Eliminazione del surriscaldamento dei sistemi idraulici: diagnostica con controllo delle immagini termiche, analisi del flusso e della pressione

1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Il surriscaldamento del sistema idraulico è un malfunzionamento critico che riduce significativamente l'efficienza dell'attrezzatura, accelera il degrado dell'olio idraulico, danneggia i componenti e può portare all'arresto completo della produzione. Il presente manuale è destinato alla diagnosi sistematica e all'eliminazione dei malfunzionamenti associati ad un eccessivo aumento della temperatura del fluido idraulico negli impianti industriali di UNITEC-D GmbH. Si applica a un'ampia gamma di sistemi idraulici tra cui presse, macchine per formatura, meccanismi di sollevamento, attrezzature per la lavorazione dei metalli e sistemi idraulici mobili.

• Sintomi tipici: la temperatura dell'olio supera l'intervallo operativo (tipicamente > 60-70 °C), si attivano gli allarmi di temperatura, odore di olio bruciato, scolorimento dell'olio, funzionamento lento o irregolare degli attuatori, aumento del rumore, durata ridotta di guarnizioni e tubi flessibili.
• Classificazione di gravità: il surriscaldamento del sistema idraulico è sempre classificato come un guasto critico che richiede diagnosi e correzione immediate per prevenire danni a cascata e perdite finanziarie significative.

2. Precauzioni e tecniche di sicurezza

ATTENZIONE: lavorare con i sistemi idraulici implica alta pressione, alta temperatura e sostanze pericolose. La mancata osservanza delle istruzioni di sicurezza può provocare lesioni gravi o mortali.

• Lockout e Tagout (LOTO): prima di iniziare qualsiasi lavoro diagnostico o di riparazione, assicurarsi che il sistema idraulico sia completamente diseccitato e che tutte le fonti di alimentazione siano bloccate secondo le procedure LOTO (Lockout/Tagout). Verificare l'assenza di tensione e pressione.
• Scaricamento della pressione residua: assicurarsi che tutta la pressione residua nel sistema idraulico sia scaricata prima di scollegare qualsiasi tubo o componente. Utilizzare i manometri per confermare la pressione zero.
• Dispositivi di protezione (DPI): utilizzare sempre DPI adeguati: occhiali o schermi di sicurezza, guanti (resistenti all'olio e alle alte temperature), indumenti protettivi, scarpe antinfortunistiche.
• Fluidi e superfici caldi: l'olio idraulico può raggiungere temperature molto elevate. Fare attenzione a evitare ustioni. Anche i componenti del sistema possono essere caldi.
• Fuori di petrolio: preparare materiali assorbenti per la pulizia immediata delle fuoriuscite di petrolio per evitare scivolamenti e contaminazione ambientale.
• Condizioni pericolose: evitare di lavorare in condizioni di elevata umidità o in presenza di materiali infiammabili senza i permessi e le precauzioni di sicurezza adeguati.

3. Strumenti diagnostici necessari

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

4. Lista di controllo per la valutazione iniziale

Prima di iniziare una diagnosi dettagliata, eseguire un'ispezione visiva e raccogliere informazioni:

5. Algoritmo diagnostico sistematico

La diagnostica del surriscaldamento del sistema idraulico deve essere eseguita in sequenza:

