Negli impianti oleodinamici, in linea teorica, si potrebbe utilizzare un tipo qualsiasi di fluido, in quanto tutti seguono la legge di Pascal. Tuttavia, per ottenere elevate prestazioni e durata della macchina, sono necessarie formulazioni di olio ottimali per adattarsi alle applicazioni.

Caratteristiche Fondamentali dell'Olio Idraulico

L'olio idraulico è il mezzo di trasporto dell’energia in un impianto oleodinamico. Oltre la funzione primaria di trasporto dell’energia meccanica, il fluido idraulico ha anche la proprietà di proteggere, lubrificare e raffreddare i componenti con i quali viene in contatto. Caratteristica fondamentale degli oli idraulici è la viscosità che indica la capacità di scorrimento del lubrificante su una determinata superficie. In particolare, essi si caratterizzano per la stabilità anche ad alte temperature che previene la formazione di depositi. L’adeguato utilizzo di additivi consente di avere proprietà anti-corrosive con prestazioni antischiuma.

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. 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 e per questo, si consideri che il gioco di accoppiamento tra cursore e alloggiamento di un distributore può essere di soli 8-10 micron. Da corrosione che nasce 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, per cui in impianti in cui il volume dell’olio è molto elevato, bisogna tenere conto della temperatura di esercizio.

Acqua e Ossidazione

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. La schiuma è un aspetto negativo nell'olio, in quanto provoca una discontinuità nel film di olio o una irregolarità di flusso.

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. Nel post di febbraio abbiamo parlato dell’importanza della corretta filtrazione dei fluidi oleodinamici per allungare la vita dell’olio e dei componenti dell’impianto. Questo mese approfondiremo le tipologie dei fluidi utilizzati nelle applicazioni oleodinamiche, in quanto il tipo di olio impiegato e le sue caratteristiche influiscono sulla scelta e sul dimensionamento del filtro, nonché sui materiali da utilizzare, che devono essere compatibili con la formulazione chimica del fluido.

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.

Tipologie di Fluidi Idraulici

I fluidi impiegati in oleodinamica sono:

  • Acqua, che ha un utilizzo molto limitato, perché favorisce la corrosione e non ha potere lubrificante; viene impiegata solo se presenti rischi di infiammabilità o inquinamento per l’ambiente
  • Oli minerali
  • Emulsioni acqua-olio
  • Fluidi sintetici
  • Fluidi ecologici

Generalmente oggi nella maggior parte delle applicazioni oleodinamiche si utilizzano oli minerali o, per quei settori che necessitano di fluidi idraulici non infiammabili, le emulsioni acqua-olio, alle quali avevamo già dedicato un approfondimento nei mesi scorsi (vedi post).

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.

Classificazione degli Oli Idraulici

L’Organizzazione Internazionale per la Standardizzazione (ISO) ha stabilito con la norma ISO 6743-4 la classificazione dettagliata dei fluidi della famiglia H (sistemi idraulici) appartenenti alla classe L (lubrificanti, fluidi idraulici e prodotti similari).

Il sistema di classificazione ISO 6743-4 può essere applicato in generale alle tre classi principali di fluidi idraulici:

  • Fluidi oleodinamici minerali (cioè a base di petrolio)
  • Fluidi oleodinamici resistenti al fuoco
  • Fluidi oleodinamici biodegradabili

Fluidi Oleodinamici Minerali

Come anticipato nei paragrafi precedenti, la classe più numerosa di fluidi idraulici è composta da oli a base di idrocarburi raffinati, cioè di petrolio. Il petrolio rappresenta una base molto funzionale per i fluidi industriali: una volta raffinato (HH) viene formulato con vari additivi per prevenire la ruggine, l’ossidazione, la formazione di schiuma e l’usura.

Di seguito è riportato un elenco delle classificazioni più comuni degli oli idraulici minerali e le rispettive descrizioni:

  • ISO - L - HH - oli minerali base, senza inibitori di corrosione
  • ISO - L - HL - oli minerali raffinati con proprietà antiossidanti e antiruggine
  • ISO - L - HM - oli con additivi per aumentare la resistenza all’usura
  • ISO - L - HR - oli ad elevato indice di viscosità
  • ISO - L - HV - ad elevato indice di viscosità per costruzioni e marina
  • ISO - L - HG - si ottengono dagli HM mediante l’aggiunta di additivi che riducono l’effetto stick-slip

Gli oli maggiormente utilizzati sono gli HM.

