Risoluzione dei problemi di surriscaldamento del sistema idraulico: analisi delle cause principali, diagnosi mediante imaging termico, controllo del flusso/pressione e ispezione del circuito di raffreddamento

1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Il surriscaldamento del sistema idraulico è uno dei guasti critici che riduce significativamente la durata dei componenti, riduce l'efficienza delle apparecchiature e può portare a interruzioni non pianificate della produzione. Questo manuale è destinato alla diagnosi sistematica e all'eliminazione delle cause profonde dell'aumento della temperatura del fluido idraulico. I sintomi di surriscaldamento includono: temperatura del fluido anormalmente elevata (superiore a 60-65°C), funzionamento lento o irregolare degli attuatori idraulici, tempi di ciclo aumentati, scolorimento del fluido idraulico, danni alle guarnizioni e ai tubi flessibili e aumento dei livelli di rumore.

Ambito di applicazione: Il manuale riguarda i sistemi idraulici fissi e mobili utilizzati nell'industria: presse idrauliche, macchine per colata, estrusori, macchine edili e agricole mobili, nonché centraline idrauliche. Il problema del surriscaldamento è classificato come:

• Critico: la temperatura del fluido supera gli 80°C. Arresto immediato dell'attrezzatura. Elevato rischio di incendio, distruzione delle guarnizioni, perdita completa delle proprietà lubrificanti del liquido.
• Significativo: Temperatura compresa tra 65 e 80°C. Sono necessarie una diagnosi ed un'eliminazione urgenti. Porta ad una rapida usura dei componenti, prestazioni ridotte, guasti frequenti.
• Minore: la temperatura supera costantemente l'intervallo operativo (tipicamente 40-55°C) di 5-10°C. Necessita di una diagnostica pianificata. Contribuisce al progressivo invecchiamento del fluido e dei componenti.

Norme applicabili: la diagnostica e la risoluzione dei problemi devono soddisfare i requisiti della norma DSTU EN ISO 4413:2018 "Sistemi di azionamento idraulico. Regole generali e requisiti di sicurezza" e DSTU ISO 15384:2016 "Sistemi di azionamento idraulico. Liquidi a base di oli vegetali" (per i sistemi pertinenti).

2. Precauzioni

⚠ AVVISO DI SICUREZZA ⚠

• LOCKOUT/TAGOUT (LOTO): Prima di eseguire qualsiasi lavoro diagnostico o di riparazione sul sistema idraulico, assicurarsi di applicare le procedure di lockout/tagout in conformità con le istruzioni interne dell'azienda e i requisiti di DSTU ISO 14118. Assicurarsi che tutte le fonti di energia (elettrica, idraulica, pneumatica) siano isolate e bloccate
• ENERGIA RESIDUA: i sistemi idraulici contengono fluido ad alta pressione che può rimanere anche dopo lo spegnimento della pompa. Prima di smontare o scollegare qualsiasi componente, assicurarsi che la pressione sia completamente scaricata. Utilizzare i manometri per confermare la pressione zero. Il fluido idraulico caldo può causare gravi ustioni.
• PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): Utilizzare sempre DPI adeguati: occhiali di sicurezza (DSTU EN 166), guanti protettivi resistenti al calore (DSTU EN 407), abiti da lavoro resistenti all'olio, scarpe antinfortunistiche.
• FLUIDO CALDO SOTTO PRESSIONE: il fluido idraulico può raggiungere temperature elevate (fino a 80°C o più) in caso di surriscaldamento. Evitare il contatto della pelle con liquidi caldi. Quando si lavora con componenti caldi, utilizzare una termocamera o un termometro a contatto per stimare la temperatura prima di toccarli. Il fluido che fuoriesce sotto pressione può penetrare nella pelle, causando gravi lesioni.
• PRESENZA DEL PERSONALE AUTORIZZATO: La diagnostica e le riparazioni devono essere eseguite solo da personale qualificato addestrato sui sistemi idraulici e che abbia familiarità con tutte le procedure di sicurezza.

