La temperatura dell'olio idraulico è un parametro cruciale che influenza direttamente le prestazioni e la durata dei sistemi oleodinamici. In condizioni normali, l'olio ha un range di temperatura ampio, ma il punto di funzionamento ideale si attesta entro i 45-50°. Pertanto, il corretto trattamento termico o condizionamento dell'olio è fondamentale anche ai fini del Contamination Management.
L'Importanza del Contamination Management
La presenza di particelle di contaminazione nei sistemi oleodinamici può determinare guasti alle parti dell’impianto. La contaminazione da particelle solide (residui di lavorazioni come le saldature), liquide (acqua) e gassose (aria) è una delle più comuni cause di ossidazione, ruggine e usura.
L'implementazione di sensoristica e strumenti di controllo e analisi permette di recepire delle misure dal sistema. Questi dati, oltre a informare l'operatore sullo stato del fluido, consentono di attuare interventi di manutenzione mirati che riducono o abbattono i fermo macchina garantendo la business continuity.
Laddove si sia adottato un approccio alla manutenzione intelligente, sensoristica e logiche di controllo permettono di impostare delle manovre di auto-correzione per mantenere invariate le caratteristiche dell’olio e, così, evitare il fermo macchina. Ad esempio, in un sistema dotato di un rilevatore di particelle metalliche come il MCS 1000, l'operatore potrà ottenere dati sui livelli di contaminazione solida e, al superamento della soglia target, avrà modo di attuare un eventuale flussaggio o sostituire un determinato componente. Appare, dunque, evidente la valenza di questi strumenti anche per la manutenzione predittiva.
Il Ruolo degli Scambiatori di Calore e della Sensoristica
È ovvio che questa funzionalità sia demandata a scambiatori di calore ma, come si è sottolineato, può essere ottimizzata dall’implementazione dell’opportuna sensoristica. In ambienti soggetti a notevoli sbalzi termici è comune che i sistemi di raffreddamento siano impostati per raffreddare costantemente l'impianto (ciclo continuo).
La Filtrazione dell'Olio Idraulico
La necessità di impiegare filtri negli impianti idraulici è un fatto risaputo e il suo corretto dimensionamento è fondamentale per una buona pulizia dell’olio. Per determinare il grado di filtrazione necessario all’impianto e la grandezza del filtro da adottare dovranno essere valutate le condizioni di esercizio dell’impianto e le grandezze in gioco (pressione, portata di esercizio e così via).
Inoltre, in base ai componenti installati e in relazione all’ambiente di lavoro si dovranno determinare le classi di contaminazione target. Ad esempio, sistemi dotati di servo valvole necessitano di una filtrazione più sofisticata.
Il flussaggio dell’olio è una misura straordinaria che, laddove si verificassero picchi di contaminazione, ripristina lo stato dell'olio. Nella messa in servizio di un impianto, ad esempio, la classe di contaminazione dell’olio nuovo potrebbe superare la soglia di sensibilità dell’impianto. La stessa situazione si potrebbe verificare nella fase di rabbocco del serbatoio.
In tutti questi casi l’olio viene deviato dall’impianto e bypassato in un’unità di filtrazione portatile dove sarà flussato e ricondizionato prima di essere reimmesso nell’impianto. Anche in questo caso l’integrazione di sistemi elettronici di misura e controllo permette di intervenire ad effettiva necessità per sopperire a picchi di contaminazione in diversi punti dell’impianto. Andamenti temporali delle grandezze dell’impianto potranno poi essere impiegati per ottimizzare i processi di manutenzione, anche in ottica 4.0.
La Scelta dell'Olio Diatermico Corretto
L’olio che scegli per la tua azienda deve essere certificato per lavorare alla massima resa nello stesso range delle temperature di esercizio del tuo impianto. Si tratta di una questione di chimica: i fluidi termici sono sostanze viscose che fluiscono bene se sottoposte a calore elevato, poiché proprio la viscosità aumenta al diminuire della temperatura. Lo scenario appena descritto è peggiorato in tutti quei casi in cui le tubature sono esposte all’aria esterna, quindi a un clima più rigido durante le stagioni fredde.
Non tutti i fluidi termici, pur rispettando i requisiti di temperatura, sono adatti a tutti gli usi. Soffermiamoci un attimo sui parametri di punto di flash, punto di fuoco e punto di autoaccensione.
Tipologie di Oli Diatermici
- Oli minerali: Vengono realizzati dalle raffinerie più importanti e solitamente sono reperibili a prezzi economici. Nella loro composizione troviamo quantità minime o nulle di additivi quindi non prevedono protezione supplementare.
