Filtrazione Olio Idraulico: Funzionamento e Manutenzione

Si parla troppo poco dell’importanza della corretta filtrazione dei fluidi negli impianti industriali. Tanto più se si considerano diverse ricerche sul campo che confermano che dal 50 al 70% dei guasti delle attrezzature sono legati a condizioni inadeguate dell’olio idraulico. La corretta filtrazione dei fluidi sta infatti diventando sempre di più un fattore critico per molti settori e applicazioni industriali, sia per evitare eventuali guasti o fermi non previsti a macchinari e utensili, sia per allungare la vita dei componenti dell’impianto e degli oli utilizzati per la lubrificazione, in un’ottica di miglioramento dell’impatto anche dal punto di vista ambientale. La corretta manutenzione dell’impianto, così come la scelta di prodotti di filtrazione e di lubrificazione di qualità, sono pertanto ormai fattori cruciali e di imprescindibile importanza nella vita di ciascun impianto.

Funzione dell'Olio Idraulico

L’olio idraulico è un mezzo per il trasferimento di potenza all’interno di un sistema idraulico. Attraverso l’olio idraulico, infatti, grazie a pompa e servovalvole, viene trasferita la pressione e attivati attuatori come ascensori, bracci di escavatori, freni idraulici, sistemi di servosterzo e altri.

Valutazione Qualitativa dell'Olio Idraulico

Per valutare qualitativamente un olio idraulico, quindi, occorre considerare principalmente la sua resistenza all’ossidazione sotto pressione e alle temperature di esercizio, ma essendoci diverse tipologie di olio idraulico, dal più semplice olio minerale impiegato a basse temperature e bassa pressione, passando per il più performante olio ad alto indice di viscosità, fino ad arrivare all’olio interamente sintetico, va da sé che i parametri da valutare possono aumentare a seconda dell’applicazione. Tutti gli oli idraulici sono costituiti da una base a cui vengono aggiunti additivi per rendere il fluido antiusura, detergente e antiruggine, ma nelle applicazioni vicine a fonti di calore importanti, ad esempio, vengono utilizzati anche prodotti cosiddetti “autoestinguenti”, che in caso di incendio sono in grado di spegnersi in autonomia.

Contaminazione dell'Olio Idraulico

Spesso si interviene ripristinando il guasto, senza analizzare le cause che hanno determinato l’avaria del componente. Analizzando le cause di guasto, soprattutto in macchine tradizionali, emerge che un numero considerevole di guasti è dato dalla contaminazione dell’olio idraulico. Contaminazione dovuta a cause esterne, quali acqua, silice, fibre ecc. La norma ISO 4406 permette una codifica del livello di contaminazione da parti celle solide. Effettuare una campionatura degli olii idraulici può mostrare qualche inaspettata sorpresa. Un olio idraulico, contaminato da parti celle solide, assume anche la funzione di utensile incrementando l’usura dei componenti principalmente per abrasione e pitting.

Con una approfondita indagine e con i giusti strumenti di analisi, è talvolta possibile risalire all’evento o agli elementi contaminanti, ma le fonti così come le occasioni di contaminazione dell’olio idraulico sono note da tempo e sempre le stesse all’interno della quasi totalità dei sistemi. Visto che non è possibile evitare completamente la contaminazione solida, diventa infatti ancora più fondamentale tenerla sotto controllo: particelle contaminanti di polvere, plastiche, metalli e sabbia, che giungono dall’esterno nel sistema di lubrificazione attraverso microfratture nelle guarnizioni o che persino possono formarsi anche all’interno del sistema stesso, mettono in serio pericolo i nostri sistemi. Le particelle non solo possono passare attraverso microfratture su guarnizioni e giunture, ma possono anche essere introdotte involontariamente tramite azioni indispensabili come la produzione di componenti, il montaggio, le procedure di rabbocco, le pratiche di manutenzione e riparazione, ma anche tramite elementi non eludibili come lo stesso ambiente esterno o la ventilazione.

