Nuovi problemi, nuove soluzioni

Gli odierni fluidi idraulici ecologici possono causare seri problemi che non si verificavano con i fluidi della generazione precedente che contenevano additivi di metalli pesanti. Con i fluidi odierni possono verificarsi scariche elettrostatiche e una serie di altri effetti dannosi, ma esistono soluzioni per alleviare i problemi.

I produttori di fluidi idraulici introducono additivi (di solito diversi, come pacchetto di additivi) negli oli base per conferire loro le caratteristiche di cui hanno bisogno per le difficili condizioni dei sistemi idraulici. Gli additivi migliorano la viscosità, riducono l'attrito, prevengono l'usura e consentono al fluido di tollerare le alte temperature senza ossidarsi. Gli oli base del gruppo I contengono sostanze aromatiche (la maggior parte delle quali sono tossiche) e zinco (metallo pesante che favorisce la resistenza all'usura). A causa della loro tossicità e della potenziale minaccia per i sistemi ambientali, non sono più conformi agli attuali standard ambientali internazionali.

Gli oli idraulici e lubrificanti dei gruppi da II a IV (non mostrati nella tabella seguente) sono prodotti con pacchetti di additivi appropriati, che non contengono tossine o agenti cancerogeni, sono privi di metalli pesanti e sono privi di ceneri (non producono residui a seguito della combustione). Tuttavia, poiché questi oli non contengono metalli, hanno una bassa conduttività elettrica. Quando questi oli fluiscono attraverso i filtri in un sistema idraulico possono generare cariche elettrostatiche. Potrebbero verificarsi scintille che potrebbero provocare esplosioni nel serbatoio o danneggiare i componenti idraulici, come valvole e filtri. Le scintille possono anche interferire o danneggiare i componenti elettronici e formare depositi di invecchiamento dell'olio.

Quando i moderni oli senza zinco e senza ceneri invecchiano, si forma una contaminazione solida molto fine (meno di 1μm) che non si dissolve nell'olio e viene comunemente chiamata vernice. Questa vernice si deposita sulle superfici oleose dei componenti e ha un effetto dannoso sulla loro funzione. Le potenziali conseguenze includono bobine delle valvole grippate, solenoidi surriscaldati e una durata utile dell'elemento filtrante estremamente breve.

Se si mettono insieme due sostanze (come mezzi filtranti e fluido idraulico) con diverse funzioni di lavoro elettronico, gli elettroni nel punto di interfaccia vengono trasferiti dal materiale con funzione di lavoro inferiore al materiale con funzione di lavoro più elevata. All'interfaccia esiste un deficit di elettroni e nel fluido si forma uno strato di diffusione che ha una carica opposta a quella del mezzo filtrante. La carica di questo strato si indebolisce con l'aumentare della distanza dal media filtrante.

Quando il fluido scorre, la carica viene trasportata a valle e crea un potenziale di tensione. Più veloce è il flusso del fluido, maggiore è il potenziale di tensione. Se la tensione supera un valore di soglia, si verificherà un'improvvisa equalizzazione della tensione, solitamente sotto forma di scintille. Tuttavia, affinché si verifichino scintille, il fluido deve avere una bassa conduttività. Altrimenti le cariche nello strato diffuso possono rifluire ed essere equalizzate, come nel caso dei fluidi contenenti additivi di metalli pesanti.

Conseguenze — Le conseguenze delle scariche elettrostatiche possono essere gravi. Ad esempio, quando la carica viene trasportata più a valle dall'olio, possono verificarsi scarichi incontrollati nel serbatoio idraulico. A seconda della miscela olio-aria nel serbatoio possono verificarsi esplosioni. Inoltre, a causa delle scintille, è possibile che si formino dei fori nel mezzo filtrante.

La foto sopra mostra un foro di oltre 200 μm di diametro nel mezzo filtrante da 3 μm. Il foro crea un percorso attraverso il quale i contaminanti possono passare attraverso il filtro, compromettendone gravemente l'efficacia. Anche altri componenti del sistema, come radiatori e valvole, possono essere danneggiati da scarichi incontrollati.

Le scariche elettrostatiche possono anche causare onde elettromagnetiche che interrompono e danneggiano sensori sensibili e componenti elettronici. Oltre ai danni ai componenti idraulici, gli scarichi possono incidere anche sull'olio idraulico. La scintilla rompe i legami all'interno del fluido, formando radicali liberi che polimerizzano in lunghe catene. Ciò, a sua volta, porta alla formazione di vernice derivante dall'invecchiamento dell'olio.