Gli agenti contaminanti che entrano nei circuiti dei sistemi oleodinamici possono determinare notevoli guasti all’impianto. Per limitare i danni è fondamentale una buona pulizia dell’olio attraverso, ad esempio, l’adozione di un sistema di filtrazione dimensionato opportunamente e non solo. Questo dovrebbe far riflettere sull’importanza non solo di utilizzare i filtri idonei, ma anche di rispettare i protocolli di manutenzione: proteggere il sistema tramite un adeguato filtro per l’olio idraulico significa infatti proteggere la produttività, ridurre le spese e i tempi di fermo.

Contaminazione dell'Olio Idraulico: Un Problema Inevitabile?

Ma è possibile evitare la contaminazione di particelle solide? E come si verifica? Ebbene, purtroppo non è possibile evitarla completamente, tuttavia la si può (e la si dovrebbe) limitare.

Conseguenze della Contaminazione Solida

Le conseguenze della contaminazione solida dell’olio idraulico sono infatti di vario tipo, ma sempre (e inevitabilmente) dannose. Alcune contaminazioni alterano la proprietà dell’olio compromettendone le caratteristiche di trasmissione di energia o forza, la capacità lubrificante, la potenza refrigerante, la protezione dalla corrosione e dall’usura, la proprietà di separazione dell’acqua e dell’aria.

Tipologie di Usura Dovute alla Contaminazione

Le tipologie di usura più comuni provocate dalla presenza di particelle nell’olio sono:

  • Effetto sabbiatura: quando cioè le particelle sottili presenti negli oli che scorrono rapidamente si posano sulle superfici o sui bordi di controllo provocando la rottura di altri componenti.
  • Abrasione: quando le particelle dure tra parti mobili danneggiano la superficie con conseguente perdita di materiale.
  • Usura da fatica: le particelle dure si incastrano tra le parti mobili formando delle microfratture superficiali che in presenza di sollecitazione si allargano e provocano dei guasti in superficie.
  • Decomposizione dell’additivo e invecchiamento dell’olio: la quantità elevata di particelle riduce il contenuto di additivo.

Impatto Economico e Ambientale

Insomma, le ricadute sul nostro sistema possono essere disastrose, e non soltanto perché la durata dell’olio si riduce e sono necessarie frequenti sostituzioni dello stesso. Oltre ai nostri disagi produttivi ed economici, dobbiamo poi considerare anche l’incidenza ambientale, con spreco di risorse dovute all’aumentato fabbisogno di olio nuovo, pezzi di ricambio e mezzi di esercizio, e tutto questo senza considerare lo spreco energetico dovuto alla nuova produzione e l’aumento di emissioni di anidride carbonica, visto che per lo smaltimento termico di un litro di olio esausto si formano circa 2,6 Kg di gas serra nocivi.

Strategie di Fluid Care e Filtrazione

Come scongiurare questo disastro economico e ambientale?

  • Filtrazione accurata dell’olio nuovo prima del riempimento nel sistema, giacché l’olio nuovo spesso non soddisfa la purezza dell’olio richiesta.

Per i costruttori e gli utilizzatori finali delle macchine la filtrazione rappresenta una priorità e rientra pienamente nelle strategie di fluid care, quelle soluzioni e sistemi cioè che hanno il compito di ridurre e abbattere il livello di contaminazione del fluido idraulico. La strategia di fluid care da adottare ha uno stretto legame con la tipologia di sistema di filtrazione installato.

Determinazione della Classe di Contaminazione

Il punto di partenza, per garantire che il sistema di filtrazione sia adeguato, è determinare la più corretta classe di contaminazione per lo specifico impianto. I diversi componenti che lo compongono sono, infatti, soggetti a classi di contaminazione diverse il cui valore specifico è generalmente indicato nell’apposito manuale di uso e manutenzione. La scelta dei filtri deve essere quindi eseguita in funzione della necessità di rientrare nella classe di contaminazione tollerata. Successivamente il sistema deve essere equilibrato, per questa ragione solitamente si utilizza lo stesso grado di filtrazione in mandata e ritorno. È altresì possibile scegliere un grado di filtrazione più fine, sul ritorno in modo da alleggerire il lavoro del filtro in mandata. Ciò rappresenta spesso una scelta vantaggiosa dal punto di vista economico.

Filtri Aria: Un Elemento Essenziale

Non da ultimo, è bene ricordare che anche l'aria è un contaminante che potrebbe danneggiare il sistema. I filtri aria, chiamati di polmonazione (standardizzati a 3 micron), filtrano la contaminazione che potrebbe entrare attraverso il serbatoio dall’ambiente esterno. Come dimensionare quindi correttamente i filtri d’aria? La scelta della dimensione corretta dipende dal tipo di applicazione.