3. Strumenti diagnostici necessari

Per una diagnosi efficace del surriscaldamento del sistema idraulico è necessario il seguente set di strumenti:

4. Lista di controllo della valutazione iniziale

Prima di iniziare una diagnostica approfondita, è necessario condurre un'ispezione visiva e raccogliere informazioni sul funzionamento del sistema. Ciò aiuterà a restringere il campo delle potenziali cause.

5. Percorso diagnostico sistematico (Schema a blocchi)

Eseguire la diagnostica seguendo questo algoritmo per identificare in modo coerente la causa principale del surriscaldamento.

1. Valutazione iniziale:
   1. Controllare la temperatura di esercizio del fluido idraulico.
   2. Se > 65°C: Continua la diagnostica.
   3. Se 40-65°C, ma superiore alla norma: vai al punto 2.
   4. Se normale (40-55°C): Non c'è surriscaldamento, cercare altre cause di malfunzionamento.
2. Controllare il sistema di raffreddamento:
   1. Ispezione visiva del radiatore:
      • Intasamento delle alette del radiatore (polvere, sporco, olio):
        • Sì: Vai a → Capitolo 8, punto 1 (Pulizia del radiatore).
        • No: Continua.
   2. Funzionamento della ventola/pompa di raffreddamento:
      • La ventola/pompa non funziona o funziona in modo inefficiente (bassa velocità, flusso debole):
        • Sì: andare alla → Sezione 8, voce 2 (Controllo/riparazione ventola/pompa).
        • No (funziona bene): Continua.
   3. Immagine termica del radiatore:
      • Uniformità della temperatura sulla superficie del radiatore:
        • Irregolare (punti freddi): → Possibile intasamento interno, bypass del flusso o flusso di refrigerante insufficiente. Andare a → Sezione 7 (Sottoraffreddamento), Sezione 8, Elemento 1.
        • Tutto liscio, ma il frigorifero è caldo: → Il carico sul sistema di raffreddamento supera la sua capacità. Controllare la pressione/il flusso del refrigerante (per i sistemi ad acqua). Vai al punto 3.
3. Diagnostica di pressione e flusso:
   1. Misurazione della pressione nei punti principali:
      • Pressione nella linea di mandata della pompa:
        • Superiore al normale (a vuoto o sotto carico): → Flusso di ritorno bloccato, impostazioni delle valvole di sicurezza troppo elevate, valvole intasate. Andare a → Sezione 7 (Perdita di pressione eccessiva), Sezione 8, Elemento 3.
        • Inferiore al normale: → Usura della pompa, perdite interne. Vai al punto 3b.
      • Differenza di pressione sui filtri:
        • Superiore al normale (> 0,5-1,0 bar): → Filtro intasato. Vai a → Capitolo 8, Elemento 4 (Sostituzione del filtro).
        • Normale: Continua.
      • Pressione sulle linee di scarico della pompa/motore:
        • Superiore al normale (> 0,5 bar): → Perdita interna nella pompa/motore. Vai al punto 3b.
        • Normale: Continua.
   2. Misurazione della portata utilizzando un flussometro:
      • Misurazione diretta della portata all'uscita della pompa:
        • Portata molto inferiore al valore nominale sotto carico (riduzione del 15-20%): → Usura della pompa, perdite interne nella pompa. Andare a → Sezione 7 (Usura della pompa), Sezione 8, Elemento 5.
        • Il flusso è normale: Continua.
      • Flusso attraverso valvole di controllo o cilindri:
        • Inferiore al previsto: → Perdite interne nelle valvole/cilindri, limitazione del flusso. Vai a → Capitolo 7 (Perdite interne), Capitolo 8, paragrafo 6.
        • Normale: Continua.
4. Identificazione mediante immagini termiche di perdite interne:
   1. Scansione di componenti sotto carico (pompe, valvole, motori idraulici, cilindri):
      • Punti caldi locali (differenza > 10°C rispetto alle aree vicine): → Possibile perdita interna o attrito eccessivo in questo componente. Vai a → Capitolo 7 (Perdite interne), Capitolo 8, paragrafo 6.
      • Distribuzione uniforme della temperatura: Continua.
5. Analisi del fluido idraulico:
   1. Ispezione visiva:
      • Opacità, scolorimento (scuro, lattiginoso), odore di bruciato: → Degrado del fluido, contaminazione di acqua/particelle. Andare a → Capitolo 7 (Contaminazione/degradazione dei fluidi), Capitolo 8, paragrafo 7.
      • Normale: Continua.
   2. Analisi espressa (set):
      • Elevato contenuto di acqua (> 0,1%), alto contenuto di solidi (superiore alla classe ISO 4406), viscosità ridotta: → Contaminazione/degradazione del liquido. Andare a → Capitolo 7 (Contaminazione/degradazione dei fluidi), Capitolo 8, paragrafo 7.
      • I parametri sono normali: → Considerare altre cause meno probabili (tipo di fluido errato, impostazione errata della valvola di sicurezza).

