Olio Pistoni Idraulici: Caratteristiche e Importanza

Negli impianti oleodinamici, in linea teorica, si potrebbe utilizzare un tipo qualsiasi di fluido, in quanto tutti seguono la legge di Pascal. Tuttavia, per garantire prestazioni ottimali e durata nel tempo, è essenziale scegliere l'olio idraulico appropriato. 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.

Caratteristiche Fondamentali degli Oli Idraulici

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

Viscosità

Caratteristica fondamentale degli oli idraulici è la viscosità che indica la capacità di scorrimento del lubrificante su una determinata superficie. È fondamentale scegliere un olio con la giusta viscosità, che è la misura della resistenza allo scorrimento. 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 e Protezione dall'Usura

Per evitare abrasioni e grippaggi, il fluido idraulico deve compiere un’azione lubrificante nei componenti, in quanto i giochi fra le parti mobili in oleodinamica sono anche di pochi μm. 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.

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.

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.

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.

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

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.

Tipi di Fluidi Idraulici

I fluidi che possono essere impiegati in oleodinamica sono acqua, oli minerali, emulsioni acqua-olio. L’acqua favorisce la corrosione e non ha potere lubrificante, quindi il suo uso è limitato a quando sono presenti rischi di infiammabilità o inquinamento per l’ambiente. Generalmente si utilizzano oli minerali.

• 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.

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. 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.

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. Un filtro intasato, il grippaggio di un ingranaggio, la cavitazione di una pompa o l’usura di un cuscinetto sono alcune criticità note a chiunque abbia avuto a che fare con la manutenzione, la messa in servizio o il fermo macchina di un qualsiasi impianto azionato idraulicamente.

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.

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).

In conclusione, abbiamo visto come la modernizzazione delle procedure di condition monitoring - anche per la gestione degli impianti oleodinamici - sia guidata dall'introduzione di tecnologie innovative che facilitano la raccolta di dati precedentemente non disponibili, o che richiedevano strumentazione avanzata, o ancora tecniche analitiche complesse.

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.

Esempi di Oli Idraulici

• 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: elevato potere detergente e disperdente.
• TotalEnergies Azolla ZS e HZS: formulati per tutti i tipi di sistemi 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.
• 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 per sistemi idraulici.
• Q8 HAYDN: olio minerale paraffinico con elevate prestazioni antiusura.
• Mobil Univis HVI: olio idraulico ad altissimo indice di viscosità.
• Viskoil Iso 32, 46, 68 e Multifunzione 10W30: disponibili in vari formati (latta da 20 litri, fusto da 208 litri).

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