1. Conferma del surriscaldamento e ispezione iniziale
   1. Sintomo: La temperatura dell'olio nel serbatoio supera il massimo impostato (ad es. > 60-70 °C).
   2. Diagnosi: utilizza il termometro IR UNITEC-D TempSense IR-50 o la termocamera UNITEC-D ProTherm TC-200 per confermare la temperatura dell'olio e identificare i punti caldi sui componenti.
   3. Azioni: registra la temperatura del serbatoio, della pompa, delle valvole, del refrigeratore e dei tubi.
   4. Se la temperatura è normale, ma viene attivato l'allarme: controllare il sensore della temperatura dell'olio (malfunzionamento del sensore o del cablaggio).
2. Controllo del sistema di raffreddamento
   1. Sintomo: temperatura dell'olio elevata, mentre il radiatore non sembra più freddo all'uscita.
   2. Diagnosi (radiatore d'aria):
      • Controllo 1: Ispezionare visivamente il radiatore per individuare eventuali contaminazioni (polvere, sporco, olio) e danni alle alette.
      • Se sporco: Lavare il radiatore con aria compressa o soluzioni speciali.
      • Controllo 2: Controllare il funzionamento del ventilatore (rotazione, direzione del flusso d'aria, presenza di rumori estranei). Misurare la corrente del motore del ventilatore con un multimetro UNITEC-D MultiTest DM-300 (norma per un motore da 0,75 kW: ~1,8-2,2 A a 400 V).
      • Se il ventilatore non funziona o non funziona in modo efficiente: Controllare l'alimentazione, il motore, le pale.
   3. Diagnosi (raffreddatore acqua/liquido):
      • Controllo 1: verificare la presenza e la pressione del liquido refrigerante. Controllare le valvole di alimentazione e scarico.
      • Controllo 2: misurare la temperatura dell'acqua all'ingresso e all'uscita del refrigeratore con un termometro IR. La differenza di temperatura ΔT deve essere apprezzabile (a seconda del progetto, tipicamente ≥ 5 °C).
      • Se ΔT è piccolo o assente: è possibile l'ostruzione dei canali più freddi (incrostazioni, depositi). Prendi in considerazione il lavaggio a secco o il lavaggio meccanico.
   4. Diagnosi (raffreddatore generale):
      • Controllo 3: misurare la caduta di pressione attraverso il raffreddatore utilizzando i manometri UNITEC-D PressureKit PK-600. Una caduta di pressione elevata (> 0,5-1 bar) può indicare un'ostruzione interna.
3. Ispezione della pompa idraulica
   1. Sintomo: temperatura dell'olio elevata, velocità di guida ridotta, aumento del rumore della pompa.
   2. Diagnosi:
   • Controllo 1: Utilizzando il flussometro UNITEC-D FlowMaster HF-100, misurare la portata effettiva della pompa alla pressione nominale. Confrontare con i dati del passaporto della pompa. Una riduzione del flusso > 10-15% indica una perdita interna (usura).
   • Controllo 2: misurare la temperatura del corpo della pompa con una termocamera. Un surriscaldamento localizzato (> 80-90 °C) indica un'eccessiva perdita interna o un guasto del cuscinetto.
   • Controllo 3: Controllare la pressione nella linea di aspirazione (vuoto) utilizzando uno speciale vacuometro. Un vuoto elevato (< -0,2 bar) indica un filtro di aspirazione intasato o un problema con la linea di aspirazione.
4. Controllo dell'olio idraulico
   1. Sintomo: odore di bruciato, imbrunimento, torbidità dell'olio, usura accelerata dei componenti.
   2. Diagnosi:
      • Controllo 1: prelevare un campione di olio per l'analisi. Utilizza il kit UNITEC-D OilCheck Express per la determinazione rapida di viscosità, acqua e solidi.
      • Se la viscosità diminuisce: Degradazione termica dell'olio.
      • Se il contenuto di acqua è elevato (>0,1%): Riduce le proprietà lubrificanti, provoca corrosione, forma emulsioni che contribuiscono al surriscaldamento.
      • Se il contenuto di particelle solide è elevato: Usura della pompa e delle valvole, intasamento dei filtri e del raffreddatore.
      • Controllo 2: programmare un'analisi di laboratorio completa dell'olio (secondo la norma ISO 4406 per la purezza).
5. Controllo delle valvole e del sistema di controllo
   1. Sintomo: surriscaldamento locale delle valvole, caduta di pressione, funzionamento instabile degli attuatori.
   2. Diagnosi (valvola di sicurezza):
      • Controllo 1: misurare la temperatura del corpo della valvola di sicurezza con una termocamera. Un surriscaldamento visibile della valvola alla normale pressione di esercizio indica un funzionamento permanente (perdita attraverso la valvola).
      • Controllo 2: controllare l'impostazione della pressione di azionamento della valvola utilizzando un manometro. Se la valvola funziona a una pressione inferiore al setpoint, può scaricare continuamente olio nel serbatoio, generando calore.
   3. Diagnosi (regolatore di pressione):
      • Controllo 1: Controllare la pressione effettiva del sistema con i manometri UNITEC-D PressureKit PK-600. Confronta con quello dato. Una pressione instabile o costantemente elevata può causare il surriscaldamento.
   4. Diagnosi (valvole a farfalla e direzionali):
      • Controllo 1: misurare la caduta di pressione attraverso le valvole. Un'elevata caduta di pressione con un flusso normale può indicare un'eccessiva resistenza che genera calore.
      • Controllo 2: controllare lo stato delle bobine delle valvole (inceppamento, usura). L'incollaggio delle bobine porta alla limitazione del flusso e al riscaldamento.
6. Controllare le dimensioni del sistema e i parametri operativi
   1. Sintomo: il surriscaldamento si verifica durante la messa in servizio o dopo la modifica dei cicli di lavoro/carichi.
   2. Diagnosi: esamina la documentazione del progetto. Controllare se la dimensione del frigorifero corrisponde al carico termico dell'impianto (misurare la potenza termica dell'impianto).
   3. Se il sistema non raffredda abbastanza: forse il dispositivo di raffreddamento è troppo piccolo per le condizioni operative attuali oppure il sistema funziona in modalità per le quali non è stato progettato.

