Fluido idraulico
Il fluido idraulico è il mezzo di trasporto dell'energia in un impianto oleodinamico. A seconda del tipo di base, i fluidi idraulici possono essere classificati come oli minerali, vegetali o sintetici.[1][2] I fluidi idraulici trovano uso in svariate applicazioni tra cui escavatori, elevatori, freni idraulici, impianti servosterzo, comandi di volo di aeromobili e molti altri macchinari industriali.
Funzioni e proprietà
[modifica | modifica wikitesto]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. Nella tabella sono riportate le principali funzioni di un fluido in relazione alle sue proprietà:[3]
| Funzione | Proprietà |
|---|---|
| Mezzo di trasporto dell'energia e controllo |
|
| Mezzo per il trasferimento di calore |
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| Sigillante |
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| Lubrificante |
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| Meccanismi di pompaggio |
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| Funzioni speciali |
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| Impatto ambientale |
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| Vita operativa |
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Composizione
[modifica | modifica wikitesto]Basi
[modifica | modifica wikitesto]Il più antico fluido idraulico (da cui il nome) fu l'acqua, utilizzata già ai tempi dell'antico Egitto. A partire dagli anni venti furono introdotte basi costituite da oli minerali ricavati dalla distillazione del petrolio grazie alle loro intrinseche proprietà lubrificanti e resistenza a temperature superiori al punto di ebollizione dell'acqua. Marcati da un colorante rosso, sono infiammabili e hanno la tendenza a variare in maniera abbastanza netta la loro viscosità con la temperatura. Devono essere impiegati solo con tubazioni e guarnizioni in gomma sintetica. La quasi totalità dei fluidi idraulici oggi in commercio è basata su oli minerali.[1]
Oli vegetali come quello di colza sono usati quando le loro caratteristiche legate alla biodegradabilità e alle energie rinnovabili sono considerate necessarie. Questo tipo di fluidi, in genere marcati da un colorante blu, sono compatibili con tubazioni e guarnizioni in gomma naturale.[1]
Basi sintetiche (ad esempio, glicoli, esteri, glicole propilenico e oli siliconici) sono utilizzate per impieghi particolari, come applicazioni a temperature elevate o protezione contro il fuoco. Hanno un basso coefficiente di dilatazione termica, bassa corrodibilità e basso punto di congelamento. Per queste caratteristiche sono impiegati largamente in campo aeronautico. Devono essere impiegati solo con tubazioni e guarnizioni di gomma sintetica (prevalentemente a base di gomma nitrilica).[1]
Additivi
[modifica | modifica wikitesto]I fluidi idraulici possono contenere una gran quantità di sostanze chimiche tra cui olio, butanolo, esteri (ad esempio, ftalati, come il DEHP, e acidi adipici come l'Adipato di 2-etilesile), organofosfati (ad esempio, tributilfosfato), siliconi, poliolefine e inibitori della corrosione.
Fluidi idraulici biodegradabili
[modifica | modifica wikitesto]Applicazioni sensibili all'impatto ambientale (come trattori agricoli o draghe marine) traggono beneficio dall'impiego di fluidi idraulici biodegradabili basati su oli vegetali in modo da ridurre i rischi in caso di perdite dagli impianti. Tipicamente questi oli rispondono alle specifiche ISO 32, ISO 46, e ISO 68.
Principali norme e standard
[modifica | modifica wikitesto]La tabella seguente mostra le sigle più utilizzate in DIN e ISO/UNI, con una breve descrizione delle loro caratteristiche:[4]
| Abbreviazione | DIN 51524 | ISO 11158 / ISO 6743/4 | UNI EN ISO | Caratteristiche principali |
|---|---|---|---|---|
| H | – | – | – | Olio minerale senza additivi particolari (storico, praticamente non più in uso). |
| HL | DIN 51524-1 (HL) | HL | HL | Additivi antiossidanti e anticorrosivi; pressioni moderate e ridotte esigenze termiche. |
| HLP | DIN 51524-2 (HLP) | HM | HM | Protezione anti-usura (additivi AW/EP) + protezione dall’ossidazione e dalla corrosione; standard per pressioni > 200 bar. |
| HVLP | DIN 51524-3 (HVLP) | HV | HV | Equivalente a HLP/HM, ma con elevato indice di viscosità (High VI); si comporta meglio in caso di variazioni di temperatura. |
| HLPD | (Caso particolare, non incluso nella DIN 51524) | – | – | Identico a HLP, ma con proprietà detergenti e disperdenti (D). Gestisce meglio impurità e acqua. (Solo in Germania) |
| HVLPD | (Caso particolare) | – | – | Combina elevato indice di viscosità (HVLP) con additivi detergenti (HLPD); poco frequente ma presente sul mercato. |
Nota: I riferimenti UNI EN ISO seguono da vicino la classificazione ISO (HL, HM, HV). Pertanto, HM in ISO/UNI corrisponde approssimativamente a HLP in DIN, mentre HV corrisponde a HVLP.[5]
Fluidi per freni
[modifica | modifica wikitesto]Il fluido per freni è un sottotipo di fluido idraulico con un elevato punto di ebollizione, sia quando è puro che dopo l'assorbimento di umidità. Sotto l'effetto del riscaldamento dei freni trasmesso all'impianto, sia l'acqua libera che il vapore acqueo possono bollire dando origine a sacche di vapore comprimibile e conseguente malfunzionamento dell'impianto. I fluidi a base glicolica sono igroscopici e, assorbendo l'umidità, con l'andare del tempo subiscono una diminuzione considerevole del punto di ebollizione. I fluidi a base siliconica non sono igroscopici, ma il loro ridotto potere lubrificante non li rende adatti per tutti gli impianti frenanti.[6]
Sicurezza
[modifica | modifica wikitesto]Dal momento che i sistemi idraulici industriali operano a pressioni e temperature elevate, l'eventuale cedimento di un componente può causare gravi ferite o morte se non vengono rispettate le precauzioni necessarie nella manutenzione di impianti idraulici.
