Ogni sistema idraulico è caratterizzato da un fluido che circola tra i vari componenti (pompe, valvole e attuatori) trasmettendo potenza all’interno dell’impianto. Oltre alla funzione primaria di trasporto dell’energia meccanica, il fluido ha anche altre funzionalità aggiuntive:
- lubrifica le superfici a contatto e in movimento
- protegge i componenti dalla corrosione meccanica
- trasferisce calore e raffredda il sistema
- pulisce il sistema trasferendo agenti contaminanti e particelle di usura ai filtri
I fluidi idraulici trovano uso in svariate applicazioni sia mobili sia stazionarie, tra cui escavatori, elevatori, trasmissioni idrostatiche, trattori e numerosi impianti industriali.
I fluidi impiegati in oleodinamica sono:
- Acqua
- Oli minerali
- Emulsioni acqua-olio
- Fluidi sintetici
- Fluidi ecologici
Generalmente oggi nella maggior parte delle applicazioni oleodinamiche si utilizzano oli minerali o, per quei settori che necessitano di fluidi idraulici non infiammabili, le emulsioni acqua-olio.
Classificazione degli oli idraulici
L’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) ha stabilito con la norma ISO 6743-4 la classificazione dettagliata dei fluidi della famiglia H (sistemi idraulici) appartenenti alla classe L (lubrificanti, fluidi idraulici e prodotti similari).
Il sistema di classificazione ISO 6743-4 può essere applicato in generale alle tre classi principali di fluidi idraulici:
- Fluidi oleodinamici minerali (cioè a base di petrolio)
- Fluidi oleodinamici resistenti al fuoco
- Fluidi oleodinamici biodegradabili
Fluidi oleodinamici minerali
Come anticipato nei paragrafi precedenti, la classe più numerosa di fluidi idraulici è composta da oli a base di idrocarburi raffinati, cioè di petrolio. Il petrolio rappresenta una base molto funzionale per i fluidi industriali: una volta raffinato (HH) viene formulato con vari additivi per prevenire la ruggine, l’ossidazione, la formazione di schiuma e l’usura.
Di seguito è riportato un elenco delle classificazioni più comuni degli oli idraulici minerali e le rispettive descrizioni:
- ISO - L - HH - oli minerali base, senza inibitori di corrosione
- ISO - L - HL - oli minerali raffinati con proprietà antiossidanti e antiruggine
- ISO - L - HM - oli con additivi per aumentare la resistenza all’usura
- ISO - L - HR - oli ad elevato indice di viscosità
- ISO - L - HV - ad elevato indice di viscosità per costruzioni e marina
- ISO - L - HG - si ottengono dagli HM mediante l’aggiunta di additivi che riducono l’effetto stick-slip
Gli oli maggiormente utilizzati sono gli HM.
Fluidi oleodinamici resistenti alle fiamme
Esistono diversi tipi di fluidi resistenti alle fiamme e sono generalmente classificati come segue:
- ISO - L - HFAE - Emulsione, olio-in-acqua (di solito >80% di contenuto d’acqua)
- ISO - L - HFAS - combinazioni chimiche in acqua (di solito >80% di contenuto d’acqua)
- ISO - L - HFB - emulsione acqua-in-olio (di solito >40% di acqua)
- ISO - L - HFC - Soluzioni di glicole o glicole acquoso (di solito >35% di contenuto d’acqua)
- ISO - L - HFDR - fluidi sintetici che non contengono acqua e composti da esteri fosforici
- ISO - L - HFDS - Idrocarburi clorurati (senza acqua)
- ISO - L - HFDT - Miscele HFDR/HFDS
- ISO - L - HFDU - Fluidi sintetici che non contengono acqua e di altra composizione
Fluidi oleodinamici biodegradabili
Ci sono infine fluidi sviluppati in anni recenti per applicazioni in cui è richiesta la compatibilità ambientale, che si suddividono in:
- ISO - L - HETG (Trigliceridi - oli vegetali)
- ISO - L - HEPG (poliglicoli)
- ISO - L - HEES (esteri sintetici)
- ISO - L - HEPR (Polialfaolefina e relativi idrocarburi)
L’importanza della selezione di componenti compatibili con il fluido idraulico
I sistemi idraulici sono il cuore di molti settori e di numerosi macchinari, sia mobili sia stazionari, che operano spesso in condizioni climatiche ed operative estreme, pertanto il fluido idraulico è essenziale per garantire le corretta funzionalità dell’impianto nel tempo, così come è essenziale selezionare il sistema di filtrazione adatto alle caratteristiche dell’olio utilizzato, in modo da assicurare una perfetta compatibilità dei materiali.