6. Matrice "Causa-guasto"

Questa tabella ti aiuterà a identificare le probabili cause del surriscaldamento in base ai sintomi osservati e ai risultati dei test diagnostici.

7. Analisi delle cause profonde di ogni malfunzionamento

Comprendere il perché si verifica un errore è fondamentale per risolverlo efficacemente e prevenirne il ripetersi.

7.1. Efficienza insufficiente del sistema di raffreddamento

Spiegazione: questa è la causa più comune di surriscaldamento. Il radiatore (scambiatore di calore) è progettato per rimuovere il calore in eccesso dal fluido idraulico. Se la sua efficienza diminuisce, il fluido non può cedere calore abbastanza velocemente.

Fattori probabili:

• Contaminazione esterna: Polvere, sporco, depositi di olio, fibre che si accumulano sulle alette del radiatore formano uno strato isolante che impedisce il trasferimento di calore.
• Contaminazione interna: fanghi, prodotti di ossidazione dei fluidi e particelle di usura possono accumularsi all'interno dei tubi del raffreddatore, riducendo l'area di trasferimento del calore e limitando il flusso.
• Malfunzionamento della ventola/della pompa di raffreddamento: il malfunzionamento del motore elettrico, delle pale della ventola danneggiate, un numero di giri basso o un guasto della pompa (per i refrigeratori d'acqua) determinano un flusso d'aria o acqua di raffreddamento insufficiente.
• Dimensioni del radiatore errate: un radiatore adeguatamente dimensionato per le condizioni iniziali potrebbe diventare inadeguato con l'aumento del carico del sistema, dell'aumento della temperatura ambiente o dei cambiamenti del fluido idraulico.
• Restrizioni al flusso d'aria/del refrigerante: Passaggi dell'aria ostruiti, bassa pressione o circuito dell'acqua intasato.

Come confermarlo: l'imaging termico rivelerà una distribuzione non uniforme della temperatura sulla superficie del refrigeratore (aree fredde dovute a intasamenti interni) o un surriscaldamento generale del refrigeratore con capacità insufficiente. La misurazione della corrente del motore del ventilatore o della pompa di raffreddamento mostrerà la deviazione. Il controllo della pressione prima e dopo il refrigeratore (per l'acqua) rivelerà un'ostruzione interna.

Possibili danni: se non trattato, porterà a un degrado accelerato del fluido idraulico, danni a tutte le guarnizioni, usura dei componenti di precisione (pompe, valvole) e riduzione complessiva dell'efficienza del sistema.

7.2. Perdite interne al sistema

Spiegazione: Le perdite interne si verificano quando il fluido idraulico fuoriesce attraverso spazi vuoti o guarnizioni danneggiate all'interno dei componenti senza eseguire alcun lavoro utile. Ciò porta alla conversione dell'energia idraulica in energia termica a causa dell'attrito e della strozzatura.

Fattori probabili:

• Usura della pompa: Un aumento dei giochi tra le parti in movimento (rotore-statore, pistone-camicia) comporta una perdita di efficienza volumetrica e surriscaldamento.
• Usura delle valvole: bobine, sedi, guarnizioni nei distributori, regolatori di pressione e valvole di ritegno usurate consentono al fluido di fluire in modo incontrollabile.
• Usura dei cilindri idraulici/motori idraulici: le guarnizioni danneggiate del pistone o lo spazio maggiore tra il pistone e la camicia causano perdite di fluido all'interno del cilindro.
• Alta pressione/sovraccarico: il funzionamento prolungato ad alte pressioni accelera l'usura.

