FLUIDO DI LAVORO  

Tra i fluidi di più comune impiego vanno annoverate le seguenti tipologie:

Olii a base minerale
HH

(DIN 51517)

 Olio privo di additivi Di scarso impiego, prevalentemente in impianti di produzione alimentare.

Scarso potere lubrificante
HL

(DIN 51524)

 Olio con additivi anticorrosivi e contro l'invecchiamento Non avendo additivi anti usura e grippaggio è poco indicato per impianti con pompe ad ingranaggi.
HLP

(DIN 51524)

 Olio con additivi anticorrosivi e contro l'invecchiamento e il grippaggio Sono la tipologia più utilizzata.
HM Olio con additivi antiusura  
HVLP

(DIN 51524)

 Olio con correttori di viscosità Rispetto gli HLP hanno curve di viscosità più piatte, risentono pertanto in misura minore delle differenze di temperatura.
HD

(DIN 51511)

 Olio motore Olio per applicazione specifica con correttori antiossidanti e anticorrosivi.

 

Fluidi resistenti alla fiamma
HFA-E

(DIN51502)

 Emulsione di olio in acqua (acqua>90%) Soluzioni corrosive, scarsa lubrificazione ed elevato rischio di cavitazione. Non utilizzare filtri di carta.
HFA-M

(DIN51502)

 Microemulsione di olio in acqua
HFA-S

(DIN51502)

 Soluzione di olio in acqua
HFA-V

(DIN51502)

 Soluzione densa (acqua<80%)
HFB

(DIN51502)

 Emulsione di acqua in olio (olio>60%)
HFC

(DIN51502)

 40% acqua e 60% glicole Comparabile a olio normale. Non utilizzare filtri di carta. Aggressivo verso vernici.
HFD

(DIN51502)

 Esteri fosforici (privi di acqua) Comparabile a olio normale. Utilizzare unicamente con guarnizioni FPM.

 

Fluidi ecologici
HTG Olii vegetali (trigliceridi, olio di colza, olio di girasole) Per temperature >60° tendono a resinificare
HPG Poliglicoli sintetici (glicoli polietilenici) Comparabile a olio normale. Non utilizzare filtri di carta. Aggressivo verso vernici.
HE Esteri sintetici Comparabile a olio normale. Danneggiano il PVC.

 

Analizziamo le caratteristiche salienti dei fluidi idraulici.

 

Densità

Si definisce come il rapporto di una massa di fluido e il suo volume:

Viene misurata in kg/dm3; alcuni valori significativi alla temperatura di 15°C possono essere i seguenti:

Tipologia olio r [kg/dm3]
base minerale 0,875
HFC 1,050
HFD 1,150

Interessante è verificare la dipendenza della densità dalla temperatura e dalla pressione del fluido.

DIPENDENZA DALLA TEMPERATURA: considerando una trasformazione isobara, si ha:

Per il coefficiente g si consideri:

Tipologia olio g [K-1]
base minerale 0,65 * 10-3
HFC 0,70 * 10-3
HFD 0,75 * 10-3

 

DIPENDENZA DALLA PRESSIONE: considerando una trasformazione isoterma, si ha:

Per il coefficiente b si consideri:

Tipologia olio 1/b [bar-1]
base minerale 0,70 * 10-4
HFC 0,30 * 10-4
HFD 0,35 * 10-4

 

 

Viscosità

La viscosità misura gli attriti interni di un fluido in movimento. Si possono riconoscere due tipi diversi di viscosità:

VISCOSITA' DINAMICA m: secondo il sistema internazionale si misura in   ovvero in , anche se in realtà l'unità più diffusa resta il centiPoise:

VISCOSITA' CINEMATICA n: si relaziona alla viscosità dinamica secondo la seguente espressione:

L'unità di misura è, secondo il sistema internazionale, il metro quadrato al secondo, anche se nella pratica si impiega il centiStoke:

Anche la viscosità è fortemente influenzata da temperatura e pressione:

DIPENDENZA DALLA TEMPERATURA: esistono dei diagrammi logaritmici che riportano la variazione della viscosità cinematica in funzione della temperatura per vari tipi di olio, classificati secondo l'indice VG (viscosity grade-DIN 51519) che fornisce il valore della viscosità in centiStoke a 40°C con tolleranza del 10% in più e in meno.

DIPENDENZA DALLA PRESSIONE: una valutazione approssimata delle variazioni di viscosità dinamica con la pressione può essere fatta con la seguente espressione:

dove, in prima approssimazione, il coefficiente b vale:

Tipologia olio b [bar-1]
base minerale 1,70 * 10-3
HFC 3,50 * 10-4
HFD 2,20 * 10-3

 

Densità e viscosità - esempi di calcolo

 

Comprimibilità

Un volume di olio sottoposto ad un incremento di pressione riduce il suo volume (trasformazione isotermica). Tale comportamento si rappresenta facilmente con la seguente espressione:

In prima approssimazione, calcolando i volumi in litri e le pressioni in bar, viene riportato in letteratura il seguente valore  .

Tuttavia, il modulo di comprimibilità b è fortemente dipendente dalla quantità di aria presente all'interno del volume di liquido considerato. Tale aria è in parte disciolta all'interno del liquido e in parte presente sotto forma di piccolissime bolle.

Secondo la legge di Dalton, il volume di aria Va disciolto dentro ad un volume V di fluido è pari a:

e dipendente proporzionalmente dalla pressione p a cui il fluido è sottoposto. Per un olio a base minerale c=0,09 (coefficiente di Bunsen).

Di più difficile valutazione sono invece i volumi d'aria dovuti a bolle.

In merito a questo problema, la norma DIN 51381 parla della determinazione della capacità di separazione dell'aria; in particolare viene individuato un tempo nel quale l'olio si libera dell'aria fino a lasciare un residuo dello 0,2% del volume.

Si ricorda inoltre la seguente espressione che calcola il tempo di risalita t di una bolla d'aria di diametro d, dalla profondità di 1 m d'olio di viscosità cinematica n:

 

Dilatazione termica

Anche un incremento di temperatura, per mezzo di una trasformazione isobara, comporta una variazione di volume del fluido. In particolare:

Generalmente, calcolando i volumi in litri e le temperature in Kelvin, in letteratura si considera:  .

 

Dalle espressioni precedenti si valuta che, in caso di trasformazione isocora, ad un aumento di temperatura corrisponde un aumento di pressione: . Si vede come ad un aumento di 1 K corrisponda un incremento di pressione di circa 10 bar.

 

Velocità del suono

La velocità del suono in olio minerale ha il seguente valore: 1320 m/s.