Il materiale corretto permette infatti di prevenire eventuali fenomeni di corrosione e di prolungare la longevità dei componenti del sistema.
Una prima indicazione di compatibilità è inoltre sempre specificata sulla pagina introduttiva di ciascuna serie del catalogo, in modo che i clienti possano valutare anche in autonomia la compatibilità con l’olio in uso.
Caratteristiche fondamentali degli oli idraulici
L’olio idraulico è il mezzo di trasporto dell’energia in un impianto oleodinamico. Oltre la funzione primaria di trasporto dell’energia meccanica, il fluido idraulico ha anche la proprietà di proteggere, lubrificare e raffreddare i componenti con i quali viene in contatto. Caratteristica fondamentale degli oli idraulici è la viscosità che indica la capacità di scorrimento del lubrificante su una determinata superficie.
In particolare, essi si caratterizzano per la stabilità anche ad alte temperature che previene la formazione di depositi. L’adeguato utilizzo di additivi consente di avere proprietà anti-corrosive con prestazioni antischiuma.
Le caratteristiche più importanti da tenere in considerazione per scegliere il corretto olio idraulico sono l’indice di viscosità, gli additivi presenti, il punto di scorrimento e il punto di infiammabilità.
- L’indice di viscosità descrive la variazione della viscosità in base alla temperatura: in generale infatti gli oli idraulici diventano più fluidi al crescere della temperatura.
- Il punto di scorrimento, pour point, è la temperatura minima alla quale l’olio idraulico può ancora fluire mentre viene raffreddato. Sotto tale temperatura l’olio perde la sua funzione di protezione e di lubrificazione degli ingranaggi.
- Il punto di infiammabilità è la temperatura minima alla quale i vapori prodotti dall’olio idraulico possono infiammarsi in presenza di una scintilla o di calore eccessivo.
La viscosità dei fluidi idraulici è la misura della resistenza allo scorrimento, ossia della resistenza opposta dalle particelle di fluido al reciproco scorrimento. Tanto maggiore è l’indice di viscosità, tanto minore è la dipendenza della viscosità dalla temperatura.
Classificazione della contaminazione dell'olio idraulico
La classificazione della contaminazione dell'olio idraulico è una metodologia utile che aiuta a definire la quantità di contaminanti nei fluidi: fornisce un dato di sintesi e permette di valutare la pulizia dell’olio e di sapere, quindi, se l'impianto è a rischio guasto. Ogni macchina in cui la trasmissione della forza, la lubrificazione o la combustione avviene tramite l’azione dell’olio è dipendente dalle condizioni dell’olio stesso.
Un primo metodo di classificazione di particelle, il più diffuso, fa riferimento alla "vecchia" ISO 4406:1991, una normativa nata per i fluidi idraulici e ben presto applicata a tutti settori dell'industria. L'attuale metodo per la classificazione dell'olio idraulico attraverso la codifica del livello di contaminazione da particelle solide è indicato dall'Organizzazione internazionale per la standardizzazione, anche più conosciuta con il suo acronimo, ISO.
Un secondo metodo di codifica del livello di contaminazione è basato sul numero di particelle per unità di volume suddivise in classi dimensionali. Il NAS 1638, acronimo di National Aerospace Standard, è una norma concepita nel 1960 per controllare la contaminazione dei componenti usati nei sistemi idraulici aeronautici ed è diventato lo standard per la National Aerospace nel 1964. Per determinare la classe di contaminazione viene rilevato il numero di particelle presenti in 100 ml di liquidi per ognuna delle 5 classi di dimensione delle particelle.
Come le norme ISO 4406 e NAS 1638, anche la normativa SAE AS 4059 descrive la classificazione dell'olio idraulico in termini di concentrazione di particelle nei fluidi. Le procedure di analisi sono le stesse delle altre due norme. Le classi di purezza della norma SAE si basano sulla grandezza delle particelle, la quantità nonché la ripartizione delle grandezze delle particelle.
In conclusione, in un impianto oleodinamico è importante che vengano stabilite le classi di contaminazione “target” del fluido idraulico che una volta raggiunte richiederanno un intervento di pulizia.
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