Interventi di Pulizia e Manutenzione

Come capire quando è il momento di fare un intervento di pulizia ad hoc e come intervenire? Quando il cliente finale riscontra malfunzionamenti (es. rotture a pompe e valvole, surriscaldamenti etc..) o quando, dopo un’analisi, si rilevano classi di contaminazione non all’interno del range fissato per il sistema, allora è il momento di verificare lo stato del sistema di filtrazione. Qualora non fosse possibile intervenire sul sistema esistente per abbassare i livelli di contaminazione possono essere impiegati dei filtri aggiuntivi offline e rientrare così nella classe di contaminazione richiesta. Questi sistemi aspirano l'olio dal serbatoio, lo ricondizionano per poi restituirlo, pulito, nello stesso serbatoio.

Analisi Preliminare e Dimensionamento del Sistema di Filtrazione

Prima di procedere con una pulizia straordinaria è sempre opportuno effettuare un’analisi dell’impianto e dell’olio per definire il livello e la tipologia di contaminazione. Questa operazione permette di procedere con il dimensionamento del sistema di filtrazione aggiuntivo: finezza di filtrazione, portata e tipologia. Data la straordinarietà di questi interventi il noleggio di sistemi di filtrazione offline è divenuto una prassi comune. Il dimensionamento del sistema di filtrazione deve tenere conto di ciò al fine di garantire adeguate prestazioni. Per esempio, nell’ambito specifico dell’energia, che deve assicurare elevati standard di sicurezza, è richiesta una lunga durata della cartuccia, quindi si tende a sovra-dimensionare il filtro in modo che duri di più e non necessiti di frequenti interventi di manutenzione. Sempre per il campo dell’energia sono stati sviluppati dei setti filtranti speciali che eliminano le scariche elettrostatiche per evitare danni al fluido e ai filtri.

Considerazioni Specifiche per Diversi Settori

Una delle caratteristiche principali del settore macchine mobili, invece, è la partenza a freddo. I filtri quindi sono progettati per sopperire a questa problematica per evitare una danni e guasti all’intero sistema. In ogni caso, il sistema di filtrazione, a prescindere dal settore, va sempre scelto in base alla specifica applicazione a cui è destinato: ad esempio in una piattaforma aerea mobile il sistema è soggetto a minori sollecitazioni mentre un escavatore che svolge un lavoro più gravoso nei cantieri necessita di un sistema molto più complesso.

Principali Categorie di Filtri

Come abbiamo visto oltre a definire grado di filtrazione, portata, pressione necessari all'impianto è opportuno considerare l'applicazione e quando, invece, l'impianto è già avviato tenere sotto controllo i livelli di contaminazione.

  • Filtri su ritorno: filtrano l’olio che torna dall’impianto e servono per evitare che la contaminazione rientri nel serbatoio.
  • Filtri aria: sono filtri di polmonazione per il serbatoio, servono a evitare che la contaminazione dell’ambiente entri nel circuito quando il livello del serbatoio sale e scende. I filtri aria trovano anche usi differenti come nel caso della lubrificazione. Lo Steno Compact è un filtro aria che trattiene le nebbie per garantire la sicurezza degli operatori.
  • Filtri offline fissi: sono filtri che montati esternamente al sistema servono a mantenere sempre bassa la classe di contaminazione. Vengono montati spesso in combinazione con scambiatori di calore e hanno il vantaggio di garantire la massima efficienza perché vengono utilizzati a una portata fissa.
  • Filtri in aspirazione: sono filtri di sicurezza che, posizionati all'interno del serbatoio prima della pompa, evitano l'ingresso di particelle grossolane all’interno della stessa.

Indicatori di Intasamento

Al fine di agevolare il manutentore sono stati messi a punto anche degli speciali indicatori di intasamento che sono da considerare come parte integrante dei sistemi di filtrazione. Gli indicatori di intasamento possono essere di molte tipologie diverse e rendono possibile la manutenzione e sostituzione della cartuccia. A titolo di esempio possiamo fare riferimento al VFL, sensore smart in grado di indicare le ore rimanenti prima dell’intasamento.

  • Indicatori di intasamento: ottici, elettrici, elettronici.

Scegliere il Giusto Filtro per l'Olio Idraulico

Sapevate che, secondo gli standard ISO, sono sufficienti appena 500 mg di polvere ambientale, pari a una compressa di comune aspirina, per contaminare un barile da 208 litri di olio idraulico? Ma come scegliere il giusto filtro per l’olio idraulico? Nel primo caso, lo sporco, la polvere e l’umidità entrano dall’esterno del sistema attraverso sfiati dell’aria non efficienti oppure guarnizioni usurate dello stelo del cilindro durante il funzionamento o la manutenzione. La contaminazione può assumere forme differenti (prodotti di invecchiamento dell’olio, ruggine, metalli, silicati ecc ecc), ma tutte possono comportare gravi danni al sistema idraulico.