Fluidi Oleodinamici Resistenti alle Fiamme

Esistono diversi tipi di fluidi resistenti alle fiamme e sono generalmente classificati come segue:

  • ISO - L - HFAE - Emulsione, olio-in-acqua (di solito >80% di contenuto d’acqua)
  • ISO - L - HFAS - combinazioni chimiche in acqua (di solito >80% di contenuto d’acqua)
  • ISO - L - HFB - emulsione acqua-in-olio (di solito >40% di acqua)
  • ISO - L - HFC - Soluzioni di glicole o glicole acquoso (di solito >35% di contenuto d’acqua)
  • ISO - L - HFDR - fluidi sintetici che non contengono acqua e composti da esteri fosforici
  • ISO - L - HFDS - Idrocarburi clorurati (senza acqua)
  • ISO - L - HFDT - Miscele HFDR/HFDS
  • ISO - L - HFDU - Fluidi sintetici che non contengono acqua e di altra composizione

Fluidi Oleodinamici Biodegradabili

Ci sono infine fluidi sviluppati in anni recenti per applicazioni in cui è richiesta la compatibilità ambientale, che si suddividono in:

  • ISO - L - HETG (Trigliceridi - oli vegetali)
  • ISO - L - HEPG (poliglicoli)
  • ISO - L - HEES (esteri sintetici)
  • ISO - L - HEPR (Polialfaolefina e relativi idrocarburi)

Oli Idraulici Specifici e le Loro Caratteristiche

Esistono numerosi oli idraulici specifici, ognuno con caratteristiche uniche per applicazioni diverse. Ecco alcuni esempi:

  • TotalEnergies Dynatrans ACX 30: Lubrificante avanzato progettato specificamente per trasmissioni powershift, sistemi idraulici, assali e riduttori finali.
  • TotalEnergies DROSERA XMS 68 I e 32 I: Oli multifunzionali, senza zinco, per macchine utensili.
  • TotalEnergies AZOLLA NET HC: Ha un elevato potere detergente e disperdente.
  • TotalEnergies Azolla ZS: Formulati per tutti i tipi di sistemi idraulici.
  • TotalEnergies BLUE CONCENTRATE: Adatto a tutti i circuiti oleodinamici.
  • TotalEnergies Drosera MS 32 e MS 220: Oli lubrificanti multifunzionali senza zinco, progettati per garantire prestazioni elevate nei macchinari utensili.
  • TotalEnergies Azolla HZS: Oli idraulici antiusura ad elevate prestazioni.
  • TotalEnergies Biohydran TMP 32: Olio idraulico biodegradabile con specifica ECOLABEL.
  • Mobil Nuto H: Progettati per applicazioni industriali e su macchinari mobili dove siano richiesti lubrificanti antiusura.
  • Mobil DTE Serie 20: Oli idraulici antiusura di prestazioni superiori formulati per soddisfare un’ampia gamma di applicazioni idrauliche.
  • TotalEnergies Azolla VTR 32: Olio idraulico per trasmissioni idrodinamiche.
  • TotalEnergies Equivis D 46: Olio idraulico con additivo detergente-disperdente con indice di viscosità molto elevato.
  • Bp Energol SHF-HV: Olio idraulico ad elevate prestazioni.
  • IP Hydrus Oil HI: Oli idraulici di altissima qualità sviluppati per essere impiegati nei sistemi idraulici.
  • Q8 HAYDN: Olio minerale paraffinico con elevate prestazioni antiusura utilizzato nelle apparecchiature e nei sistemi idraulici.
  • Mobil Univis HVI: Olio idraulico ad altissimo indice di viscosità.

La Scelta dell'Olio Idraulico Corretto

Scegliere un buon fluido idraulico per la propria macchina di movimento è una scelta importante. 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. La prima scelta è sempre l’olio della viscosità indicata nel manuale del macchinario o del motore. Non improvvisare mai, chiedici eventualmente un consiglio: su utilenseriaweb trovi i migliori oli lubrificanti!

