Negli ultimi anni, l'evoluzione degli oli base ha portato a formulazioni termicamente più stabili e chimicamente più pure. Mentre in passato il deterioramento degli oli di lubrificazione e degli oli idraulici comportava prevalentemente la formazione di morchie carboniose, oggi si possono rilevare dei precursori, spesso sotto forma di sostanze gelatinose che causano depositi di colore marrone sulle parti più fredde del sistema.
Perché i depositi di morchie sono un problema?
I prodotti di degrado dell'olio nei sistemi idraulici e di lubrificazione possono causare malfunzionamenti e un aumento delle temperature dei cuscinetti. Di conseguenza, si verificano tempi di inattività non programmati e costi elevati. Questi prodotti si accumulano in diversi punti del sistema, causando un incremento dell'usura e, nei casi più gravi, un guasto totale.
Il termine "varnish" si riferisce a depositi sottili, duri, lucidi e insolubili nell'olio di residui organici. Si tratta di un prodotto di degrado dell'olio che si manifesta in forme differenti. Il varnish può talvolta essere simile a un rivestimento di vernice sulle pareti del serbatoio e delle tubazioni, mentre altre volte può anche apparire sotto forma di fango che aderisce alle basi dei serbatoi, alle valvole e alle pompe.
Valvole, cilindri e cuscinetti sono particolarmente vulnerabili a questo problema. Le conseguenze includono forze di comando delle valvole più elevate, valvole di ritegno con perdite, usura dei sigilli sui cilindri e aumento delle temperature nei cuscinetti per turbina.
Cause della formazione di morchie nell'olio idraulico
La causa principale della formazione di varnish è l'ossidazione, ovvero la reazione tra l'olio e l'ossigeno nell'aria. Questo processo porta alla formazione di prodotti di degrado dell'olio. Anche i contaminanti nell'olio causano la formazione di prodotti di degrado dell'olio. Che si tratti di solidi, liquidi o gas, i contaminanti reagiscono con l'olio o fungono da catalizzatore. Le temperature e la pressione elevate nel sistema accelerano i processi di degrado. In caso di oli a bassa viscosità, le scariche elettrostatiche (o le temperature elevate causate dalle scariche) possono causare il cracking dell'olio o degli additivi nell'olio. Inoltre, le scariche elettrostatiche accelerano il degrado dell'olio provocandone il cracking. I prodotti risultanti reagiscono chimicamente per formare molecole più grandi.
In generale, i nuovi oli nel Gruppo API II o III sono più resistenti al degrado rispetto ai vecchi oli del Gruppo API I. Questi nuovi oli resistenti al degrado sono molto non polari, mentre il varnish che si accumula è molto polare. Mentre è vero che i vecchi oli nel Gruppo API I degradano più rapidamente, essi non manifestano un grado di polarità a causa dei contaminanti chimici nell'olio (ad es. causati da zolfo o composti aromatici).
Effetti dei depositi di morchie
I depositi di varnish si accumulano tra l'altro negli spazi di lubrificazione. Gli spazi di lubrificazione si restringono; l'attrito e la temperatura aumentano causando una maggiore usura sui cuscinetti. Se il varnish si accumula nelle valvole, può causare malfunzionamenti. Il varnish che si accumula sulle pareti del refrigeratore impedisce il trasferimento del calore, e riduce l'efficienza del refrigeratore. Il varnish può anche accumularsi negli elementi filtranti, con durate d'esercizio più brevi e sostituzioni degli elementi più frequenti.
Gli oli hanno un grado di solubilità per il varnish simile a quello per l'acqua. Se il limite di solubilità viene superato, il varnish precipita fuori dalla soluzione e si libera. Il varnish disciolto non può essere filtrato. Il varnish libero d'altro canto può in alcuni casi formare depositi sull'elemento filtrante. Questo fenomeno porta abbastanza velocemente al blocco dell'elemento filtrante standard, un filtro progettato per separare la contaminazione da particelle solide.