Come verificare: il flussometro mostrerà una riduzione significativa del flusso effettivo dalla pompa sotto carico. La termocamera identifica i punti caldi sugli alloggiamenti dei componenti (pompe, valvole, cilindri) in cui il fluido viene strozzato. La misurazione del flusso nelle linee di scarico rivelerà perdite eccessive.

Possibili danni: Prestazioni ridotte dell'apparecchiatura, funzionamento lento, perdita di sforzo, ulteriore usura dei componenti dovuta all'aumento della temperatura e al degrado del fluido.

7.3. Caduta di pressione eccessiva

Spiegazione: Una caduta di pressione eccessiva si verifica quando il fluido passa attraverso resistenze significative, con conseguente perdita di energia sotto forma di calore. Ciò accade quando si limita il flusso.

Fattori probabili:

• Filtri intasati: gli elementi filtranti intasati creano una significativa resistenza al flusso. Una caduta di pressione superiore a 0,5 bar sul filtro (per sistemi convenzionali) è indice di intasamento.
• Tubazioni/tubi flessibili troppo piccoli: Calcolo errato o adeguamento dell'impianto utilizzando tubi di diametro inferiore al necessario.
• Valvole parzialmente chiuse: valvole intasate, malfunzionanti o regolate in modo errato possono causarne la chiusura parziale e la strozzatura.
• Fluido ad alta viscosità: utilizzo di fluido con una viscosità superiore a quella consigliata o funzionamento a basse temperature senza un adeguato riscaldamento.

Come verificare: i manometri installati prima e dopo un potenziale punto di restrizione (filtro, valvola) mostreranno una significativa caduta di pressione. La termocamera rileverà i punti caldi su questi componenti.

Possibili danni: Diminuzione dell'efficienza, surriscaldamento del liquido, danni ai componenti per pressione eccessiva, aumento della cavitazione.

7.4. Usura della pompa/motore

Spiegazione: L'usura della pompa porta ad una diminuzione del suo rendimento volumetrico, cioè parte del liquido che dovrebbe fornire all'impianto rifluisce invece all'interno della pompa attraverso le maggiori intercapedini trasformandosi in calore.

Fattori probabili:

• Lunga durata: Usura naturale delle parti mobili nel tempo.
• Contaminazione del liquido: le particelle abrasive nel liquido accelerano l'usura delle parti di precisione della pompa.
• Cavitazione: una pressione insufficiente all'aspirazione della pompa porta alla formazione di bolle che, una volta collassate, provocano l'erosione superficiale.
• Montaggio/centraggio errato: Carichi eccessivi su cuscinetti e guarnizioni.

Come confermarlo: la misurazione del flusso con un flussometro mostrerà una riduzione significativa del flusso volumetrico della pompa sotto carico. La termocamera rileverà un aumento della temperatura sull'alloggiamento della pompa. Il livello di rumore e vibrazioni aumenterà. L'analisi dell'olio può mostrare un aumento del contenuto di particelle di usura metalliche.

Possibili danni: Perdita completa delle prestazioni della pompa, distruzione dei componenti interni, danneggiamento dell'intero sistema idraulico a causa di particelle metalliche.

7.5. Degradazione/contaminazione del liquido

Spiegazione: Il fluido idraulico svolge non solo la funzione di trasmissione dell'energia, ma anche quella di lubrificazione e raffreddamento. Il suo degrado o inquinamento peggiora tutte queste proprietà, contribuendo al surriscaldamento.

Fattori probabili:

• Ossidazione: si verifica con l'esposizione prolungata alle alte temperature e all'aria, formando morchie, acidi e altri prodotti di decomposizione che aumentano l'attrito e inquinano il sistema.
• Contaminazione dell'acqua: l'acqua riduce le proprietà lubrificanti del fluido, provoca corrosione e può portare alla cavitazione.
• Contaminazione da particolato: polvere, sporco e particelle metalliche agiscono come un abrasivo, accelerando l'usura dei componenti e creando ulteriore attrito.
• Tipo di fluido errato: l'utilizzo di fluido con viscosità o composizione chimica errata può comportare un aumento dell'attrito o un'incompatibilità delle guarnizioni.

Come confermare: Ispezione visiva (scolorimento, torbidità, odore di bruciato). L'analisi di laboratorio o espressa dell'olio mostrerà un aumento del contenuto di acqua, particelle solide, un cambiamento nella viscosità e un numero di acidità elevato.

Possibili danni: Usura accelerata di tutte le parti mobili, corrosione, intasamento di filtri e valvole, guasto completo del sistema.

8. Procedure sequenziali di risoluzione dei problemi

Prima di eseguire qualsiasi procedura, assicurarsi che siano presenti tutte le precauzioni di sicurezza (Sezione 2).

8.1. Pulizia e controllo del frigorifero

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Pulizia delle superfici esterne: Utilizzare aria compressa (a distanza di sicurezza, muniti di DPI) oppure lavare le superfici con acqua a bassa pressione con apposito detergente per radiatori, rimuovendo polvere, sporco e depositi di olio. Assicurarsi che il frigorifero sia asciutto prima di riavviarlo.
3. Controllo del flusso (per refrigeratori d'acqua): controlla la pressione dell'acqua e il flusso attraverso il refrigeratore. Per i tipici refrigeratori industriali, la caduta di pressione dell'acqua non deve superare 0,5 bar.
4. Controllare eventuali intasamenti interni: se la pulizia esterna non aiuta e la termocamera mostra aree fredde, potrebbe essere necessario lavare o sostituire chimicamente i canali interni del dispositivo di raffreddamento.
5. Verifica: avviare il sistema, monitorare la temperatura del fluido. Dovrebbe stabilizzarsi nell'intervallo di lavoro di 40-55°C. La termocamera dovrebbe mostrare una distribuzione uniforme della temperatura sul refrigeratore.

8.2. Ispezione e riparazione della ventola/pompa di raffreddamento

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Ispezione visiva: controllare eventuali danni alle pale della ventola e l'integrità della cinghia di trasmissione (se applicabile).
3. Controllo elettrico: utilizzando un multimetro, controllare la tensione di alimentazione e l'assorbimento di corrente del motore della ventola/pompa. Confrontare con i dati del passaporto. Una deviazione di corrente può indicare un malfunzionamento del motore o un inceppamento meccanico.
4. Controllo meccanico: verificare la facilità di rotazione dell'albero (dopo lo spegnimento e lo sblocco). Il gioco nei cuscinetti può indicare usura.
5. Sostituzione di componenti difettosi: Sostituire le pale danneggiate, il motore o la pompa difettosi.
6. Verifica: dopo la sostituzione/riparazione, avviare il sistema, controllare il funzionamento della ventola/pompa, monitorare la temperatura del fluido.

8.3. Diagnostica e regolazione delle valvole di sicurezza/controllo

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Controllo delle impostazioni: utilizzando un manometro, controllare la pressione di apertura della valvola di sicurezza. Deve soddisfare le specifiche del produttore (±5%).
3. Controllare eventuali perdite interne: per le valvole pilota o le valvole con linee di scarico, misurare il flusso nella linea di scarico. Un flusso eccessivo indica una perdita interna.
4. Pulizia/riparazione: se la valvola è ostruita o bloccata, smontarla, pulirla e ispezionarla. Sostituire la guarnizione. Se la valvola è usurata, deve essere sostituita.
5. Verifica: dopo la configurazione/riparazione, eseguire il sistema. Controllare la pressione e la temperatura del fluido sotto carico.

8.4. Sostituzione degli elementi filtranti

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Rilasciare la pressione: scaricare la pressione del sistema.
3. Sostituzione: aprire l'alloggiamento del filtro, rimuovere il vecchio elemento. Installare il nuovo elemento filtrante nella direzione del flusso. Assicurarsi che tutte le guarnizioni siano installate correttamente.
4. Verifica: avvia il sistema. La caduta di pressione attraverso il filtro deve rientrare nell'intervallo normale (solitamente <0,5 bar per filtri puliti). Controllare la temperatura del liquido.

