Scegliere un buon fluido idraulico per la propria macchina di movimento è una scelta importante, specialmente in macchinari sottoposti a ritmi di lavoro intensi come negli escavatori, dove una caratteristica fondamentale è la stabilità termica dell'olio idraulico.

Componenti di un Sistema di Servosterzo Idraulico

Grosso modo, i pezzi di un sistema di servosterzo idraulico sono sempre quelli, anche se non si può generalizzare per tutte le auto:

  • Serbatoio olio servosterzo: Contiene l’olio servosterzo.
  • Pompa idroguida: Comandata dalla cinghia dei servizi, ha il compito di creare la pressione necessaria (circa 70 bar) da mandare alla scatola guida e rendere “morbido” il volante.
  • Tubazioni di raccordo: Trasportano l’olio dalla pompa idroguida alla scatola guida.
  • Scatola guida: Viene azionata dal piantone dello sterzo (e più a monte dal volante) in modo meccanico. Grazie alla pressione idraulica creata dalla pompa, permette di sterzare senza fatica.
  • Tubazioni rigide per raffreddamento olio: Queste tubazioni sono posizionate sulla parte anteriore della vettura, con lo scopo di raffreddare l’olio idroguida.

Tipologie di Olio Idraulico

Purtroppo non esiste un solo tipo di olio servosterzo. Se non hai segnato nulla sul libretto di uso e manutenzione, è fondamentale fare riferimento alle specifiche del produttore.

Viscosità dell'Olio Idraulico: Un Fattore Critico

Su Wikipedia troviamo che la viscosità è una grandezza fisica che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento. La viscosità è legata all’attrito tra le molecole del fluido: tale attrito varia al variare della temperatura e della pressione a cui è sottoposto il lubrificante. Pertanto all’aumentare della temperatura abbiamo come conseguenza la diminuzione della viscosità.

Ad esempio, un olio idraulico ISO VG 46 dopo circa 30 minuti di utilizzo in un impianto idraulico vedrà diminuire la propria viscosità fino a ISO VG 32. A seguito di questo fenomeno si avrà una conseguente diminuzione dell’efficienza del circuito idraulico e una maggiore usura dei componenti (pompa, servo valvole, ecc.). Questo principio è valido in generale per tutti i lubrificanti e tutte le gradazioni di viscosità.

Capiamo perciò perché è importante utilizzare lubrificanti che limitino questo fenomeno. A parità di viscosità si consiglia quindi di utilizzare oli ad Alto Indice di Viscosità.

Una miglior capacità di resistere a questa riduzione di viscosità causata dalla temperatura la possiamo riscontrare in due tipologie di lubrificanti differenti: olio totalmente sintetico e olio minerale ad alto indice di viscosità.

Caratteristiche e Specifiche Tecniche

Olio idraulico class. HLP 51524 parte 2 con caratteristiche protettive e antiusura. Particolarmente stabile alle alte e basse temperature. Ideale per tutti i sistemi idraulici. Vanta le specifiche Caterpillar TO-4. Oli per sistemi idraulico di escavatori Caterpillar.

Generalmente, i costruttori consigliano per gli escavatori un olio ISO 46, tuttavia si consiglia di leggere il libretto di manutenzione della macchina prima di procedere con l'acquisto.

Olio Idraulico vs Olio per Ingranaggi

L’olio idraulico e l’olio per ingranaggi/cambi sono due diversi fluidi che rientrano nella categoria dei lubrificanti. La formulazione di questi oli lubrificanti varia in modo significativo in base alle loro applicazioni nelle attrezzature. Per ottenere elevate prestazioni e durata della macchina, sono necessarie formulazioni di olio ottimali per adattarsi alle applicazioni.

La funzione principale dell’olio per ingranaggi è di proteggere il dente degli ingranaggi che lavorano ad alta pressione e ad alte velocità. Gli oli per ingranaggi, disponibili in diverse gradazioni e viscosità ( ISO VG ), vengono utilizzati per lubrificare i punti di contatto degli ingranaggi con i movimenti di scorrimento e di rotazione utilizzati in attrezzature industriali, automobili e altri macchinari.

L’olio presenta proprietà anti-attrito, allo stesso tempo raffredda e rimuove il calore che si origina con l’attrito tra le parti. Gli ingranaggi cilindrici a bassa sollecitazione richiedono solo oli che proteggano dalla ruggine e dall’ossidazione, mentre quelli sottoposti a carichi pesanti necessitano di alti livelli di additivi EP ( estreme pressioni ). Gli oli che presentano una maggiore viscosità proteggono meglio gli ingranaggi in quanto creano un “film lubrificante” più resistente : tali oli contengono lo zolfo uno dei principali additivi per aumentare la resistenza al carico.

Gli oli che contengono additivi EP (estrema pressione) hanno composti di fosforo o zolfo e sono corrosivi per boccole e sincronizzatori in metallo giallo. Gli oli per ingranaggi e differenziali sono classificati in diversi gruppi secondo le classificazioni GL.

L’olio idraulico è un lubrificante che trasferisce la potenza attraverso attuatori idraulici azionati appunto dall’olio in pressione grazie alla pompa idraulica e alle servovalvole: esempi di attuatori possono essere bracci di escavatori, freni idraulici, sistemi di servosterzo, ascensore, ecc.

Gli elementi chiave delle prestazioni negli oli idraulici di qualità sono la loro resistenza all’ossidazione sotto pressione e alle alte temperature di esercizio. Negli impianti oleodinamici, in linea teorica, si potrebbe utilizzare un tipo qualsiasi di fluido, in quanto tutti seguono la legge di Pascal.

Proprietà e Caratteristiche Fondamentali dell'Olio Idraulico

  • Viscosità: La viscosità dei fluidi idraulici è la misura della resistenza allo scorrimento, ossia della resistenza opposta dalle particelle di fluido al reciproco scorrimento. La viscosità del fluido si deve trovare all’interno di un range di buon funzionamento. Infatti una viscosità troppo alta comporta elevate perdite di carico e un conseguente eccessivo riscaldamento.
  • Dipendenza dalla Temperatura: 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.
  • 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, per cui in impianti in cui il volume dell’olio è molto elevato, bisogna tenere conto della temperatura di esercizio.
  • Contenuto di acqua: L’acqua imprigionata nell’olio ne 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.

Tipologie di Fluidi Idraulici

  • Liquidi a base acquosa: Data la loro composizione 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.

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