Analisi dell'Olio Idraulico

L’analisi dell’olio idraulico consiste in uno screening in grado di restituire le effettive condizioni del fluido, indicando se è ancora efficiente o se è necessario sostituirlo. Dall’analisi è possibile ricavare informazioni preziose anche sullo stato del sistema in cui opera l’olio, quindi se le prestazioni sono garantite o se occorre intervenire. L’analisi dell’olio idraulico andrebbe programmata su scala periodica: dato che sappiamo che l’inasprimento della contaminazione è, purtroppo, solo questione di tempo, iniziare a conoscere il proprio olio e la salute del proprio impianto con una prima analisi rappresenta un importante step sul fronte della prevenzione e anche del risparmio. Prima di tutto, sarebbe quindi saggio prenotare una analisi preliminare, da farsi effettuare in loco da degli esperti, per un primo screening delle problematiche mediante le strumentazioni specifiche per le analisi del fluido. In seconda battuta, in partnership con diversi laboratori certificati, è possibile, se desiderato, anche effettuare analisi chimiche super partes su qualunque tipologia di olio idraulico o acqua-glicole, entrando maggiormente nel dettaglio del problema e, ovviamente, della soluzione. Dalla prima analisi del problema fino alla sua risoluzione più soddisfacente, gli esperti tecnici sapranno prendersi cura al meglio dell’olio idraulico in qualsiasi contesto applicativo e in qualsivoglia settore.

Manutenzione dell'Olio Idraulico

Il motore è una delle componenti essenziali di ciascun impianto oleodinamico. Cambiare o pulire necessariamente o come indicato sui filtri forniti con indicatore visivo. Deve essere pulito dopo 10 ore di funzionamento inizialmente e successivamente ogni 100 ore. Mantenere sempre il livello dell’olio. L’olio deve essere controllato dopo le prime 100 ore e va verificato che la classe d’olio soddisfi i requisiti della pompa utilizzata. La pulizia o sostituzione dei filtri dell'impianto viene effettuata per evitare la grippatura della pompa. Durante lo smontaggio dei filtri viene valutata la necessità della loro sostituzione oppure la semplice pulizia. Mantenere in circolo all'interno dell'impianto olio sporco, che contiene detriti o microparticelle, mette a rischio tutti i compenenti dell'impianto oltre a ridurne la pressione di utilizzo. Utilizzare contenitori, tubi e impianti puliti durante il riempimento del serbatoio.

Controllo della Temperatura dell'Olio

L’olio bollente nell’impianto idraulico delle vostre apparecchiature è una delle cause principali di scarso funzionamento, guasto dei componenti e tempi di fermo macchina. L’olio del sistema idraulico è stato progettato per funzionare entro un preciso intervallo di temperatura. Si può far funzionare a temperature più elevate per brevi periodi di tempo, ad intermittenza, senza effetti negativi. “Olio bollente” è un termine relativo. Nella maggior parte dei casi, circa 49°C (120°F) al serbatoio è considerata una temperatura operativa ideale. Controllare sempre la temperatura dell’olio nel serbatoio, non su un componente o in nessuna delle tubazioni. Alcuni sistemi idraulici sono progettati per funzionare a circa 54°C (130°F) o più. Se le valvole di controllo del flusso o di scarico sono in funzione, controllare e regolare le loro impostazioni. Mantenere l’apparecchiatura pulita. Uno spesso strato di sporco funge da isolante. Nei giorni e nei climi caldi, controllare e cambiare l’olio più frequentemente. Esistono diversi modi per controllare la temperatura dell’olio. Il metodo migliore e più accurato è per mezzo di un termometro. Su alcune macchine, questo è montato sul serbatoio. Se la tua macchina non ha un termometro del serbatoio, usa il “test della mano”. Prima controlla il serbatoio con la punta del dito; se non è troppo caldo da toccare, posiziona il palmo sul serbatoio. Sarai in grado di tenerlo lì senza disagio se la temperatura dell’olio è di circa 55°C o inferiore.