6. Matrice dei malfunzionamenti e delle cause

7. Analisi delle cause profonde di ogni malfunzionamento

7.1. Malfunzionamento del sistema di raffreddamento

• Spiegazione: Il dissipatore di calore (radiatore) è un componente chiave per rimuovere il calore in eccesso. L'ostruzione, il malfunzionamento della ventola/pompa o la limitazione del flusso del refrigerante comportano una riduzione della produzione di calore. La causa più comune è l'ostruzione delle alette esterne del radiatore con polvere e sporco (soprattutto in condizioni di lavorazione dei metalli o del legno). L'intasamento interno (incrostazioni nei refrigeratori d'acqua) riduce l'area di scambio termico.
• Conferma: bassa differenza di temperatura tra ingresso e uscita dell'olio del radiatore (ΔT < 5 °C), elevata temperatura dell'olio nel serbatoio, mentre il radiatore stesso non è così caldo come dovrebbe essere. Flusso d'aria della ventola ridotto o assenza di circolazione dell'acqua. Elevata caduta di pressione sul refrigeratore (> 0,5-1 bar).
• Danno se non eliminato: Degrado accelerato dell'olio, che porta all'usura di tutti i componenti del sistema idraulico (pompe, valvole, cilindri). Arresti e arresti anomali della temperatura costante.

7.2. Usura interna della pompa idraulica

• Spiegazione: Con il passare del tempo, a causa dell'attrito e della contaminazione dell'olio, i componenti interni della pompa (pistoni, palette, ingranaggi, cuscinetti) si usurano. Ciò porta ad un aumento delle perdite interne tra il lato di pressione e quello di aspirazione. L'energia che deve essere trasferita al fluido di lavoro viene convertita in calore all'interno della pompa, innalzando la temperatura dell'olio.
• Conferma: Riduzione del rendimento volumetrico della pompa (la portata misurata è molto inferiore a quella calcolata alla pressione data), aumento della temperatura del corpo pompa (> 80-90 °C), aumento del rumore, pulsazioni di pressione, risposta lenta degli azionamenti.
• Danno se non riparato: Guasto completo della pompa, contaminazione dell'intero sistema con particelle metalliche soggette a usura, con conseguenti danni ad altri componenti.

7.3. Malfunzionamento o regolazione impropria della valvola di sicurezza

• Spiegazione: La valvola di sicurezza è progettata per proteggere il sistema dalla pressione eccessiva scaricando l'olio nel serbatoio. Se la valvola viene costantemente azionata a causa di una regolazione errata (pressione di azionamento troppo bassa) o se è bloccata in posizione aperta/parzialmente aperta, una parte significativa del flusso di olio la attraversa costantemente, convertendo l'energia cinetica in calore.
• Conferma: Surriscaldamento locale del corpo della valvola di sicurezza (> 80 °C), rumore o vibrazione costanti provenienti dalla valvola, indicanti un flusso costante attraverso di essa, pressione ridotta nel sistema sotto carico.
• Danni non eliminabili: Riscaldamento incontrollato dell'olio, perdita di potenza, impossibilità di raggiungere la pressione di esercizio richiesta, usura accelerata dell'olio.

7.4. Degrado o contaminazione dell'olio idraulico

• Spiegazione: L'olio idraulico ha una durata utile limitata. Si degrada sotto l'influenza delle alte temperature, dell'acqua, dell'aria e dell'inquinamento. La sua viscosità diminuisce (il che porta ad un aumento delle perdite interne), si perdono le sue proprietà lubrificanti e antiusura, si formano depositi e morchie. L'olio sporco aumenta l'attrito, consuma i componenti e intasa filtri e radiatori.
• Conferma: Cambiamento del colore dell'olio (scuramento, torbidità), odore di bruciato o acido, viscosità ridotta, elevato contenuto di acqua o solidi (secondo analisi ISO 4406).
• Danni se non rimossi: significativa accelerazione dell'usura di tutti i componenti idraulici, guasto completo del sistema, necessità di costose riparazioni o sostituzioni di attrezzature.

7.5. Dimensioni del sistema insufficienti o funzionamento al di fuori dei parametri di progettazione

• Spiegazione: Se il sistema idraulico (in particolare il radiatore) è stato progettato per una condizione, ma viene utilizzato con carichi significativamente più elevati, velocità più elevate o in condizioni di temperatura ambiente elevata, può surriscaldarsi a causa di un trasferimento di calore insufficiente. Inoltre, un volume troppo piccolo del serbatoio idraulico porta al rapido riscaldamento dell'intero volume dell'olio.
• Conferma: si osserva un surriscaldamento dal momento della messa in servizio o dopo la modifica del processo/carico tecnologico. L'analisi della documentazione di progetto e il calcolo del bilancio termico mostrano una capacità insufficiente del refrigeratore o un volume ridotto del serbatoio.
• Danno se non riparato: surriscaldamento costante e tutte le sue conseguenze, senza possibilità di eliminazione senza modifica o riprogettazione del sistema.

8. Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

PRIMA DI INIZIARE QUALSIASI LAVORO DI RIPARAZIONE, ASSICURARSI DI ESEGUIRE LOTO E SCARICO DELLA PRESSIONE RESIDUA!

8.1. Risoluzione dei problemi del sistema di raffreddamento

1. Pulizia del raffreddatore d'aria:
   1. Togliere tensione al sistema (LOTO).
   2. Utilizzando aria compressa (max. 6 bar) ed una spazzola morbida, rimuovere polvere, sporco, olio dalle alette del radiatore. Lavorare dal lato opposto al normale flusso d'aria.
   3. Verificare la presenza di danni alle costole. Allinearli secondo necessità.
2. Controllo della ventola/della pompa del raffreddatore:
   1. Controllare la rotazione della ventola e la direzione del flusso (per i raffreddatori ad aria).
   2. Misurare la corrente del motore del ventilatore. Confrontare con i dati del passaporto. Sostituire il motore/ventola se la corrente è notevolmente diversa o se la ventola non funziona.
   3. Per i refrigeratori d'acqua, controllare la pompa di circolazione dell'acqua e pulire il filtro della linea dell'acqua.
3. Pulizia del radiatore dell'acqua:
   1. Rilasciare la pressione e scaricare l'olio e l'acqua dal radiatore.
   2. Lavare il frigorifero con una soluzione decalcificante chimica (come una soluzione di acido citrico) secondo le istruzioni del produttore.
   3. Sciacquare abbondantemente con acqua e asciugare prima di riempire nuovamente.

8.2. Riparazione/sostituzione della pompa idraulica

1. Diagnosi usura pompa:
   1. Collegare un flussometro UNITEC-D FlowMaster HF-100 alla linea di scarico.
   2. Portare l'impianto alla pressione di esercizio nominale. Cattura il flusso effettivo.
   3. Se la portata è inferiore all'85% del valore nominale, la pompa presenta una perdita interna significativa.
2. Riparazione/Sostituzione:
   1. Disenergizzare il sistema (LOTO), rilasciare la pressione.
   2. Scollegare la pompa dal motore elettrico e dalle linee idrauliche.
   3. Effettuare la riparazione (sostituzione delle guarnizioni, dei cuscinetti, degli elementi interni secondo le istruzioni del produttore) o la sostituzione completa della pompa con una nuova (UNITEC-D consiglia pompe del Catalogo elettronico UNITEC-D, adatte per prestazioni e pressione).
   4. Dopo aver installato la pompa nuova/ricondizionata, controllare l'allineamento degli alberi (tolleranza < 0,05 mm) e serrare gli elementi di fissaggio secondo la coppia di serraggio (es. M12 classe 8,8: 80 Nm).

8.3. Regolazione/riparazione della valvola di sicurezza

1. Controllare e regolare:
   1. Collegare un manometro UNITEC-D PressureKit PK-600 alla linea prima della valvola di sicurezza.
   2. Aumentare gradualmente la pressione, osservando il manometro.
   3. Regolare la valvola di sicurezza sulla pressione operativa specificata del sistema (ad esempio, 10-15% sopra la pressione operativa massima, ma non sopra la tolleranza per il componente più debole).
2. Riparazione/Sostituzione:
   1. Se la valvola è bloccata o non mantiene la pressione anche dopo la regolazione, diseccitare il sistema (LOTO) e rilasciare la pressione.
   2. Smontare la valvola, smontare, ispezionare eventuali danni, intasamenti, usura delle molle, della sede, della bobina.
   3. Pulire o sostituire le parti difettose. Installare una nuova valvola (UNITEC-D offre un'ampia gamma di valvole certificate CE e UkrSEPRO).

8.4. Sostituzione o filtrazione dell'olio idraulico

1. Analisi e soluzione:
   1. Se l'analisi dell'olio mostra degrado, contaminazione o un elevato contenuto di acqua, sostituire completamente l'olio.
   2. Se l'olio è relativamente nuovo ma ha un elevato contenuto di solidi, si può prendere in considerazione la filtrazione fine fuori ciclo.
2. Procedura di sostituzione:
   1. Togliere tensione al sistema (LOTO), rilasciare la pressione.
   2. Scaricare tutto l'olio vecchio dal serbatoio, dalle linee, dai cilindri e dai componenti.
   3. Lavare il serbatoio e, se possibile, il sistema con olio di lavaggio.
   4. