Negli impianti oleodinamici, teoricamente, si potrebbe utilizzare qualsiasi tipo di fluido, poiché tutti seguono la legge di Pascal. Tuttavia, per garantire prestazioni ottimali e durature, è fondamentale scegliere l'olio idraulico più adatto. Questo articolo esplora le caratteristiche chiave che definiscono un buon olio idraulico per martinetti.
Viscosità
La viscosità dei fluidi idraulici è la misura della resistenza allo scorrimento, ovvero della resistenza opposta dalle particelle di fluido al reciproco scorrimento. La viscosità del fluido deve rientrare in un intervallo di buon funzionamento. Una viscosità troppo alta comporta elevate perdite di carico e un conseguente eccessivo riscaldamento.
La viscosità diminuisce all'aumentare della temperatura, quindi durante il funzionamento dell'impianto occorre garantire che l'olio abbia la propria temperatura all'interno di un certo range. Questa dipendenza può essere caratterizzata dall'indice di viscosità, che dipende esclusivamente dal tipo di greggio di origine, dai metodi di raffinazione e dalla presenza di additivi. Tanto maggiore è l'indice di viscosità, tanto minore è la dipendenza della viscosità dalla temperatura.
Potere Lubrificante e Protezione dall'Usura
Il fluido utilizzato deve essere in grado di bagnare tutte le parti mobili con una pellicola lubrificante continua. La conseguenza della rottura di questa pellicola, causata da alte pressioni, insufficienza di alimentazione, scarsa viscosità e altro ancora, è il grippaggio. Si consideri che il gioco di accoppiamento tra cursore e alloggiamento di un distributore può essere di soli 8-10 micron.
Un altro fattore critico è la protezione dalla corrosione, che può derivare da lunghi periodi di fermata dell'impianto e dall'impiego di fluidi non idonei.
Compatibilità con i Materiali
Il fluido deve essere compatibile con tutti i materiali che costituiscono l'impianto, comprese guarnizioni, cuscinetti e vernici.
Resistenza alle Sollecitazioni Termiche
Durante il funzionamento dell'impianto oleodinamico, il fluido si riscalda, mentre nei periodi di ferma subisce un raffreddamento. Il ripetersi di questo ciclo termico ha conseguenze negative per la vita utile del fluido. Per questo motivo in molti impianti oleodinamici si mantiene costante la temperatura del fluido per mezzo di scambiatori di calore.
Bassa Comprimibilità
La comprimibilità di un fluido è la variazione di volume per effetto della pressione. Se l'olio è esente da bolle d'aria al suo interno, il suo volume, a seguito di un aumento della pressione di 100 bar, subisce una riduzione dello 0.7%. Fino a 150 bar la comprimibilità può essere trascurata, mentre per valori superiori, soprattutto in presenza di grosse portate, essa può compromettere la funzionalità del sistema.
Dilatazione Termica
Se alla pressione atmosferica l'olio viene riscaldato, aumenta il suo volume. In impianti in cui il volume dell'olio è molto elevato, bisogna tenere conto della temperatura di esercizio.
È importante evitare la presenza di acqua nell'olio, poiché riduce le proprietà lubrificanti e favorisce l'arrugginirsi dei componenti. Inoltre, il contatto dell'olio con l'ossigeno presente nell'aria favorisce un aumento dell'ossidazione.
Potere Anti-Schiuma
Le bollicine d'aria risalenti sulla superficie dell'olio possono formare schiuma nel serbatoio. Questo inconveniente può essere ridotto con una appropriata disposizione delle tubazioni di ritorno e con l'installazione di setti separatori all'interno del serbatoio, per calmare il movimento dell'olio di ritorno.
Potere Antiossidante
Il potere antiossidante degli oli minerali è ottenuto grazie ad additivi chimici, i quali creano sulle superfici metalliche una pellicola idrofuga che è in grado di neutralizzare i prodotti corrosivi di dissociazione dovuto all'invecchiamento dell'olio.
Filtrabilità
Durante l'esercizio il fluido viene continuamente filtrato sulla mandata o sul ritorno, o in entrambe le zone, al fine di asportarne gli elementi inquinanti generati per abrasione. In base al tipo di fluido ed alla sua viscosità, si scelgono le dimensioni del filtro e il materiale della cartuccia filtrante. A parità di altre condizioni, l'aumento della viscosità determina una maggiore caduta di pressione o ∆p attraverso il filtro e quindi richiede un filtro di maggiori dimensioni.
