Contaminazione dell'Olio Idraulico: Cause e Prevenzione

Non è realistico aspettarsi che il lubrificante in un sistema di lubrificazione rimanga intatto indefinitamente. Ma cosa succede in caso di contaminazione? La contaminazione è un fattore critico per le attrezzature di lubrificazione, poiché riduce la durata e le prestazioni della pompa di lubrificazione e dei sistemi di misurazione.

La contaminazione si accumula lentamente nel tempo, inosservata, ed è rafforzata dalle abitudini e, in alcuni casi, dalle decisioni di progettazione del prodotto. Proteggete la vostra attrezzatura con la consapevolezza che la contaminazione è presente e può avere un impatto importante sulle operazioni.

Cause della Contaminazione

La maggior parte della contaminazione è causata dall'ambiente operativo e viene introdotta durante le operazioni di riempimento del sistema di lubrificazione. Tutto, dalla polvere nell'aria ai saponi dei lavaggi e all'acqua stessa, sono considerati contaminanti per un sistema di lubrificazione. A complicare ulteriormente la questione, anche i lubrificanti incompatibili possono causare problemi, creando reazioni chimiche che formano particelle solide o addirittura un lubrificante solidificato che intasa il sistema.

• Polvere e sporco
• Acqua
• Lubrificanti incompatibili
• Residui di lavorazione
• Usura interna dei componenti

Spesso gli utenti non scoprono la contaminazione fino a quando non sperimentano una durata inferiore al previsto delle loro attrezzature. Se l'attrezzatura di lubrificazione si guasta prematuramente, potrebbe essere il risultato di una contaminazione del lubrificante.

Un iniettore di grasso da $100 può fungere da sistema di allerta precoce. Potrebbe essere possibile realizzare un sistema di lubrificazione impermeabile ai contaminanti, ma ciò consentirebbe ai contaminanti di entrare nei gruppi cuscinetti o perni ad alto costo, gli stessi sistemi che la lubrificazione dovrebbe proteggere.

Contaminazione Acquosa: Acqua nell'Olio

Sia che utilizziate un fluido minerale o sintetico, un olio biologico o anche del gasolio, tutti questi fluidi sono caratterizzati da un punto di saturazione dell’acqua. Sopra questo punto di saturazione, il fluido non può disciogliere o trattenere altra acqua.

I Tre Tipi di Acqua nell’Olio

L’acqua nell’olio può presentarsi in tre forme: può essere disciolta, libera o emulsionata.

• Acqua disciolta: Non rappresenta un pericolo immediato, ma può contribuire alla corrosione nel tempo.
• Acqua libera: Si forma principalmente in seguito alla condensa e alle oscillazioni di temperatura ed è visibile sotto forma di gocce.
• Acqua emulsionata: Si presenta come una miscela uniformemente costellata di minuscole goccioline d’acqua nell’olio, rendendo il fluido torbido.

L’acqua emulsionata si forma in presenza di una pessima separazione dell’acqua o di scarse proprietà demulsionanti dell’olio unite a un concomitante ed elevato apporto di acqua (Ad esempio perdita di acqua dallo scambiatore di raffreddamento olio). Questo tipo di acqua nell’olio è facilmente riconoscibile, tuttavia quando arriva a questo stadio alcuni danni, purtroppo, si sono già verificati.

Come Proteggere il Nostro Fluido dall’Acqua nell’Olio?

L’acqua è ovunque e i primi passaggi che portano acqua all’interno del nostro fluido sono proprio lo stoccaggio e la manipolazione del fluido stesso. I liquidi, infatti, sono costantemente esposti all’acqua e al vapore acqueo durante tante azioni che vedono la loro manipolazione o il loro stoccaggio, basti pensare a quanto è diffuso lo stoccaggio all’aperto di serbatoi e fusti. In quei casi l’acqua si deposita sopra i serbatoi, si infiltra nel contenitore o si introduce quando quest’ultimo viene aperto per aggiungere o rimuovere del liquido.

Come Fare per Rimuovere l’Acqua nell’Olio?

Usare un elemento filtrante GFT come il SUPRABLOCK WATER REMOVAL è un modo efficace per rimuovere la contaminazione da acqua libera dal nostro sistema idraulico. Molto efficiente nel rimuovere l’acqua libera sia dai fluidi a base minerale che sintetica, SUPRABLOCK WATER REMOVAL utilizza come sistema filtrante un copolimero ultra-assorbente. Con questo dispositivo è possibile quindi prevenire i classici guasti dovuti al grippaggio dei componenti causati dalla presenza di umidità nell’impianto oleodinamico, ma anche tenere sotto controllo la qualità del gasolio, che per sua natura è facilmente deperibile.