Dunque, che cosa fare per manutenere al meglio un impianto idraulico?

  • Affidatevi a degli specialisti sia per la scelta, che per la sostituzione dei filtri: a seconda dell’impianto e del macchinario, esistono spesso più soluzioni… alcune sono efficienti, altre meno.

Oltre l'Olio Motore: L'Importanza dell'Olio Idraulico e della Trasmissione

L’olio motore è certamente importante, in quanto preserva il “cuore” della macchina da danni potenzialmente molto gravi. E il cui costo di riparazione, per ben che vada, supera regolarmente i diecimila euro. Sarebbe tuttavia sbagliato concentrarsi soltanto su di esso e pensare così di aver risolto ogni problema di lubrificazione: anche l’olio della trasmissione e quello idraulico, infatti, hanno le loro criticità e per certi versi, anzi, i loro requisiti sono anche meno elastici di quelli dell’olio motore.

Olio della Trasmissione: Lubrificazione e Pitting

Che è, in questo caso, quello di lubrificare le parti in movimento, riducendone l’usura. La difficoltà di operare con certe pressioni e a temperature estreme è legata agli sforzi di taglio e al deperimento anticipato a causa del calore. In particolare, sono possibili fenomeni di acidificazione, che riducono la durata dell’olio e, secondariamente, possono dare problemi di tenuta sulle guarnizioni. Eventualità favorita dal fatto che, generalmente, i lubrificanti della trasmissione hanno intervalli di sostituzione più lunghi. Aumenta quindi il periodo di esercizio e, con esso, la possibilità che il prodotto si deteriori prima del termine prefissato. Per questo motivo è importante che gli oli della trasmissione siano in primo luogo ben additivati e secondariamente che rispettino scrupolosamente le prescrizioni del costruttore.

Il rischio principale, quando si parla di ingranaggi, è il cosiddetto pitting, ovvero l’affaticamento superficiale dovuto alla pressione di contatto tra i denti. Un fenomeno che, se non mitigato dall’azione del lubrificante, può smussare i denti fino a rendere dapprima rumoroso e successivamente mal funzionante l’ingranaggio.

Rispetto dei Parametri del Costruttore

In materia di trasmissione, il rispetto dei parametri indicati dal costruttore della macchina è quindi essenziale per assicurare il corretto funzionamento della stessa. Se si parla del cambio, per esempio, un olio 75W90 o 80W100 non sono equivalenti, anche se differiscono di poco per viscosità. Si deve inoltre tenere bene in considerazione anche un altro parametro, ovvero la classe Api (American Petroleum Institute), che indica la resistenza dell’olio alla pressione e pertanto al calore da essa sviluppato. I prodotti con Api Gl4 o Gl5, per esempio, sono adatti per pressioni medie o estreme (MP e EP, insigla).

Un esempio utile a capire la complessità della scelta in materia di olio per trasmissione è quello dei differenziali autobloccanti, che come noto sono governati da frizioni in serie. Se si utilizza un olio sbagliato, si rischia il bloccaggio delle frizioni per eccessivo riscaldamento, con conseguente malfunzionamento del differenziale e perdita di trazione del mezzo.

Olio Idraulico: Funzioni e Specifiche

L’olio idraulico svolge un ruolo diverso rispetto al lubrificante per trasmissioni e motore: mentre questi ultimi devono preservare organi in forte frizione o rotazione, infatti, il primo ha il compito di trasferire moto da una pompa a un cilindro, sfruttando il principio di incomprimibilità dei liquidi. È quindi utilizzato nell’impianto idraulico, per alimentare servizi e attacco a tre punti, ma anche nell’idroguida e infine nei cambi di ultima generazione, come quelli a variazione continua. In virtù della sua funzione, richiede specifiche meno stringenti; tuttavia anche in questo caso la differenza tra un olio di qualità elevata o scadente può influenzarne le prestazioni.

Demulsività e Rischi di Infiltrazioni d'Acqua

La parola chiave, in questo ambito, è demulsività, vale a dire la propensione del fluido a separarsi da acqua presente in emulsione. Quando si tratta di olio per servizi idraulici, infatti, il rischio di infiltrazioni di acqua è sempre presente, in quanto il fluido esce dal circuito del trattore per riversarsi in quello degli attrezzi. Questo, unito al rapido riscaldamento nella pompa, può provocare inglobamenti di aria e acqua o condense. Il malfunzionamento, in questo caso, è dovuto al fatto che il riscaldamento oltre i 100 gradi trasforma l’acqua in vapore, provocando un forte aumento della pressione e il conseguente rischio di rottura dei tubi idraulici.

