In un impianto oleodinamico, l’energia meccanica viene inizialmente convertita in energia idraulica. Questa poi viene trasferita, controllata o regolata e inviata ad uno o più utilizzatori che la riconvertono in energia meccanica. Affinché l’intero processo appena descritto funzioni, un impianto oleodinamico è caratterizzato da diverse parti che si occupano ciascuna di una particolare funzione: componenti come serbatoi, filtri, scambiatori di calore, dispositivi di misura e controllo, permettono il trattamento del fluido idraulico.
Tipologie di Fluidi Idraulici
I fluidi che possono essere impiegati in oleodinamica sono acqua, oli minerali, emulsioni acqua-olio. L’acqua favorisce la corrosione e non ha potere lubrificante, quindi il suo uso è limitato a quando sono presenti rischi di infiammabilità o inquinamento per l’ambiente. Generalmente si utilizzano oli minerali.
Le caratteristiche di viscosità dell'olio idraulico possono mutare al variare di temperatura e pressione. Viscosità e indice di viscosità: entrambe sono proprietà chimico-fisiche da tenere sotto controllo nel fluido idraulico, ma i due termini non sono equivalenti.
Contaminazione dell'Olio Idraulico
Un filtro intasato, il grippaggio di un ingranaggio, la cavitazione di una pompa o l’usura di un cuscinetto sono alcune criticità note a chiunque abbia avuto a che fare con la manutenzione, la messa in servizio o il fermo macchina di un qualsiasi impianto azionato idraulicamente.
Per evitare abrasioni e grippaggi, il fluido idraulico deve compiere un’azione lubrificante nei componenti, in quanto i giochi fra le parti mobili in oleodinamica sono anche di pochi μm. Le particelle presenti nell’ambiente circostante all’impianto oleodinamico penetrano, inevitabilmente, nel sistema attraverso guarnizioni dei cilindri, tenute degli alberi e bocchettoni dei serbatoi.
La presenza nell’olio di elementi estranei, potenzialmente nocivi per l’impianto, si chiama contaminazione. A tal proposito occorre evidenziare che, la contaminazione del fluido viene comunemente suddivisa in tre tipologie: liquida (acqua e olii incompatibili tra loro), gassosa (aria) e solida (metallica). Quest’ultimo caso fa sì che serva il flussaggio: la rimozione di particelle mediante flussi turbolenti.
È inoltre frequente che entrino nell’impianto residui di lavorazione durante il montaggio, l’installazione e il commissioning, contaminando pericolosamente l’intero sistema. Gli impianti risentono, poi, della contaminazione liquida spesso originata da sbalzi termici che determinano variazioni percentuali della saturazione dell’acqua nell’olio.
Monitoraggio del Fluido Idraulico
Per "Fluid Monitoring System" si intende quell’insieme di procedure volte al monitoraggio costante e continuo dello stato di usura e contaminazione del fluido. Come anticipato, per consentire un perfetto condition monitoring dello stato dei fluidi idraulici e di lubrificazione, gli impianti più evoluti sono dotati di sistemi di controllo del fluido con sensori di manutenzione predittiva e logiche di misura e controllo, che informano sulla natura e sui livelli di contaminazione.
Se correttamente predisposti, saranno poi i sensori e le logiche di controllo ad inviare l'alert di soglia target raggiunto per consentire il corretto intervento.
Contenimento della Contaminazione
Il contenimento del livello di contaminazione accettabile per un sistema oleodinamico è demandato alla filtrazione. La predisposizione di sistemi di filtrazione (filtri) e dei relativi strumenti di controllo (sensori) e l’approccio alla manutenzione predittiva è alla base del corretto trattamento del fluido.
Quando Sostituire l'Elemento Filtrante
Sapere quando è necessario sostituire l’elemento filtrante è fondamentale. Se si sostituisce dopo un numero fisso di ore di utilizzo, potrebbe essere troppo presto o troppo tardi. Se si cambia in anticipo, prima che venga completamente sfruttata la capacità di trattenere lo sporco dell’elemento, si rischia di incorrere in costi derivanti da sostituzioni non necessarie.
Se invece si attende troppo a lungo, l’elemento filtrante potrebbe intasarsi completamente; in questo caso entrerebbe in funzione il by-pass e l’olio non verrebbe più filtrato. Anche questo secondo caso comporterebbe un aumento dei costi di gestione dell’impianto, in quanto l’olio contaminato che bypassa l’elemento filtrante influenza negativamente la durata e l’efficienza di ciascun componente del sistema idraulico.
L’Importanza del Tempismo Corretto
Il momento migliore per sostituire l’elemento filtrante è appena prima che raggiunga la sua massima capacità di accumulo (DHC), che corrisponde alla quantità massima di contaminante che il materiale filtrante è in grado di trattenere. Per riuscire ad identificare il momento migliore per la sostituzione dell’elemento è necessario monitorare la pressione dell’olio idraulico che scorre attraverso il filtro attraverso l’utilizzo di un dispositivo che avviserà l’operatore quando questo flusso inizia a diminuire. Questo segnale avvisa infatti l’operatore che l’elemento filtrante è intasato e va pertanto sostituito.
Dispositivi di Monitoraggio
Il dispositivo più semplice ed economico è senza dubbio un indicatore visivo di intasamento, tuttavia, a meno che non venga ispezionato regolarmente, non è il metodo più affidabile. La soluzione migliore consiste nell’installare un indicatore di intasamento elettrico per un controllo più accurato.
È importante sottolineare che entrambi i dispositivi devono essere impostati per attivare un segnale a una pressione inferiore alla taratura della valvola di by-pass.
- Sui filtri sulla linea di ritorno e sulla bassa pressione, l’indicatore di intasamento può essere un manometro o un pressostato. Entrambi i dispositivi misurano la pressione a monte del filtro.
- Su alcuni filtri sul ritorno e sui filtri ad alta pressione, l’indicatore di intasamento può essere di tipo differenziale, che misura cioè la pressione a monte e a valle del filtro attivando un segnale quando la pressione differenziale raggiunge il valore impostato.
- Sui filtri in aspirazione si utilizza invece un vacuometro o un vacuostato, che misura la perdita di pressione a valle del filtro.
Tutti i filtri prodotti da UFI Hydraulics sono dotati della predisposizione necessaria per il montaggio di qualsiasi indicatore di intasamento. È inoltre possibile montare un indicatore su un filtro con la sola predisposizione e grano di chiusura oppure cambiare la tipologia di dispositivo in base alle esigenze dell’impianto in qualunque momento.
Manutenzione Regolare: Essenziale per l'Efficienza
L’impianto idraulico è un macchinario costoso e per questo motivo l’utilizzatore finale si aspetta prestazioni senza problemi nel lungo periodo. Una manutenzione regolare è quindi essenziale per mantenere l’efficienza e la produttività attese dall’utilizzatore finale. Secondo alcune ricerche, l’80% dei guasti di un sistema oleodinamico deriva dalla contaminazione, pertanto la sostituzione periodica dell’elemento filtrante dovrebbe essere una parte essenziale del programma di manutenzione.
In conclusione, abbiamo visto come la modernizzazione delle procedure di condition monitoring - anche per la gestione degli impianti oleodinamici - sia guidata dall'introduzione di tecnologie innovative che facilitano la raccolta di dati precedentemente non disponibili, o che richiedevano strumentazione avanzata, o ancora tecniche analitiche complesse.
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