8.5. Riparazione o sostituzione della pompa idraulica

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Rilasciare la pressione: scaricare la pressione del sistema. Scaricare il fluido dalla pompa e dalle linee.
3. Smontaggio: Scollegare le tubazioni, i collegamenti elettrici e rimuovere la pompa dalla piastra di montaggio.
4. Valutazione delle condizioni: Ispezione dettagliata della pompa per verificare usura, danni, cavitazione.
5. Riparazione/Sostituzione: a seconda del grado di danno, riparare (sostituire guarnizioni, cuscinetti, componenti interni) o sostituire completamente la pompa con una nuova con specifiche identiche (portata, pressione, cilindrata).
6. Installazione: Installare la pompa seguendo le coppie di serraggio e le procedure di centraggio consigliate.
7. Riempimento e spurgo: riempire il sistema con fluido idraulico pulito, spurgare per rimuovere l'aria.
8. Verifica: avviare il sistema al minimo, aumentare gradualmente la pressione. Controllare la pressione e il flusso con un flussometro. Monitorare la temperatura della pompa utilizzando una termocamera.

8.6. Riparazione o sostituzione di cilindri/motori/valvole idraulici (eliminazione delle perdite interne)

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Rilasciare la pressione: scaricare la pressione del sistema.
3. Smontaggio: smontare il componente sospetto (cilindro, motore, valvola) dal sistema.
4. Smontaggio e ispezione: Smontare attentamente il componente, ispezionare guarnizioni, pistoni, bobine, superfici per usura, graffi, corrosione.
5. Sostituzione delle guarnizioni e delle parti usurate: Sostituire tutte le guarnizioni (polsini, anelli) e tutti i componenti interni usurati.
6. Assemblaggio e installazione: assemblare il componente seguendo le istruzioni del produttore. Installalo in posizione nel sistema.
7. Verifica: avviare il sistema, monitorare la temperatura del componente con una termocamera. Verificare la sua funzionalità (velocità di movimento del cilindro, giri del motore, funzionamento della valvola) e l'assenza di surriscaldamento.

8.7. Cambio del fluido idraulico e pulizia del sistema

1. BLOCCO/MARCATURA.
2. Rilasciare la pressione: scaricare la pressione del sistema.
3. Drenaggio del fluido: scarica tutto il vecchio fluido idraulico dal serbatoio, dalle linee, dalle pompe e dai cilindri.
4. Lavaggio del sistema (se necessario): se il fluido è fortemente contaminato o degradato, valutare la possibilità di lavare il sistema con un fluido di lavaggio speciale.
5. Sostituzione del filtro: installare nuovi elementi filtranti (capitolo 8.4).
6. Riempimento con fluido pulito: riempire il sistema con il fluido idraulico consigliato secondo le specifiche OEM (ad esempio ISO VG 46, classe di purezza ISO 4406 18/16/13).
7. Spurgo: eseguire la procedura di spurgo per rimuovere l'aria dal sistema.
8. Verifica: avviare il sistema, monitorare la temperatura del fluido e il funzionamento dell'apparecchiatura. It may be necessary to re-analyze the oil after several hours of operation.

9. Misure preventive

La manutenzione regolare è fondamentale per prevenire il surriscaldamento e prolungare la durata del sistema idraulico.

10. Pezzi di ricambio e componenti

I pezzi di ricambio critici devono essere disponibili per una rapida risoluzione dei problemi e una manutenzione programmata. UNITEC-D GmbH offre una vasta gamma di componenti per sistemi idraulici che soddisfano gli standard CE e UkrSEPRO.

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11. Riferimenti

• DSTU EN ISO 4413:2018. Sistemi di azionamento idraulico. Norme e requisiti generali di sicurezza per i sistemi e i loro componenti.
• DSTU ISO 15384:2016. Sistemi di azionamento idraulico. Liquidi a base di oli vegetali. Requisiti
• Linee guida per il funzionamento e la manutenzione del produttore di apparecchiature originali (OEM).
• Specifiche del fluido idraulico dei fornitori (ad es. ExxonMobil, Shell, Fuchs).
• Manuali interni UNITEC-D per la manutenzione degli impianti idraulici.