Cause di Surriscaldamento

Una valvola bloccata può causare calore eccessivo. Se una bobina non torna immediatamente nella posizione neutra, il flusso della pompa si scaricherà continuamente. Se una valvola limitatrice è impostata su un valore troppo basso, parte dell’olio verrà scaricato attraverso la valvola stessa ad ogni ciclo. Anche questo è fonte di eccessivo calore. Il controllo periodico della temperatura dell’olio è una buona manutenzione preventiva. L’olio che è diventato troppo caldo apparirà più scuro e si sentirà più sottile dell'olio nuovo. Avrà anche odore di bruciato.

Sfiato d’aria interrotto.
Si può verificare un'azione elettrolitica con alcuni metalli.
Viscosità del fluido troppo bassa.

Filtrazione e Flussaggio

Se la filtrazione è un'operazione di pulizia meccanica dei fluidi oleodinamici che viene effettuata una tantum su macchinari già in esercizio attraverso un sistema esterno ma anche in maniera continuativa con la normale filtrazione all’interno degli impianti stessi, in che cosa consiste allora il flussaggio? Il suo scopo è di rimuovere gli scarti solidi risultanti da saldature e molature, come anche eventuali residui di sporcizia. Una volta avviata la macchina di flussaggio, quest’ultima continuerà a funzionare fino a quando il contatore di particelle indicherà che la classe ISO 4406 è stata raggiunta.

Vantaggi del Flussaggio

Per cominciare, consentirà un corretto rodaggio dell’impianto, ma ne aumenterà pure le prestazioni, portandolo alla sua massima efficienza, garantendo al contempo una produzione costante e performante. Oggigiorno impianti oleodinamici estremamente complessi sono spesso gestiti elettronicamente, richiedendo quindi prestazioni esasperate che possono essere gestite solo da componenti con oli estremamente puliti ed eccellenti doti antiusura. Nonostante questa operazione si basi, infatti, sul principio della turbolenza di un fluido, è facile notare come la maggior parte degli impianti presentino già velocità di transito addirittura superiori, pertanto, se questo principio bastasse, non ci sarebbe bisogno del flussaggio, in quanto gli inquinanti dovrebbero essere già stati trattenuti dai filtri presenti...

Strategie di Fluid Care e Sistemi di Filtrazione

Gli agenti contaminanti che entrano nei circuiti dei sistemi oleodinamici possono determinare notevoli guasti all’impianto. Per limitare i danni è fondamentale una buona pulizia dell’olio attraverso, ad esempio, l’adozione di un sistema di filtrazione dimensionato opportunamente e non solo. Per i costruttori e gli utilizzatori finali delle macchine la filtrazione rappresenta una priorità e rientra pienamente nelle strategie di fluid care, quelle soluzioni e sistemi cioè che hanno il compito di ridurre e abbattere il livello di contaminazione del fluido idraulico. La strategia di fluid care da adottare ha uno stretto legame con la tipologia di sistema di filtrazione installato. Il punto di partenza, per garantire che il sistema di filtrazione sia adeguato, è determinare la più corretta classe di contaminazione per lo specifico impianto. I diversi componenti che lo compongono sono, infatti, soggetti a classi di contaminazione diverse il cui valore specifico è generalmente indicato nell’apposito manuale di uso e manutenzione. La scelta dei filtri deve essere quindi eseguita in funzione della necessità di rientrare nella classe di contaminazione tollerata. Successivamente il sistema deve essere equilibrato, per questa ragione solitamente si utilizza lo stesso grado di filtrazione in mandata e ritorno. È altresì possibile scegliere un grado di filtrazione più fine, sul ritorno in modo da alleggerire il lavoro del filtro in mandata. Ciò rappresenta spesso una scelta vantaggiosa dal punto di vista economico. Non da ultimo, è bene ricordare che anche l'aria è un contaminante che potrebbe danneggiare il sistema. I filtri aria, chiamati di polmonazione (standardizzati a 3 micron), filtrano la contaminazione che potrebbe entrare attraverso il serbatoio dall’ambiente esterno.

Dimensionamento dei Filtri d'Aria

Come dimensionare quindi correttamente i filtri d’aria? La scelta della dimensione corretta dipende dal tipo di applicazione.

Interventi di Pulizia Ad Hoc

Come capire quando è il momento di fare un intervento di pulizia ad hoc e come intervenire? Quando il cliente finale riscontra malfunzionamenti (es. rotture a pompe e valvole, surriscaldamenti etc..) o quando, dopo un’analisi, si rilevano classi di contaminazione non all’interno del range fissato per il sistema, allora è il momento di verificare lo stato del sistema di filtrazione. Qualora non fosse possibile intervenire sul sistema esistente per abbassare i livelli di contaminazione possono essere impiegati dei filtri aggiuntivi offline e rientrare così nella classe di contaminazione richiesta. Questi sistemi aspirano l'olio dal serbatoio, lo ricondizionano per poi restituirlo, pulito, nello stesso serbatoio. Prima di procedere con una pulizia straordinaria è sempre opportuno effettuare un’analisi dell’impianto e dell’olio per definire il livello e la tipologia di contaminazione. Questa operazione permette di procedere con il dimensionamento del sistema di filtrazione aggiuntivo: finezza di filtrazione, portata e tipologia. Data la straordinarietà di questi interventi il noleggio di sistemi di filtrazione offline è divenuto una prassi comune. Il dimensionamento del sistema di filtrazione deve tenere conto di ciò al fine di garantire adeguate prestazioni. Per esempio, nell’ambito specifico dell’energia, che deve assicurare elevati standard di sicurezza, è richiesta una lunga durata della cartuccia, quindi si tende a sovra-dimensionare il filtro in modo che duri di più e non necessiti di frequenti interventi di manutenzione. Sempre per il campo dell’energia sono stati sviluppati dei setti filtranti speciali che eliminano le scariche elettrostatiche per evitare danni al fluido e ai filtri. Una delle caratteristiche principali del settore macchine mobili, invece, è la partenza a freddo. I filtri quindi sono progettati per sopperire a questa problematica per evitare una danni e guasti all’intero sistema. In ogni caso, il sistema di filtrazione, a prescindere dal settore, va sempre scelto in base alla specifica applicazione a cui è destinato: ad esempio in una piattaforma aerea mobile il sistema è soggetto a minori sollecitazioni mentre un escavatore che svolge un lavoro più gravoso nei cantieri necessita di un sistema molto più complesso.

Tipi di Filtri

Oltre a definire grado di filtrazione, portata, pressione necessari all'impianto è opportuno considerare l'applicazione e quando, invece, l'impianto è già avviato tenere sotto controllo i livelli di contaminazione.

Filtri su ritorno: filtrano l’olio che torna dall’impianto e servono per evitare che la contaminazione rientri nel serbatoio.
Filtri aria: sono filtri di polmonazione per il serbatoio, servono a evitare che la contaminazione dell’ambiente entri nel circuito quando il livello del serbatoio sale e scende. I filtri aria trovano anche usi differenti come nel caso della lubrificazione.
Filtri offline fissi: sono filtri che montati esternamente al sistema servono a mantenere sempre bassa la classe di contaminazione. Vengono montati spesso in combinazione con scambiatori di calore e hanno il vantaggio di garantire la massima efficienza perché vengono utilizzati a una portata fissa.
Filtri in aspirazione: sono filtri di sicurezza che, posizionati all'interno del serbatoio prima della pompa, evitano l'ingresso di particelle grossolane all’interno della stessa.

Al fine di agevolare il manutentore sono stati messi a punto anche degli speciali indicatori di intasamento che sono da considerare come parte integrante dei sistemi di filtrazione. Gli indicatori di intasamento possono essere di molte tipologie diverse e rendono possibile la manutenzione e sostituzione della cartuccia. A titolo di esempio possiamo fare riferimento al VFL, sensore smart in grado di indicare le ore rimanenti prima dell’intasamento.

Indicatori di intasamento: ottici, elettrici, elettronici.

tag: #Idraulico