Sensori per il monitoraggio dell’olio

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Paolo Pano, Technical Engineer di Hydac, evidenzia l’importanza della tecnica dell’analisi on-line delle condizioni del fluido idraulico

Sensori & Trasmettitori

Paolo Pano, Technical Engineer di Hydac
Paolo Pano, Technical Engineer di Hydac
Sensori per il monitoraggio dell’olio
Sensori per il monitoraggio dell’olio

In molti articoli è stato più volte ribadito il fondamentale concetto della riconducibilità dei guasti di un impianto oleodinamico alla contaminazione del fluido idraulico utilizzato come vettore energetico, arrivando a stimare empiricamente un rapporto causa-effetto di circa l’80%.

Tecnica dell’analisi on-line delle condizioni del fluido idraulico

Obiettivo di questo articolo non sarà quello di evidenziare ancora l’importanza di una corretta politica di manutenzione attraverso il monitoraggio dell’olio, considerando ormai questo concetto assodato per ogni costruttore ed utilizzatore di impianti, ma proprio la tecnica dell’analisi on-line delle condizioni del fluido idraulico e, conseguentemente, dello stato di salute dell’impianto.

Prime tecniche

Le prime tecniche di analisi del fluido idraulico prevedevano lo spillamento di un campione di fluido da analizzare in laboratorio, attrezzato o improvvisato a bordo impianto, mediante ispezione visiva e prova gravimetrica. Mentre una prima ispezione visiva permetteva già di fornire una analisi qualitativa dell’olio, almeno a livello macroscopico, la prova gravimetrica permetteva di stabilire il livello di contaminazione a seconda della massa di particolato solido che precipitava nel campione spillato.

Una tecnica del genere, per quanto abbia potuto fornire risultati attendibili in passato e per quanto possa essere ancora oggi in voga, presenta però i suoi limiti: in primo luogo, l’analisi è di tipo locale, cioè riferita al solo campione d’olio spillato che può discostarsi dalle caratteristiche dell’intero volume d’olio in circolo nell’impianto; in secondo luogo, l’analisi è di tipo off-line, ossia avviene fuori dal circuito dell’impianto in regime operativo.

Se il goal fosse quello di poter avere una analisi on-line sull’intero volume di olio in circolo nell’impianto, con risultati statistici real-time sul suo stato (e di riflesso, su quello dell’impianto), i centravanti sarebbero senz’altro i sensori delegati alla misura delle caratteristiche e della contaminazione del fluido idraulico. I sensori infatti, analizzando il fluido idraulico in circolo nell’impianto in regime operativo, divengono vere e proprie sentinelle potendo misurare e riscontrare, in tempo reale, variazioni delle caratteristiche chimiche e fisiche dell’olio che potrebbero tradursi in problematiche per l’impianto.

Quali sono le sentinelle d’impianto nella gamma Hydac? Disaminiamole per tipo di contaminazione misurata.

Un contatore di particelle a cella ottica per la contaminazione solida

Hydac Contamination Sensor (serie CS1000) è uno strumento di misura stazionario per il monitoraggio continuo della contaminazione da sostanze solide in sistemi per olio idraulico o olio lubrificante con viscosità fino a 1000 mm²/s. Il CS è progettato per l'allacciamento a circuiti a bassa e alta pressione o a banchi di collaudo dai quali vengono prelevati per le misurazioni flussi di olio da 30 a 500 ml/min. Lo strumento può interfacciarsi con le unità elettroniche di controllo mediante segnale analogico, interfaccia seriale o protocollo proprietario Hydac Sensor Interface. La contaminazione solida viene rilevata all'interno di una cella ottica di misura e visualizzata secondo gli standard ISO 4406, SAE AS 4059 o NAS1638

Alternativa al CS è il Metallic Contamination Sensor (serie MCS1000), per una misura dinamica (e non statistica secondo le normative di riferimento come nel CS) delle particelle ferromagnetiche e non ferromagnetiche entro una certa taglia rilevate nell’olio.

Uno strumento costruttivamente più semplice ed economico dei due sopra menzionati è il Contamination Switch (EY1356), ossia un sensore con una superficie magnetica che attrae il particolato solido ferroso e invia un segnale quando detta superficie giunge a saturazione.

Un igrometro per olio per la contaminazione liquida

Hydac Aqua Sensor (serie AS1000) è un sensore in grado di misurare il livello percentuale di saturazione di acqua in olio. Il livello di saturazione di acqua in olio si riferisce alla capacità dell’olio (crescente con la temperatura) di emulsionare acqua. Risulta evidente che, superata questa capacità (livello percentuale di saturazione pari al 100%), inizia a verificarsi la separazione fasica di olio e acqua, con conseguenti danni alle parti di impianto.

Una adeguata politica di manutenzione dettata da Hydac Aqua Sensor prevederebbe di intervenire con un processo di dewatering ad un livello percentuale di saturazione dell’80%, cautelativamente prima di aver acqua nell’impianto.

Il livello di saturazione è quindi una misura molto più cautelativa ai fini della manutenzione rispetto alla presenza di acqua, che è già una condizione molto pericolosa per l’impianto, confermando il ruolo strategico di AS1000 come sentinella d’impianto.

Un “sensore laboratorio” per la misura dell’invecchiamento dell’olio

Invecchiamento dell’olio significa degradazione chimico-fisica dell’olio; indice di invecchiamento/degradazione dell’olio è la sua variazione di viscosità.

L’azione più intuitiva sembrerebbe quella di una misura continua della viscosità, ma tale misura risulta fisicamente complessa e costosa. In maniera analoga alla variazione di viscosità avviene la variazione di altre due grandezze dipendenti dalla temperatura, ossia la conducibilità e la costante dielettrica dell’olio.

Hydac Lab (serie HLB1400) è un sensore che misura in maniera continua conducibilità e costante dielettrica dell’olio, sia in termini assoluti sia in termini di variazione percentuale rispetto alle condizioni iniziali. Per fare questo il sensore necessita di una procedura di auto-apprendimento per la “mappatura” dell’olio.

Una variazione percentuale di queste due grandezze oltre la soglia d’allarme (+-15%) è indice di naturale invecchiamento dell’olio se avviene nel lungo periodo, altrimenti di improvvisa contaminazione che ne ha causato la degradazione se avviene nel breve periodo.

HLB1400 comunica con le unità elettroniche di controllo mediante segnale analogico, digitale, interfaccia seriale, protocollo IO-Link o proprietario Hydac Sensor Interface.

Vuoi saperne di più sugli strumenti di analisi laboratorio in campo per l’olio idraulico? https://modofluido.hydac.it/elettronica-analisi-laboratorio-olio-idraulico

Pubblicato il 6 Novembre 2020 - (77 views)
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Descrizione

Hydac è un’azienda che da oltre 50 anni si occupa principalmente di tecnologia oleodinamica. L’azienda offre sistemi semplici di ingegneria complessa grazie al lavoro dei 9000 dipendenti che sviluppano, progettano e costruiscono sistemi e soluzioni all’avanguardia in 47 paesi nel Mondo. Il lavoro di Hydac consiste nel progettare e costruire componenti e sistemi che usano un fluido idraulico come vettore di potenza, tipicamente l’olio. Divide la sua offerta in sistemi per il fluid care e fluid power che trovano applicazione in qualsiasi comparto industriale che impieghi la potenza oleodinamica. Pertanto, i progettisti e i manutentori di tutto il mondo si affidano alle competenze e alle soluzioni offerte da Hydac per l’azionamento e il trattamento del fluido idraulico anche per la manutenzione, il 4.0, l’elettrificazione e l’ottimizzazione dei sistemi.

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