Contaminazione da Particelle Solide

Purtroppo non è possibile evitare completamente la contaminazione di particelle solide, 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 Dovute a Particelle nell'Olio

• Effetto sabbiatura: Particelle sottili negli oli che scorrono rapidamente erodono le superfici.
• Abrasione: Particelle dure danneggiano le superfici tra parti mobili, causando perdita di materiale.
• Usura da fatica: Particelle dure incastrate tra le parti mobili causano microfratture che portano a guasti superficiali.
• Decomposizione dell’additivo e invecchiamento dell’olio: L'elevata quantità di particelle riduce il contenuto di additivo.

Oltre ai 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. 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.

Come Scongiurare Questo Disastro Economico e Ambientale?

• Filtrazione accurata dell’olio nuovo prima del riempimento nel sistema, giacché l’olio nuovo spesso non soddisfa la purezza dell’olio richiesta.

Olii Lubrorefrigeranti (FLR) e Rischi per la Salute

Il campo di applicazione degli olii lubrificanti è molto ampio, se ne fa ad esempio uso nei motori e nell’industria metalmeccanica. In particolare i fluidi lubrorefrigeranti (FLR) vengono usati nella lavorazione dei metalli per ridurre l’attrito tra le superfici e disperdere il calore prodotto. Ma quali sono i rischi nell’uso di questi liquidi? E quali le misure di prevenzione più idonee?

Gli autori indicano che “la produzione di manufatti metallici tramite lavorazioni per asportazione di truciolo comporta un larghissimo impiego di olii lubrorefrigeranti, normalmente additivati con numerose sostanze chimiche che, durante la lavorazione alle macchine utensili, possono costituire fonte di esposizione ad agenti tossici, anche cancerogeni”. In particolare l’esposizione professionale i questo comparto è dovuta soprattutto al contatto cutaneo.

Tra gli agenti chimici che possono rappresentare fonte di rischio troviamo gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), “classe di composti considerata il principale fattore di rischio legato all’uso degli olii lubro-refrigeranti in quanto cancerogeni”, ma anche i policlorobifenili (PCB), metalli (piombo, nichel, cromo ecc.), B (a) P (benzo, a - pirene) e nitrosammine. Infine è possibile lo sviluppo di una flora batterica pericolosa che può causare dermatiti, allergie, patologie respiratorie, ecc.

Nelle lavorazioni con macchine utensili la scelta dell’impianto di aspirazione e di diluizione degli inquinanti aerodispersi rappresenta un’importante priorità tra le misure preventive. L’impianto deve essere efficiente ed efficace e bisogna tener conto della qualità dell’olio impiegato: “quanto più l’olio si rivela pericoloso per la salute degli operatori tanto più sarà necessario preferire le cappe avvolgenti alle cappe esterne quali terminali di aspirazione”.

In relazione alla possibilità che i FLR possano “essere contaminati da microrganismi” che provocano patologie respiratorie e dermatologiche, è stata svolta una ricerca con campionamenti microbiologici in 7 ditte del territorio umbro. I dati microbiologici ottenuti con campionamenti attivi e passivi “evidenziano come, all’interno delle aziende, la presenza di olio da taglio produca un significativo aumento dell’inquinamento microbico totale”.

Misure di Prevenzione

• Aspirazione e diluizione degli inquinanti aerodispersi
• Schermatura completa delle macchine di lavorazione
• Utilizzo di nuove tecnologie di processo come la lubrificazione minimale
• Pulizia accurata dei serbatoi durante il cambio dell’olio da taglio
• Utilizzo di biocidi con un appropriato coefficiente di ripartizione tra fase acquosa e oleosa

Oil Condition Monitoring, Maintenance e Cleanliness

L’Oil Condition Monitoring, Maintenance e Cleanliness sono una serie di tecniche e strategie fondamentali perché permettono di allungare la vita dei fluidi e dei componenti di macchine e impianti. Questo approccio parte dall’evidenza scientifica derivante dagli studi dei tecnici di HYDAC che dimostrano che la contaminazione causa il 70/80% di guasti e usure dei componenti dei sistemi idraulici, oltre a cali di rendimento dell’intero impianto. Gli impianti sono soggetti a contaminazione che può generare: anomalo aumento di vibrazioni e rumorosità e delle temperature di lavoro, cambi di olio (oil ageing) e intasamenti delle cartucce filtranti frequenti, rottura e usura dei componenti (come la cavitazione delle pompe).

L’approccio di HYDAC alla manutenzione preventiva prevede e permette l’adozione di strategie di prevenzione e intervento per l’allungamento della vita dei componenti e del fluido idraulico attraverso l’Oil Condition Monitoring (Controllo e misurazione); l’Oil Cleanliness e l’Oil Maintenance. Ma come si traducono nella realtà d’impianto?

Si tratta di un insieme di tecniche che attraverso l’uso di strumenti e/o apparecchiature permette di monitorare costantemente lo stato del fluido: prevenire! Permette di conoscere sempre, e anche in caso di guasti: la tipologia (solida, liquida, gassosa) e quantità di contaminazione, lo stato dell’olio (invecchiamento), il tipo di intervento da effettuare in caso di rotture o problemi, la strategia più corretta per ripristinare l’impianto.

Modalità di Oil Condition Monitoring

Possiamo riassumere le modalità di Oil Condition Monitoring in tre tipologie. Il monitoraggio offline consiste, invece, in un’analisi più approfondita dello stato dell’olio effettuata attraverso analisi di laboratorio volta ad individuare le cause del guasto.

• Monitoraggio in linea: Controllo continuo dei parametri dell'olio durante il funzionamento.
• Monitoraggio periodico: Analisi regolari dell'olio per valutare lo stato e individuare eventuali problemi.
• Monitoraggio offline: Analisi di laboratorio approfondite per identificare le cause dei guasti.

Al fine di mantenere inalterato lo stato dei fluidi è, quindi, importante controllare la contaminazione di macchine e impianti si attesti entro determinati limiti ed è inoltre fondamentale programmare degli interventi di manutenzione ordinaria con sostituzione di filtri e/o elementi filtranti. È, inoltre, utile considerare che residui di lavorazione in fase di primo impianto, interventi di manutenzione, flussaggi etc. possono causare l’immissione di livelli eccessivi di contaminanti nel sistema che rendono necessario un intervento di Oil Cleanliness straordinario volto a ripristinare lo stato dell’olio ed evitarne il deterioramento.

Interventi di Oil Cleanliness e Manutenzione

Gli interventi possibili di Oil Cleanliness e, dunque, di Manutenzione possono essere riassunti in tre modalità di intervento/ pulizia attraverso la filtrazione. Qualora la prima misura non sia sufficiente o la contaminazione si attesti costantemente, per ragioni intrinseche al sistema, su livelli che il sistema esistente non è in grado di filtrare si dovrà ricorrere a un upgrade dell’impianto esistente.

• Filtrazione portatile: Utilizzo di unità mobili per la pulizia dell'olio.
• Filtrazione in linea: Installazione di sistemi di filtrazione direttamente sull'impianto.
• Upgrade dell'impianto: Miglioramento del sistema di filtrazione esistente.

In ciascun caso, gli elementi filtranti svolgono un importante ruolo. Devono garantire un corretto grado di filtrazione (Rapporto β(x)) e, se opportunamente scelti, possono inoltre permettere di abbattere le cariche elettrostatiche, ridurre le problematiche legate alla partenza a freddo (basso delta p), resistere alle elevate pulsazioni (tipiche delle presse), rispettare l’ambiente (cartuccia inceneribile), assorbire l’acqua disciolta nell’olio.

L’Oil Condition Monitoring fornisce molteplici informazioni sulla stato del fluido e permette di effettuare interventi on-condition o, in base ai parametri rilevati, programmare le attività di manutenzione come la sostituzione dei componenti a effettiva necessità. La manutenzione on-condition si avvale già oggi di sistemi per il monitoraggio, l’analisi e la pulizia dei fluidi che permettono di abbattere i costi ed aumentare l’efficienza di macchine e impianti: la produttività.

L’elettronica di rilevazione della contaminazione di HYDAC si è sempre più evoluta e sviluppata secondo logiche e linguaggi 4.0, fondamentali per la connettività dei sistemi industriali. L’Oil Condition Monitoring sfrutta le potenzialità della sensoristica più evoluta per il controllo continuo e da remoto dello stato del fluido.

Impatto sulle Guarnizioni dei Cilindri Idraulici

Come produttori di guarnizioni per cilindri idraulici, siamo costantemente impegnati a studiare gli effetti che la qualità dell’olio ha sulla durata e sulle prestazioni dei nostri prodotti. Le particelle solide presenti nell’olio idraulico possono avere origini diverse: residui di lavorazione meccanica, usura interna dei componenti, contaminanti introdotti durante il rifornimento o tramite l’ambiente esterno.

Le guarnizioni, in particolare quelle in materiali elastomerici come NBR, FKM, PU e PTFE, sono soggette a erosione, taglio e deformazione quando entrano in contatto ripetuto con particelle abrasive. Il metodo utilizza tre numeri, ognuno dei quali rappresenta una classe logaritmica (scala binaria) del numero di particelle rilevate.

Le particelle solide, in particolare quelle ≥ 14 µm, sono le più dannose per le guarnizioni. Anche un aumento moderato del livello ISO (es. Il mantenimento della pulizia del fluido idraulico è una condizione essenziale per garantire la durata e l’affidabilità delle guarnizioni nei cilindri oleodinamici.

Tabella Riassuntiva delle Misure di Prevenzione

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