Additivi e Oli di Origine Vegetale

Per migliorare la demulsività esistono additivi specifici (per esempio della famiglia dei fenoli), che favoriscono l’aggregazione delle molecole di acqua e il conseguente deposito sul fondo del serbatoio. Al contrario, il deterioramento dell’olio o la presenza di impurità di vario tipo possono ostacolare questo processo. Gli oli di origine vegetale hanno diversi problemi prestazionali e possono dar luogo a inglobamento di aria, incollature e altri inconvenienti. Se si parla di liquidi per pistoni idraulici, tuttavia, possono essere utilizzati senza grandi problemi, non essendo indispensabili, per essi, standard molto stringenti. In più hanno il vantaggio di essere molto meno impattanti sull’ambiente in caso di sversamento accidentale, eventualità tutt’altro che rara in agricoltura, specie quando si connettono e disconnettono frequentemente gli attrezzi. Un altro settore in cui gli oli a base vegetale sono impiegati di frequente è la lubrificazione delle motoseghe, attrezzi che operano in mezzo alla natura e richiedono la dispersione dell’olio per il funzionamento della catena.

Effetto Diesel e Cavitazione nei Sistemi Idraulici

I sistemi idraulici sono progettati per trasmettere e controllare l’energia tra i vari elementi (pompe, valvole ed attuatori) attraverso un fluido in pressione: l’olio idraulico. Per essere efficienti I fluidi idraulici devono essere filtrabili per una maggiore durata e per ridurre i costi di sostituzione e, in caso di perdite, di non essere dannosi per l’ambiente. Queste rotture e malfunzionamenti sono spesso direttamente collegati alla scelta errata del fluido, oppure a un trattamento improprio o alla sua contaminazione. Come suggerisce il nome, il concetto di effetto diesel fa riferimento al processo di combustione in un motore diesel. Si tratta di un fenomeno osservabile negli impianti idraulici. Oltre ai picchi di pressione, le conseguenze sono invecchiamento dell’olio, residui e distruzione delle guarnizioni.

Cavitazione: Origine e Formazione

L’effetto diesel si verifica a seguito della cavitazione. Pertanto, vogliamo prima esaminare le condizioni all’origine della cavitazione nei sistemi idraulici per poi dedicarci all’effetto diesel. Gli oli idraulici contengono aria disciolta a seconda del gas, della temperatura, del liquido e della pressione. Una cavitazione è infine un’espulsione d’aria dall’olio idraulico. Ciò si verifica quando l’olio è soggetto ad una certa pressione o ad un determinato movimento di taglio. In pratica succede nelle linee di aspirazione, negli spazi interni delle pompe, nei restringimenti trasversali e nei punti di un sistema idraulico in cui ci sono pulsazioni. Quando la massa dell’olio in movimento si rompe, si formano delle cavità in cui vengono liberate minuscole bolle d’aria.

Effetto Diesel: Processo e Conseguenze

Se le bolle d’aria generatesi dalla cavitazione, contenenti anch’esse particelle d’olio, vengono sottoposte ad una pressione elevata, la temperatura all’interno delle bolle aumenta drasticamente. Questo forte aumento della temperatura genera l’effetto diesel, ovvero combustioni nel sistema idraulico. Il processo di combustione avviene nel giro di millisecondi.

Effetti Negativi della Cavitazione e dell'Effetto Diesel

La cavitazione può avere una moltitudine di effetti negativi, tra cui:

  • Danni materiali ai corpi delle pompe e alle valvole di sovrappressione.
  • Aspirazione di elementi di tenuta come gli O-ring.
  • Alterazione della caratteristica del flusso.
  • Riduzione dell’efficacia delle pompe e degli ingranaggi per via delle perdite di riempimento.
  • Rumori.
  • Colpi d’ariete con picchi di pressione che superano la pressione di sistema.
  • Effetto diesel che si manifesta sotto forma di invecchiamento dell’olio, residui di combustione e guarnizioni distrutte.

Le conseguenze della cavitazione e dell’effetto diesel non sono sempre subito evidenti. Spesso si notano quando è già troppo tardi ed è necessaria una riparazione degli impianti idraulici. I picchi di pressione dovuti alla cavitazione e all’effetto diesel possono danneggiare anche i trasmettitori di pressione installati nel sistema. Viste le gravi conseguenze della cavitazione e dell’effetto diesel occorre adottare misure appropriate al fine di evitare il verificarsi di questi fenomeni.

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