Olio per Circuiti Idraulici: Caratteristiche e Tipologie

Scegliere un buon fluido idraulico per la propria macchina è una decisione importante per ridurre i rischi, proteggere gli impianti, aumentare le prestazioni delle macchine e migliorare la sicurezza degli operatori. Infatti, questi lubrificanti sono appositamente formulati per garantire una lunga durata di vita e un'eccellente protezione delle attrezzature.

Cos'è un Impianto Oleodinamico?

In un impianto oleodinamico, l’energia meccanica viene inizialmente convertita in energia idraulica. Questa poi viene trasferita, controllata o regolata e inviata ad uno o più utilizzatori che la riconvertono in energia meccanica.

Affinché l’intero processo funzioni, un impianto oleodinamico è caratterizzato da diversi componenti che si occupano ciascuna di una particolare funzione: componenti come serbatoi, filtri, scambiatori di calore, dispositivi di misura e controllo, permettono il trattamento del fluido idraulico.

Funzioni del Fluido Idraulico

Ogni sistema idraulico è caratterizzato da un fluido che circola tra i vari componenti (pompe, valvole e attuatori) trasmettendo potenza all’interno dell’impianto. Oltre alla funzione primaria di trasporto dell’energia meccanica, il fluido ha anche altre funzionalità aggiuntive:

Lubrifica le superfici a contatto e in movimento
Protegge i componenti dalla corrosione meccanica
Trasferisce calore e raffredda il sistema
Pulisce il sistema trasferendo agenti contaminanti e particelle di usura ai filtri

I fluidi idraulici trovano uso in svariate applicazioni sia mobili sia stazionarie, tra cui escavatori, elevatori, trasmissioni idrostatiche, trattori e numerosi impianti industriali.

Tipi di Fluidi Idraulici

I fluidi che possono essere impiegati in oleodinamica sono acqua, oli minerali, emulsioni acqua-olio.

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.

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, 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)

Caratteristiche Fondamentali degli Oli Idraulici

Gli oli per i pistoni idraulici devono soddisfare determinate caratteristiche tecniche per garantire il loro corretto funzionamento.

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. 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.
Potere lubrificante, 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.
Compatibilità con i materiali: Il fluido deve essere compatibile con tutti i materiali che costituiscono l’impianto, comprese guarnizioni, cuscinetti e vernici.
Resistenza alla 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.
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.
Resistenza all’accensione e incombustibilità: 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.

La 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.

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.

Oli minerali

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.

Olio sintetico

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.

Oli idraulici biodegradabili

Negli ultimi anni, l’attenzione all’ambiente ha portato allo sviluppo di oli idraulici biodegradabili. 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.

Manutenzione e Monitoraggio

Verificare periodicamente il livello e lo stato dell’olio idraulico è fondamentale per prevenire problemi. Per "Fluid Monitoring System" si intende quell’insieme di procedure volte al monitoraggio costante e continuo dello stato di usura e contaminazione del fluido.

Come anticipato, per consentire un perfetto condition monitoring dello stato dei fluidi idraulici e di lubrificazione, gli impianti più evoluti sono dotati di sistemi di controllo del fluido con sensori di manutenzione predittiva e logiche di misura e controllo, che informano sulla natura e sui livelli di contaminazione. Se correttamente predisposti, saranno poi i sensori e le logiche di controllo ad inviare l'alert di soglia target raggiunto per consentire il corretto intervento.

Contaminazione del Fluido

Le particelle presenti nell’ambiente circostante all’impianto oleodinamico penetrano, inevitabilmente, nel sistema attraverso guarnizioni dei cilindri, tenute degli alberi e bocchettoni dei serbatoi. La presenza nell’olio di elementi estranei, potenzialmente nocivi per l’impianto, si chiama contaminazione. Quest’ultimo caso fa sì che serva il flussaggio: la rimozione di particelle mediante flussi turbolenti.

Gli impianti risentono, poi, della contaminazione liquida spesso originata da sbalzi termici che determinano variazioni percentuali della saturazione dell’acqua nell’olio. A tal proposito occorre evidenziare che, la contaminazione del fluido viene comunemente suddivisa in tre tipologie: liquida (acqua e olii incompatibili tra loro), gassosa (aria) e solida (metallica).

Il contenimento del livello di contaminazione accettabile per un sistema oleodinamico è demandato alla filtrazione. La predisposizione di sistemi di filtrazione (filtri) e dei relativi strumenti di controllo (sensori) e l’approccio alla manutenzione predittiva è alla base del corretto trattamento del fluido.

Differenze tra Olio Idraulico e Olio per Ingranaggi

L’olio idraulico e l’olio per ingranaggi/cambi sono due diversi fluidi che rientrano nella categoria dei lubrificanti. La formulazione di questi oli lubrificanti varia in modo significativo in base alle loro applicazioni nelle attrezzature. Per ottenere elevate prestazioni e durata della macchina, sono necessarie formulazioni di olio ottimali per adattarsi alle applicazioni.

La funzione principale dell’olio per ingranaggi è di proteggere il dente degli ingranaggi che lavorano ad alta pressione e ad alte velocità. L’olio presenta proprietà anti-attrito, allo stesso tempo raffredda e rimuove il calore che si origina con l’attrito tra le parti.

Gli elementi chiave delle prestazioni negli oli idraulici di qualità sono la loro resistenza all’ossidazione sotto pressione e alle alte temperature di esercizio.

Prodotti Specifici

Esistono numerosi prodotti specifici per diverse applicazioni, tra cui:

TotalEnergies Dynatrans ACX 30: lubrificante avanzato 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: con elevato potere detergente e disperdente.
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.

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	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

L’importanza della selezione di componenti compatibili 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.

tag: #Idraulici