- Oli Siliconici: La loro principale peculiarità è di essere estremamente resistenti all’ossidazione. Oltre a questo offrono stabilità termica fino a 350°C in sistemi chiusi.
- Composti aromatici chimici, anche detti Oli Sintetici: Hanno composizioni chimiche a base di benzene e possono sostenere range termici molto ampi: sopportano bene temperature fino a 398°C in impianti chiusi. Sono più costosi, e vanno smaltiti in modo appropriato per non minare l’equilibrio ambientale e la salute del personale.
Equilibrare costi e resa effettiva dell’olio diatermico non è mai facile per un imprenditore, tuttavia la scelta migliore è sempre quella di ragionare sul lungo termine. I costi di smaltimento sono un’altra voce di spesa da tenere a mente poiché alcuni fluidi sono classificati come rifiuti pericolosi.
Viscosità dell'Olio: Un Parametro Fondamentale
La viscosità riguarda il grado di “aggregazione” o di “adesione” di un fluido. Un lubrificante con viscosità alta è meno fluido di un lubrificante con viscosità bassa. Vi sono due tipi di viscosità: la viscosità dinamica e la viscosità cinematica.
La viscosità dinamica è misurata in millipascal per secondo (mPa·s) o in centipoise (cP), mentre la viscosità cinematica è espressa in millimetri quadri al secondo (mm²/s) o in centistokes (cSt). La viscosità descrive le forze di attrito interne tra strati adiacenti di un fluido che sono in movimento.
Più le forze di attrito sono alte, più difficilmente scorre il fluido o, in altre parole, la viscosità cresce. Se le forze di attrito sono basse, il fluido scorre più facilmente e la viscosità è bassa. È importante notare che la viscosità di un lubrificante non è una proprietà fissa, ma dipende dalla temperatura.
Per i lubrificanti, la viscosità, insieme all’indice di viscosità, è un parametro fondamentale. Lo strato di lubrificante non deve diventare troppo sottile in normali temperature di esercizio, in quanto si perderebbe il film lubrificante e non si garantirebbe una lubrificazione adeguata. Parallelamente, lo strato di lubrificante non deve essere troppo spesso, perché causerebbe un attrito interno troppo elevato.
La viscosità dinamica descrive la forza necessaria per far scorrere un lubrificante, cioè la forza per superare l’attrito interno. La viscosità cinematica descrive quanto velocemente un lubrificante scorre quando una specifica forza viene applicata. Questo valore è il risultato della divisione tra la viscosità dinamica e la densità del lubrificante. In sostanza, la viscosità cinematica è il fattore che lega la viscosità dinamica alla densità.
Classi di Viscosità ISO
La viscosità dei lubrificanti industriali è definita dalla classificazione di viscosità ISO, la quale misura la viscosità a 40°C, che è una comune temperatura operativa. Per esempio, un lubrificante con ISO VG 68 ha una viscosità di 68 cSt a 40°C con un margine di ±10%.
È importante capire che queste classi non sono indicazione della qualità lubrificanti di un olio, né delle sue prestazioni oltre i 40°C. Quindi determinare la corretta classe di viscosità è solo una parte del processo; l’esperienza e la conoscenza sono indispensabili per fare la scelta giusta.
Indice di Viscosità
Ancor più importante della viscosità è l’indice di viscosità. Questo valore indica quanto la viscosità cambia con il cambiare della temperatura. Un lubrificante con un basso indice di viscosità cambierà molto la sua viscosità con minime variazioni di temperatura, offrendo basse performance in applicazioni con elevate variazioni di temperatura. Un alto indice di viscosità indica che la viscosità rimarrà più stabile in un ampio range di temperature. Questo è auspicabile in condizioni termiche variabili.
L’Importanza della Viscosità nei Lubrificanti
La viscosità e l’indice di viscosità sono parametri diretti delle performance di un lubrificante. I lubrificanti con una bassa viscosità con una fluidità simile all’acqua sono spesso usati a basse temperature, nelle applicazioni meno caricate e nelle applicazioni con basse velocità di rotazione, ad esempio negli impianti idraulici.
I lubrificanti con un’alta viscosità hanno performance migliori nelle applicazioni con alto carico, come nel caso di riduttori e di componenti industriali molto caricati. La scelta del giusto lubrificante con un’appropriata viscosità e indice di viscosità dipende da molti fattori.
Tabella Riepilogativa delle Classi di Viscosità ISO
| Classe di Viscosità ISO VG | Viscosità Cinematica a 40°C (cSt) |
|---|---|
| 22 | 22 ± 10% |
| 32 | 32 ± 10% |
| 46 | 46 ± 10% |
| 68 | 68 ± 10% |
| 100 | 100 ± 10% |
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