La resistenza al fuoco è una proprietà disponibile nei fluidi speciali.
Sistemi idraulici aeronautici
[modifica | modifica wikitesto]Con l'incremento delle prestazioni degli aeromobili nella seconda metà del XX secolo, la forza richiesta per operare i comandi di volo meccanici divenne eccessiva e furono introdotti gli impianti idraulici per ridurre lo sforzo del pilota. Gli attuatori idraulici sono controllati da valvole a loro volta comandate direttamente dall'equipaggio (comandi idro-meccanici) o da computer (fly-by-wire).
L'energia idraulica è utilizzata anche per altri scopi. Può essere immagazzinata in accumulatori per avviare un'unità di potenza ausiliaria (APU) in grado poi di far partire i motori principali. Molti aerei equipaggiati con cannoni M61 usano la potenza idraulica per motorizzare la sequenza di sparo con una cadenza di fuoco elevata e affidabile.
La potenza idraulica deriva da pompe che possono essere mosse direttamente dai motori o da pompe elettriche, come in molti moderni aeromobili commerciali. Nel caso tutti i motori andassero in avaria contemporaneamente, su alcuni velivoli è previsto l'azionamento automatico di un generatore elettrico di emergenza (ram air turbine) che provvede all'alimentazione delle pompe idrauliche elettriche.
Caratteristiche specifiche
[modifica | modifica wikitesto]Oli a base minerale:
- Mil-H-5606: base minerale, infiammabile, piuttosto basso punto di infiammabilità, utilizzabile da -54 °C a 135 °C, di colore rosso, sviluppato nel 1940[7].
- MIL-PRF-6083: Utilizzabile da -54 °C a 135 °C, dove è richiesta la protezione dalla corrosione e quando non è possibile l'utilizzo del fluido MIL-PRF-46170 (FRH). Ad eccezione dei componenti nei veicoli blindati da combattimento che richiedono FRH, il fluido idraulico viene utilizzato anche come fluido protettivo per impianti idraulici per aeromobili e componenti dove il MIL-H-5606 (OHA) o MIL-PRF-87257 è usato come fluido operativo[8].
Oli sintentici a base di idrocarburi:
- Questi fluidi sintetici sono compatibili con gli oli idraulici a base minerale e sono stati sviluppati per abbassare il punto di infiammabilità dei fluidi idraulici a base minerale[7].
- Mil-H-83282: a base di idrocarburi sintetici, con un più alto punto di infiammabilità, autoestinguente, compatibile con il Mil-H-5606, di colore rosso per un uso -40 °C.
- .Mil-H-87257: Uno sviluppo del Mil-H-83282 per migliorarne la viscosità a bassa temperatura.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b c d Fluidi idraulici, su ITIS G.Fauser. URL consultato il 28 febbraio 2013 (archiviato dall'url originale il 9 dicembre 2018).
- ^ W. Givens, P. Michael, Fuels and Lubricants Handbook, G. Totten ed., ASTM International, 2003, p. 373, ISBN 0-8031-2096-6.
- ^ D. Placek, Synthetics, Mineral Oils and Bio-based Lubricants, L. Rudnick ed., CRC Press, 2006, p. 519, ISBN 1-57444-723-8.
- ^ (DE) CarArco, Olio idraulico: cosa significano le norme?, su Wodoil, 29 gennaio 2025. URL consultato il 29 gennaio 2025.
- ^ Infos zu Hydraulikflüssigkeiten, Hydrauliköl, Hydraulikfluid, su www.hk-hydraulik.com. URL consultato il 29 gennaio 2025.
- ^ Robert Bosch GmbH, Bosch Automotive Handbook, 4th Edition, 1996, pp. 241-243, ISBN 0-8376-0333-1.
- ^ a b (EN) AEROSHELL HYDRAULIC FLUIDS (PDF) (archiviato dall'url originale il 4 marzo 2016).
- ^ (EN) MIL-PRF-6083, su qclubricants.com.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]Altri progetti
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Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- Fluidi idraulici, su ITIS G.Fauser. URL consultato il 28 febbraio 2013 (archiviato dall'url originale il 9 dicembre 2018).
- Il lubrificante idraulico per sospensioni, su alcotech.eu. URL consultato il 2 marzo 2013 (archiviato dall'url originale il 5 marzo 2016).
- Il lubrificante idraulico per sospensioni, su alcotech.eu. URL consultato il 2 marzo 2013 (archiviato dall'url originale il 6 marzo 2016).
