroegtijdige veroudering van de olie, met name bij de aanwezigheid van katalytische metalen zoals koper, lood en tin.
Bovendien is bekend dat bepaalde soorten synthetische oliën reageren met water, wat resulteert in vernietiging van de basisolie en de vorming van zuren (Hydrolyse).
Niet alleen de basisolie kan worden aangetast door vochtverontreiniging. Bepaalde additieven, zoals zwavelhoudende AW- en EP-additieven en fenolische antioxidanten, hydrolyseren gemakkelijk door water, wat resulteert in zowel additief depletie als de vorming van zure bijproducten.
Deze zure bijproducten kunnen vervolgens corrosieve slijtage veroorzaken, met name in componenten die zachte metalen bevatten, zoals Babbitt dat wordt gebruikt in glijlagers en bronzen en messing componenten. Andere additieven, zoals demulgatoren, dispergeermiddelen, detergenten en roestwerende middelen, kunnen door overmatig vocht worden weggespoeld. Dit resulteert in sludge- en sedimentvorming, verstopping van filters en een slecht waterafscheidend vermogen van de olie en water.
Watergehalte meten
Om het vochtgehalte te controleren, moeten we eerst de aanwezigheid ervan kunnen detecteren. Visueel kan de eerdergenoemde “waas” of troebelheid van een oliemonster al een belangrijke aanwijzing zijn voor de aanwezigheid van vocht in de olie.
Hierbij kunnen de 3-D kijkglazen, oliepeilglazen of drainbowls op de oliereservoirs een belangrijke inspectie-tool zijn.
Daarnaast is het mogelijk om het vochtgehalte van een smeerolie onsite te bepalen, via een relatieve vochtigheidssensor. Een dergelijke sensor meet de relatieve vochtigheid (%RV).
Zoals eerder verteld, geeft de relatieve vochtigheid (RV) aan of de olie het verzadigingspunt al heeft bereikt. Bij volledige verzadiging van de olie geeft een dergelijke sensor de maximale waarde van 100% aan. Het is dan niet duidelijk in hoe verre er al sprake is van een geemulgeerde toestand of zelfs vrij water. Hoewel het wiskundig mogelijk is om een ppm-waarde af te leiden uit de relatieve vochtigheid (RV) ten opzichte van de verzadigingscurve voor de olie bij een bekende temperatuur, is de gedachte achter dit type sensor om proactief vroegtijdig te waarschuwen voor dreigende problemen en om screening mogelijk te maken voordat een monster naar een commercieel laboratorium wordt gestuurd.
De meest nauwkeurige methode voor het bepalen van de hoeveelheid vrij, geëmulgeerd en opgelost water in een smeerolie is de Karl Fischer titratie analyse methode. Bij correct gebruik kan de Karl Fischer-test watergehaltes vanaf circa 10 ppm of 0,001% kwantificeren en is deze methode de beste keuze wanneer nauwkeurigere waterconcentraties bekend moeten zijn.
Water leidt tot smeermiddelafbraak
Welke methode je ook gebruikt om het vochtgehalte in het smeermiddel te bepalen, één ding is zeker: water is een belangrijke oorzaak van smeermiddelafbraak, componentfalen en een verminderde betrouwbaarheid van machines.
Zoals bij alle verontreinigingen is het belangrijk om niet alleen de aanwezigheid ervan te herkennen, maar ook maatregelen te nemen om de bron van waterinfiltratie te beheersen of te elimineren.
Indien mogelijk moet het vochtgehalte in een smeermiddel in alle apparatuur minimaal onder de verzadigingsgrens worden gehouden, waarbij er alles aan moet worden gedaan om het vochtgehalte zo laag mogelijk te houden.
Preventief kan soms worden gekozen voor hygroscopische beluchtingsfilters of het verbeteren van afdichtingen. Correctief kan worden bijgestuurd door toepassing van vocht absorberende filterelementen, cenrtifugaalseparatoren of vacuüm ontvochtigers (vacuüm purifiers). Het verlagen van het vochtgehalte in het smeermiddel bij alle soorten equipment kan de levensduur van het smeermiddel en de machine aanzienlijk verlengen.
Meer informatie?
Water is een van de meest schadelijke verontreinigingen in smeerolie. Het veroorzaakt slijtage, corrosie en versnelde olieveroudering, vaak zonder directe zichtbare signalen. Door tijdig te meten en gericht maatregelen te nemen, kun je zowel olie als machines veel langer betrouwbaar laten functioneren. Van Meeuwen Lubrication ondersteunt je graag met analyses, oplossingen voor vochtbeheersing en advies op maat zodat jouw installaties optimaal blijven presteren.
