Viscosità dell'Olio Idraulico: Tipi e Utilizzo

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.

Cos'è la Viscosità?

Su Wikipedia troviamo che la viscosità è una grandezza fisica che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento. Caratteristica fondamentale degli oli idraulici è la viscosità che indica la capacità di scorrimento del lubrificante su una determinata superficie. 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.

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). 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.

È importante notare che la viscosità di un lubrificante non è una proprietà fissa, ma dipende dalla temperatura. La viscosità è legata all’attrito tra le molecole del fluido: tale attrito varia al variare della temperatura e della pressione a cui è sottoposto il lubrificante. 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.

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.

Classi di Viscosità ISO VG

La viscosità degli oli lubrificanti si misura secondo gli standard ISO VG.

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%.

Ci sono anche altri standard, come AGMA per gli oli dei riduttori industriali e SAE per le applicazioni automotive, con una classificazione separata rispettivamente per gli oli per riduttori e oli per motori. 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.

Indice di Viscosità

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.

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.

L’indice di viscosità (I.V.) indica quanto un olio lubrificante è in grado di mantenere inalterata la propria viscosità a diversi livelli di temperatura. Valori bassi indicano una scarsa tenuta, valori alti indicano una maggiore capacità di mantenere la viscosità. L’I.V. Da questo punto di vista gli oli migliori sono senza dubbio gli oli sintetici e quelli minerali 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.

L'Importanza della Viscosità nei Lubrificanti

Per i lubrificanti, la viscosità, insieme all’indice di viscosità, è un parametro fondamentale. Lo strato di lubrificante non deve diventare troppo sottile in normali temperature di esercizio, in quanto si perderebbe il film lubrificante e non si garantirebbe una lubrificazione adeguata. Parallelamente, lo strato di lubrificante non deve essere troppo spesso, perché causerebbe un attrito interno troppo elevato.

La viscosità e l’indice di viscosità sono parametri diretti delle performance di un lubrificante. I lubrificanti con una bassa viscosità con una fluidità simile all’acqua sono spesso usati a basse temperature, nelle applicazioni meno caricate e nelle applicazioni con basse velocità di rotazione, ad esempio negli impianti idraulici. I lubrificanti con un’alta viscosità hanno performance migliori nelle applicazioni con alto carico, come nel caso di riduttori e di componenti industriali molto caricati.

Altre Caratteristiche Importanti degli Oli Idraulici

Oltre alla viscosità e all'indice di viscosità, altre caratteristiche importanti da considerare per la scelta dell'olio idraulico includono:

Potere lubrificante: Il fluido deve essere in grado di bagnare tutte le parti mobili con una pellicola lubrificante continua.
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: Il ripetersi di cicli termici ha conseguenze negative per la vita utile del fluido.
Bassa comprimibilità: Fondamentale per la funzionalità del sistema, soprattutto ad alte pressioni.
Dilatazione termica: Importante per impianti con volumi d'olio elevati.
Potere anti-schiuma: Riduce la formazione di schiuma nel serbatoio.
Potere antiossidante: Protegge le superfici metalliche dalla corrosione.
Filtrabilità: Permette di asportare gli elementi inquinanti generati per abrasione.
Resistenza all’accensione e incombustibilità: Essenziale in ambienti con alte temperature o fiamme libere.
Tossicità: Da considerare per la sicurezza degli operatori.

Contaminazione dell'Olio Idraulico

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 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.

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. È inoltre frequente che entrino nell’impianto residui di lavorazione durante il montaggio, l’installazione e il commissioning, contaminando pericolosamente l’intero sistema.

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).

Fluid Monitoring System

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.

Contenimento della Contaminazione

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 avanzato per trasmissioni powershift, sistemi idraulici, assali e riduttori finali.
TotalEnergies DROSERA XMS 68 I / 32 I: olio multifunzionale, senza zinco, per macchine utensili.
TotalEnergies AZOLLA NET HC: elevato potere detergente e disperdente.
TotalEnergies AZOLLA ZS: 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.
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.
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.
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.
Eni Arnica DV 46: lubrificante con alto indice di viscosità, particolarmente indicato per l’industria ceramica e per i sistemi idraulici sensibili al rischio di inquinamento delle acque.
Eni Acer 100: lubrificante indicato per i macchinari che necessitano di proprietà antiruggine e antiossidanti.
Eni Arnica S/FR 68: olio idraulico biodegradabile indicato per gli ambienti con alta probabilità di incendio causato dalle alte temperature.
Eni Tilia 32: olio idraulico e multifunzionale “food grade”.
Eni Arnica ABX: fluido idraulico totalmente sintetico e biodegradabile, con additivi antiossidanti, antiruggine e modificatori del coefficiente d’attrito.

La scelta del giusto lubrificante con un’appropriata viscosità e indice di viscosità dipende da molti fattori. La prima scelta è sempre l’olio della viscosità indicata nel manuale del macchinario o del motore. Non improvvisare mai, chiedici eventualmente un consiglio!

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