Ogni sistema idraulico si basa su un fluido che circola tra i vari componenti come pompe, valvole e attuatori, trasmettendo e controllando l'energia. Oltre a trasmettere energia, il fluido deve lubrificare, trasferire calore ed essere compatibile con i vari materiali. Le densità a elevata potenza impongono al fluido non solo di trasmettere energia, ma di lubrificare, trasferire calore ed essere compatibile con vari materiali.

I problemi economici e ambientali hanno aumentato le esigenze dei fluidi idraulici, che devono ridurre le perdite, essere filtrabili per una maggiore durata e ridurre i costi di sostituzione, oltre a non essere dannosi per l'ambiente in caso di perdite.

Gli addetti ai lavori affermano che una percentuale compresa tra il 70 e l'85% dei problemi ai sistemi idraulici è direttamente collegata alla scelta sbagliata del fluido, a un trattamento improprio o alla sua contaminazione. Gli osservatori industriali ritengono che i fluidi idraulici, in una percentuale che arriva all’85% lasciano alla fine il sistema in cui operano attraverso perdite ridotte ma costanti, catastrofiche rotture delle linee o malfunzionamenti di raccordi e tenute.

Tipi di Fluidi Idraulici

I fluidi idraulici si dividono in due categorie di base: gli inibitori di ruggine e ossidazione (R&0) e i fluidi anti-usura (Aw).

  • Fluidi "R&0" (Inibitori di Ruggine e Ossidazione): Contengono inibitori di ruggine, ossidazione e corrosione, anti-schiumogeni e un riduttore del punto di fusione. Questi fluidi sono generalmente adatti alla maggior parte dei sistemi fino a 100 bar e il loro utilizzo si basa soprattutto sulle necessità delle pompe e dei motori che fanno parte del sistema.
  • Fluidi "Aw" (Anti-usura): Contengono un livello molto più elevato di additivi anti-usura rispetto ai liquidi "R&O".

L’uso diffuso del termine “olio idraulico” riflette la preponderanza dei fluidi idraulici a base di petrolio. Alcune caratteristiche fisiche e chimiche dei fluidi idraulici a base di petrolio sono dovute alla materia prima di base, mentre altre si devono agli additivi. Alcuni di questi ultimi apportano proprietà utili, altri accrescono quelle già presenti e altri ancora riducono l’intensità di fenomeni indesiderati.

Oggigiorno praticamente tutti i fluidi idraulici contengono almeno un tipo di additivo, e molti ne hanno diversi. La quantità utilizzata varia da poche frazioni percentuali a più del 30%.

Additivi negli Oli Idraulici

Diversi additivi vengono impiegati per migliorare le proprietà degli oli idraulici:

  • Additivi anti-usura: Vengono utilizzati per prevenire il contatto in componenti idraulici, soprattutto nelle pompe, riducendo la frizione.
  • Inibitori di ossidazione: Vanno utilizzati se la temperatura di esercizio supera i 90 °C, per formare un rivestimento protettivo contro gli effetti catalitici dei metalli.
  • Detergenti, disperdenti e inibitori di corrosione: Aiutano a neutralizzare gli acidi e a mantenere pulito il sistema.
  • Inibitori di ruggine: Vanno selezionati con attenzione per evitare la corrosione di metalli non ferrosi o la formazione di emulsioni con l’acqua.
  • Disperdenti: Disperdono o sospendono le particelle potenzialmente in grado di creare un residuo fangoso nell’olio.
  • Anti-schiumogeni: Inibiscono la formazione di schiuma.

Viscosità: La Proprietà Più Importante

La proprietà più importante di un fluido idraulico è probabilmente la viscosità, che varia con la temperatura: cresce quando la temperatura diminuisce e viceversa. La viscosità dei fluidi idraulici è la misura della resistenza allo scorrimento, ossia della resistenza opposta dalle particelle di fluido al reciproco scorrimento.

Oli idraulici diversi presentano differenti percentuali di cambiamento della viscosità sotto l’influenza della temperatura. L’indice di viscosità (Vi) è un sistema per assegnare un valore numerico a queste percentuali di cambiamento. L’uso di additivi che migliorano l’indice di viscosità consente la formulazione di oli che assicurano un buon livello di lubrificazione a una gamma di temperature molto più vasta di quella garantita dal semplice olio minerale.

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.

Indice di Viscosità (I.V.)

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.

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.

Attenzione! 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.

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).Cos’è la viscosità?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. 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.

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.

Classi di Viscosità

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.