Resistenza all'Accensione e Incombustibilità
Gli impianti oleodinamici vengono impiegati anche su linee per la lavorazione a caldo o ad incandescenza, in stabilimenti dove si opera con fiamme libere o comunque a temperature molto elevate. Al fine di prevenire i pericoli derivanti da possibili rotture di tubazione e conseguente perdita di fluido, in queste condizioni, si ricorre a fluidi speciali ad alto punto di accensione, di difficile infiammabilità.
Si definisce punto di fiamma del fluido (fire point) la temperatura alla quale il fluido si incendia a contatto con una fiamma libera.
Tossicità
Il contatto prolungato con alcuni fluidi sintetici e talvolta anche con oli minerali, può provocare irritazioni e malattie della pelle. I vapori dei fluidi sintetici, in particolare dei tipi clorurati, sono notevolmente tossici e quindi occorre evitare che l'operatore possa aspirarli.
D'altra parte, la presenza di tali vapori in concentrazioni pericolose è molto poco probabile e può verificarsi solo se accidentalmente il fluido viene a contatto con superfici molto calde o con fiamme. In questo caso, il fluido si decompone sviluppando una notevole quantità di fumo denso e biancastro.
Tipi di Fluidi Idraulici
Esistono diversi tipi di fluidi idraulici, ognuno con caratteristiche specifiche:
- Liquidi a base acquosa: Possono essere usati solo quando la temperatura dell'impianto rimane compresa nell'intervallo +10 e +60 °C. Occorre inoltre tenere sotto controllo l'installazione per reintegrare le perdite d'acqua dovute ad evaporazione.
- Emulsioni olio-in-acqua: Contengono dal 5% al 12% di olio. Presentano una viscosità piuttosto stabile nei confronti della temperatura e crescente con la percentuale di olio. La presenza dell'olio migliora le proprietà lubrificanti.
- Emulsioni acqua-in-olio: Contengono dal 40% al 60% di olio e hanno un potere lubrificante molto migliore delle precedenti. Al contrario di queste hanno una viscosità che cala al crescere della percentuale di olio. La costanza della viscosità rispetto alla temperatura è migliore di quella dell'olio.
- Soluzioni acque-glicole: L'acqua è presente nella misura del 35-60%, la viscosità cala all'aumentare della presenza di acqua ed è abbastanza stabile rispetto alla temperatura, mentre il potere lubrificante è paragonabile a quello dell'olio.
- Esteri fosforici: Presentano un elevatissimo punto di fiamma, hanno un buon potere lubrificante, purtroppo hanno scarsa stabilità termica e la loro viscosità varia sensibilmente con la temperatura. La protezione anticorrosione è discreta e viene migliorata con appositi additivi.
- Siliconi: Sono composti chimici a molecole lunghe, costituite da silicio, ossigeno e radicali liberi. Hanno notevole stabilità della viscosità, ottima stabilità chimica al freddo e all'ossidazione e non presentano azioni aggressive.
Altri Parametri Importanti
Oltre alle proprietà dell'olio, è importante considerare anche le caratteristiche del martinetto idraulico:
- Capacità di olio: La capacità di olio di un martinetto idraulico rappresenta la quantità di olio necessaria per effettuare tutta la corsa del cilindro, è strettamente legata alla scelta della pompa da utilizzare e più precisamente alla capacità del suo serbatoio.
- Diametro del foro interno: Questo dato riguarda solamente un particolare tipo di martinetto che presenta un foro passante su tutta la lunghezza. Nella maggior parte dei casi questi martinetti vengono utilizzati per applicazioni di tensionamento o di scalettamento.
Tutti i martinetti oleodinamici si distinguono per essere a singolo effetto o a doppio effetto. Essi si differenziano per la modalità di rientro dello stelo: nel caso dei cilindri a semplice effetto avviene attraverso una molla interna o a gravità, nel caso invece dei cilindri a doppio effetto il rientro dello stelo avviene oleodinamicamente tramite la pompa.
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