L'olio è un componente essenziale nei sistemi oleodinamici, agendo come lubrificante e mezzo per trasferire energia. Possiamo senza dubbi affermare che l’intera industria moderna poggia su un film di olio, non più spesso di 10 micron. L’olio, oltre che lubrificare, viene utilizzare per trasferire energia e quindi muovere cilindri, motori, ruote, interagendo con tutte le parti di un circuito.
Componenti Oleodinamici e Loro Usura
I componenti oleodinamici trovano impiego in molti impianti e macchine in ambito industriale. Essenzialmente si tratta di pompe, valvole, tubazioni, filtri, raccordi, guarnizioni, scambiatori di calore, attuatori, accumulatori idraulici, cilindri e prese di forza. A sua volta ognuna di queste famiglie di componenti oleodinamici contiene una grande variabilità di tipologie di componenti.
È importante comprendere le cause di usura dei componenti oleodinamici. La loro rottura può infatti causare il possibile blocco di un’intera linea di produzione o di una macchina operatrice con conseguente perdita di migliaia di euro.
In linea di massima le principali cause di usura dei componenti oleodinamici sono due. Si possono avere dei guasti per via della presenza nel fluido di contaminanti che possono causare fenomeni di usura per abrasione o per erosione. Ciò va a causare una serie di problemi di funzionamento e comporta la perdita di prestazioni da parte dell’impianto. Per questo motivo in un circuito oleodinamico è essenziale avere il filtro dell’olio.
Cause del Surriscaldamento dell'Olio Idraulico
La temperatura dell’olio di un circuito idraulico aumenta per effetto delle perdite dovute all’attrito durante il flusso nei condotti e, soprattutto, a causa delle perdite di rendimento nelle trasformazioni energetiche compiute. Anche le caratteristiche intrinseche dell’olio usato danno un contributo significativo. E’ qualcosa di molto simile all’effetto Joule per un circuito elettrico.
Alla dissipazione in calore corrispondono diminuzione di energia: potenziale, di velocità o di pressione; l’energia corrispondente rimane nel sistema ma non è utilizzabile. Molto dipende dal tipo di applicazione: se le condizioni di lavoro non sono particolarmente gravose, l’aumento della temperatura dell’olio è contenuto: se il serbatoio è sufficientemente grande e ventilato la permanenza dell’olio è abbastanza lunga da dissipare verso l’esterno il calore accumulato.
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.
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.
Contaminazione dell'Olio
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. 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
- Effetto sabbiatura: quando 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.
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.
Soluzioni per Prevenire il Surriscaldamento e l'Usura
Abbiamo già visto come sia importante la presenza del filtro dell’olio nel circuito, ma soffermiamoci maggiormente su quali sono le soluzioni per evitare la rottura dei componenti oleodinamici.
- Filtrazione accurata dell’olio nuovo prima del riempimento nel sistema, giacché l’olio nuovo spesso non soddisfa la purezza dell’olio richiesta.
- E’ fondamentale non forzare le macchine e le attrezzature oltre la loro portata nominale e rispettare i loro parametri operativi.
- Occorre inoltre verificare lo stato dell’olio idraulico e dei filtri ed effettuare una manutenzione regolare dell’impianto.
- Tra le soluzioni per evitare la rottura dei componenti oleodinamici figura scegliere con attenzione il fornitore di parti di ricambio dei componenti oleodinamici.
Scambiatori di Calore
Nella pratica comune gli scambiatori di calore hanno il compito di mantenere l’olio e i fluidi idraulici in genere entro un range prestabilito di temperatura. Sono normalmente a fascio tubiero e con flussi in controcorrente. Questo permette la regolazione di temperatura dell’olio variando la portata dell’acqua.
La manutenzione è quella classica degli scambiatori e viene programmata in funzione dell’efficienza dello scambio termico, a propria volta strettamente correlata alla pulizia delle superfici di scambio. Si tratta quindi di monitorare le temperature di entrata e uscita dell’acqua e dell’olio secondo uno scadenziario adeguato. E’ una tipica attività di “automanutenzione” , ovvero di manutenzione svolta autonomamente dall’Esercizio.
Pur con capacità refrigeranti nettamente minori, l’aria è il fluido più comodo ed immediato per asportare il calore dai fasci tubieri percorsi dall’olio. La superficie di scambio termico deve essere però molto più ampia e quindi si utilizzano tubi sottili, numerosi, di materiali con coefficiente di scambio termico elevato ed alettati. E’ il classico “radiatore”. Anche in questo caso la manutenzione preventiva consiste soprattutto nel monitoraggio della temperatura e nella pulizia periodica delle superfici alettate, molto soggette a sporcamento a causa del flusso di aria forzata.
Manutenzione Predittiva
Anche l’olio può essere sistematicamente pulito mediante l’utilizzo di filtri carrellati con pompa autonoma. La filtrazione (più spinta di quella effettuata dai filtri a bordo macchina) può quasi sempre essere effettuata senza fermare l’impianto.
Interessantissime le possibilità di manutenzione predittiva (diagnostica precoce), attraverso l’analisi periodica dell’olio: esistono correlazioni precise tra i tipi di inquinanti, la relativa concentrazione, la progressione della medesima e il grado di affidabilità del sistema. Questa attività è di norma affidata a Specialisti esterni ed è normalmente utilizzata per tutti i tipi di olio (lubrificanti, isolanti nei trasformatori etc.).
Il ricorso a Specialisti esterni è raccomandabile anche perché condizione necessaria che la diagnostica precoce sia attendibile è che i campioni di olio siano prelevati con modalità assolutamente rigide e ripetitive nonchè in posizioni indicate e (meglio ancora) predisposte dal provider.
TAG: #Idraulico