Altre Caratteristiche Importanti

Oltre alla viscosità, altre caratteristiche importanti includono:

  • Potere lubrificante e protezione dall’usura: Il fluido deve bagnare tutte le parti mobili con una pellicola lubrificante continua.
  • Compatibilità con i materiali: Il fluido deve essere compatibile con tutti i materiali dell'impianto, comprese guarnizioni, cuscinetti e vernici.
  • Resistenza alle sollecitazioni termiche: Il fluido deve resistere ai cicli termici durante il funzionamento e le fermate dell'impianto.
  • Bassa comprimibilità: Importante per sistemi ad alta pressione.
  • Dilatazione termica: Da considerare in impianti con elevato volume d'olio.
  • Potere anti-schiuma: Riduce la formazione di schiuma nel serbatoio.
  • Potere antiossidante: Protegge le superfici metalliche dalla corrosione.
  • Filtrabilità: Permette la rimozione degli elementi inquinanti.
  • Resistenza all'accensione e incombustibilità: Essenziale in ambienti a rischio incendio.
  • Tossicità: Da valutare per la sicurezza degli operatori.

Tipi di Fluidi Idraulici Alternativi

  • Liquidi a base acquosa: Utilizzabili solo in specifici intervalli di temperatura.
  • Emulsioni olio-in-acqua: Contengono una bassa percentuale di olio e presentano una viscosità stabile.
  • Emulsioni acqua-in-olio: Hanno un potere lubrificante migliore delle precedenti.
  • Soluzioni acque-glicole: Stabile rispetto alla temperatura, mentre il potere lubrificante è paragonabile a quello dell’olio.
  • Esteri fosforici: Elevatissimo punto di fiamma, hanno un buon potere lubrificante.
  • Siliconi: Presentano una notevole stabilità della viscosità e ottima stabilità chimica.
  • Fluidi a base sintetica: Offrono vantaggi in applicazioni con alte o basse temperature e possono offrire una riduzione energetica fino al 7%.
  • Fluidi idraulici biodegradabili: Sono stati sviluppati negli ultimi anni i fluidi idraulici a base di oli vegetali.

La maggior parte degli oli a base di petrolio e a base sintetica degradano e non persistono nell’ambiente. Per ottenere una miglior biodegradabilità e una tossicità virtualmente nulla sono stati sviluppati negli ultimi anni i fluidi idraulici a base di oli vegetali.

I fluidi a base di oli vegetali possiedono un indice di viscosità molto elevato, il che rappresenta un fattore positivo in applicazioni con temperatura variabile o alta. Per contro, a confronto degli oli minerali per sistemi idraulici offrono minor stabilità idrolitica, scarse caratteristiche a bassa temperatura, scarsa risposta ai riduttori del punto di fusione e scarsa stabilità anti-ossidante.

Scelta dell'Olio Giusto

La scelta dell’olio giusto per i pistoni idraulici è di fondamentale importanza per garantire il corretto funzionamento del sistema idraulico. L’olio idraulico non solo lubrifica le parti mobili, ma consente anche di trasmettere la forza attraverso il sistema, mantenendo una pressione costante e riducendo l’usura dei componenti.

Gli oli minerali sono tra i più utilizzati nei sistemi idraulici per la loro versatilità e prestazioni affidabili. Questa tipologia è la scelta ideale per molti impianti industriali e mobili, è utilizzato comunemente in macchinari agricoli, attrezzature per la costruzione e in sistemi che operano a temperature moderate.

L’olio sintetico offre prestazioni superiori rispetto agli oli minerali, in particolare per quanto riguarda la resistenza alle temperature estreme e la durata. Questo olio è indicato per applicazioni in cui i sistemi idraulici sono sottoposti a temperature elevate o molto basse, oppure dove è richiesta una resistenza maggiore all’usura e all’ossidazione.

Gli oli biodegradabili sono ideali per applicazioni in cui esiste il rischio di perdite o sversamenti nell’ambiente, come nei macchinari utilizzati in parchi naturali, nelle foreste o vicino a corsi d’acqua.

Prima di selezionare l’olio idraulico per i pistoni, è importante consultare le raccomandazioni del produttore dell’attrezzatura. La temperatura operativa del sistema è un fattore cruciale nella scelta dell’olio idraulico. Se il sistema opera in ambienti ad alte temperature, un olio sintetico potrebbe essere più adatto.

Verificare periodicamente il livello e lo stato dell’olio idraulico è fondamentale per prevenire problemi.

Prodotti Esemplificativi

  • TotalEnergies Dynatrans ACX 30: Lubrificante per trasmissioni powershift, sistemi idraulici, assali e riduttori finali.
  • TotalEnergies DROSERA XMS 68 I e 32 I: Olio multifunzionale, senza zinco, per macchine utensili.
  • TotalEnergies AZOLLA NET HC: Ha un elevato potere detergente e disperdente.
  • TotalEnergies Azolla ZS 150, 100 e altri: Formulati per tutti i tipi di sistemi idraulici.
  • 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.

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