Analisi dell'olio: Rilevare la presenza di varnish
Per rilevare i prodotti che causano il degrado dell'olio occorre analizzarlo. I sensori visivi di particelle, i test MPC e la concentrazione di antiossidanti forniscono un'indicazione dell'entità del degrado dell'olio.
Determinazione del valore MPC
Il contenuto di varnish di solito viene determinato sulla base del colore dell'olio. A tale scopo l'olio è aspirato attraverso una membrana e il residuo è caratterizzato sulla base del colore. Un numero adimensionale viene calcolato dal contenuto giallo e rosso e dall'intensità: il valore MPC (Membrane Patch Colorimetry). Se il valore MPC aumenta fino a superare 30, il rischio di deposito di varnish è estremamente elevato.
Confronto tra le classi di purezza
Un altro metodo per determinare la presenza di varnish nell'olio è quello di confrontare le classi di purezza di un campione di olio a temperature differenti. A questo scopo, la classe di purezza viene determinata a una temperatura dell'olio di 20° C e 80° C con l'aiuto di un sensore visivo. Se la classe determinata a 20° C è notevolmente peggiore rispetto a quella per 80° C, si può presumere l'esistenza di contaminazione di varnish. Questo perché la maggior parte di varnish si trova nella soluzione a 80° C e non sarà rilevata da sensori di particelle visivi. Il varnish si libera nello stesso campione di olio a 20° C e viene rilevato con i sensori di particelle.
Soluzioni per la rimozione del varnish
Lunghe durate di servizio, costi di assistenza e di manutenzione bassi ed elevata disponibilità del sistema sono gli obiettivi di ogni gestore. L'obiettivo è minimizzare i depositi di varnish e rimuoverli senza lasciare residui. I filtri dell'olio lubrificante tradizionali e i filtri dell'olio idraulico non sono particolarmente adatti a questo compito. Questo perché i prodotti di degrado dell'olio gelatinosi aderiscono alla superficie del mezzo filtrante, bloccandone la struttura profonda.
Per la rimozione dei prodotti di degrado dell'olio solidi o gelatinosi: le HYDAC VarnishElimination Units VEU di facile manutenzione vengono utilizzate per condizionare gli oli minerali e rimuovere efficacemente i depositi di varnish. Questo metodo è adatto a tutte le applicazioni di lubrificazione e alle applicazioni con olio idraulico gestite con oli minerali.
Rispetto agli scambiatori di ioni, i cambi di elemento sono possibili senza complesse analisi dell'olio; la maggiore convenienza sta quindi rendendo sempre più vantaggiosa la tecnologia di "raffreddamento e filtrazione". L’unità di rimozione della vernice VEU-F-5/3 è facile da sottoporre a manutenzione e rimuove efficacemente i prodotti di degrado dagli oli minerali. Con questa nuova unità, HYDAC propone la soluzione ideale per i serbatoi installati di capacità < 1000 litri. L’unità di rimozione della vernice VEU si installa in pochi minuti grazie al kit di collegamento al serbatoio, ed è subito pronta all’uso.
La HYDAC VEU-F è installata nel flusso di bypass del serbatoio. Innanzitutto viene abbassata la temperatura dell'olio. Il risultato è una riduzione della solubilità per i prodotti di degrado dell'olio polari nell'olio che precipitano dalla soluzione. Dopodiché, i prodotti di degrado dell'olio vengono rimossi dall'olio con un elemento filtrante polare.
Se il varnish viene ripulito fino a quando il contenuto risulta considerevolmente più basso del limite di solubilità nell'olio, l'olio avrà la tendenza ad assorbire ulteriore varnish.
Tuttavia è risaputo che, per essere davvero efficace, l’approccio a un problema deve essere multidisciplinare: se con HYDRAULIC BASIC 3 MICROFILTRATION si va ad aggredire il varnish sotto l’aspetto per così dire “meccanico”, tramite cioè la fluidodinamica e la filtrazione, è bene intervenire anche dal punto di vista chimico. Come? Con l’utilizzo di VARNISH STOP, l’additivo specifico da miscelare all'olio presente nel serbatoio dell'impianto, nella diluizione di 20 litri ogni 200 litri di olio.
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