Fluidi idraulici

Le caratteristiche del fluido hanno effetti rilevanti sul funzionamento e sulla manutenzione degli impianti idraulici; è quindi molto importante che la sua scelta sia accurata.
Sebbene i fluidi quali acqua, oli solubili, oli di origine animale o vegetale (miscela di olio di ricino e alcool), siano in grado di trasmettere l’energia idraulica, essi non possiedono tutte le proprietà richieste ad un fluido idraulico; sono, infatti, relativamente incomprimibili, non lubrificano sufficientemente e non oppongono resistenza contro la formazione della ruggine, la corrosione, l’ebollizione, l’ossidazione ecc.

Durante il normale funzionamento dell’impianto, il fluido idraulico deve conservare la sua efficienza in modo da mantenere la sua consistenza in un ampio intervallo di temperatura. Ciò evita eccessivo scorrimento o perdite elevate. Inoltre, deve sempre garantire una buona lubrificazione al fine di assicurare la massima vita di esercizio dei componenti.
Il comportamento del fluido idraulico è influenzato direttamente da alcune sue caratteristiche, tra le quali molto importante è la viscosità, che rappresenta la misura della resistenza allo scorrimento. Una bassa viscosità può fare aumentare le perdite interne, mentre eccessivi valori di viscosità possono rendere il funzionamento lento, aumentando la caduta di pressione lungo le tubazioni, i filtri o nelle valvole.

Il grado di viscosità viene scelto in funzione delle caratteristiche di funzionamento:

della pompa;
delle valvole;
della temperatura ambientale.

Normalmente è misurato da un Viscosimetro Universale Saybolt, che rileva il tempo impiegato da una certa quantità di fluido a scorrere in un tubo capillare, alla temperatura di 100°F. il valore viene espresso in SUS (Saybolt Universal Seconds).
Dal momento che la viscosità cambia al variare della temperatura del fluido, nel caso in cui si registrino alte temperature di funzionamento è richiesto l’uso di scambiatori di calore.
Un fluido idraulico deve avere un buon grado di lubrificazione per ridurre al minimo l’usura delle pareti accoppiate. Infatti con l’usura aumentano i giochi e quindi le perdite, con conseguente perdita di efficienza dell’impianto; la proprietà antiusura viene aumentata mediante additivi.

La condensazione dell’umidità contenuta nell’olio dà origine alla corrosione dei metalli, inconveniente che viene eliminato mediante inibitori che agiscono formando una barriera protettiva tra la superficie metallica e l’acqua.
La resistenza contro l’ossidazione è la proprietà più importante ai fini del tempo di utilizzazione del fluido stesso.
La stabilità delle caratteristiche chimico-fisiche di un olio idraulico è molto importante a causa dell’ampio arco di temperature e pressioni alle quali viene sottoposto durante il lavoro.
I tre fattori che determinano l’ossidazione sono:

l’aria;
il calore;
le impurità.

Tutti i fluidi idraulici si combinano con l’aria in misura dipendente dalle loro qualità fisiche e tale azione è fortemente accelerata dalle alte temperature di funzionamento. L’incremento del grado di ossidazione, con l’aumentare della temperatura dà luogo ad una contaminazione che tende ad aumentare ulteriormente l’ossidazione stessa. Come risultato si ha la formazione di una moltitudine di composti, quali gomme insolubili, lacche, morchie ecc., prodotti che alterano in generale il funzionamento dell’impianto e aumentano l’usura dei componenti.
I fluidi idraulici devono essere resistenti al calore, in quanto una piccola cricca in una tubazione idraulica può causare un getto di fluido nebulizzato facilmente miscelabile con l’aria, tanto da formare una composto infiammabile.

In linea generale i fluidi idraulici si possono suddividere in tre categorie:

oli vegetali
oli minerali
oli sintetici.

Oli vegetali

Sono composti da una miscela di olio di ricino e alcool, colorata, a scopo di identificazione, in blu. La loro normale utilizzazione è praticamente impossibile in un impianto idraulico moderno a causa delle alte caratteristiche richieste attualmente ai fluidi idraulici. Per le guarnizioni e le tubazioni si usa gomma naturale, più che sufficiente a garantire una buona tenuta

Oli minerali

Sono oli ricavati per distillazione del petrolio, di colore rosso. Sono considerati infiammabili e hanno la tendenza a diluirsi quando la temperatura aumenta e di condensarsi quando la temperatura diminuisce.
Queste caratteristiche hanno influito sul limitato uso di questi tipi di oli nei moderni aeromobili; vengono invece normalmente impiegati negli ammortizzatori dei carrelli per le loro buone caratteristiche lubrificanti. Per le guarnizioni e le tubature si usano gomme sintetiche (plastiche viniliche) che assicurano una perfetta tenuta.

Oli sintetici

Sono a base estero fosfato e si differenziano dagli oli vegetali e minerali per le loro superiori caratteristiche. Infatti presentano un basso grado di ossidazione, un bassissimo coefficiente di dilatazione termica, una bassa temperatura di congelamento, un ottimo potere lubrificante, sono poco corrosibili e soprattutto non sono infiammabili. Questi oli non si incendiano nemmeno se spruzzati direttamente su una fiamma e per avere un’autocombustione si deve superare una temperatura di 500-600°C.
Attualmente negli impianti idraulici dei moderni aeromobili si usano soltanto fluidi sintetici per sfruttare la loro caratteristica principale di alta resistenza al fuoco (per questa ragione sono denominati fire resistant fluid).
Sono generalmente un prodotto esclusivo dell’industria che li ha sviluppati e pertanto la denominazione e la colorazione è tipica di ogni fluido.
I fluidi sintetici richiedono l’uso di guarnizioni di tenuta in gomme sintetiche (gomme butiliche e combinazioni etilene-propilene) conosciute con la sigla EPR (Ethylene Propylene Bubber).