Per la spaccalegna è consigliabile utilizzare un olio idraulico resistente all'acqua. Prima di scegliere un olio idraulico, assicurarsi che sia adatto per la spaccalegna specifica; diversi modelli potrebbero richiedere un olio diverso. Inoltre, è importante scegliere il giusto viscosità dell'olio in base alla temperatura esterna in cui verrà usato; più bassa è la temperatura esterna, più alta deve essere la viscosità dell'olio.

Olio Idraulico 46 vs Olio Idraulico 68

Ci sono due principali tipi di olio idraulico: olio idraulico 46 e 68. L'olio idraulico 46 è più adatto per le temperature più basse, mentre l'olio idraulico 68 è meglio adatto per le temperature più elevate. Olio idraulico 46 è anche noto come olio AW o AW-46 e viene utilizzato in applicazioni come impianti di raffreddamento, impianti di lubrificazione e compressori a vite. L'olio AW-46 offre una protezione migliore contro la corrosione rispetto a molti altri oli e può essere utilizzato in applicazioni a bassa velocità. Olio idraulico 68 viene anche chiamato olio AW o AW-68 ed è stato progettato per applicazioni ad alte velocità e temperature. L'AW-68 offre una buona resistenza agli urti termici ed è generalmente usato in sistemi di trasmissione o trasmissione ad alta pressione.

In conclusione, la principale differenza tra l'olio idraulico 46 e 68 sta nella viscosità del fluido, con l'olio AW-46 adatto per temperature più basse e l'olio AW-68 adatto per temperature più elevate.

Durata dell'Olio Idraulico e Manutenzione

La sua durata dipende da diversi fattori, inclusa la qualità del prodotto, le condizioni ambientali e l'applicazione. In generale, l'olio idraulico può durare da 12 a 24 mesi prima che sia necessario cambiarlo. Un olio di qualità superiore potrebbe durare fino a 36 mesi, mentre un olio di qualità inferiore potrebbe richiedere un cambio più frequente. La corretta manutenzione del sistema può anche prolungare la vita dell'olio idraulico. Ad esempio, filtrare regolarmente l'olio e mantenere i livelli corretti aiuterà a prolungare la sua durata. Inoltre, controllando periodicamente il colore e l'odore dell'olio si può determinare se è giunto il momento di cambiarlo o meno. Se l'olio diventa troppo scuro o ha un odore dolciastro, ciò indica che è stato danneggiato e che dovrebbe essere sostituito.

Importanza della Compatibilità dei Componenti con il Fluido Idraulico

I sistemi idraulici sono il cuore di molti settori e di numerosi macchinari, sia mobili sia stazionari, che operano spesso in condizioni climatiche ed operative estreme, pertanto il fluido idraulico è essenziale per garantire le corretta funzionalità dell’impianto nel tempo, così come è essenziale selezionare il sistema di filtrazione adatto alle caratteristiche dell’olio utilizzato, in modo da assicurare una perfetta compatibilità dei materiali.

Il materiale corretto permette infatti di prevenire eventuali fenomeni di corrosione e di prolungare la longevità dei componenti del sistema. UFI Filters Hydraulics, grazie alla trentennale esperienza nel settore della filtrazione e all’ampia gamma di prodotti di filtrazione studiati per le varie tipologie di olio, è in grado di selezionare le soluzioni di filtrazione più adatte alla specifica tipologia di fluido impiegato.

Tabella Riassuntiva delle Classificazioni ISO degli Oli Idraulici Minerali

Classificazione ISO Descrizione
ISO - L - HH Oli minerali base, senza inibitori di corrosione
ISO - L - HL Oli minerali raffinati con proprietà antiossidanti e antiruggine
ISO - L - HM Oli con additivi per aumentare la resistenza all’usura
ISO - L - HR Oli ad elevato indice di viscosità
ISO - L - HV Oli ad elevato indice di viscosità per costruzioni e marina
ISO - L - HG Oli ottenuti dagli HM mediante l’aggiunta di additivi che riducono l’effetto stick-slip

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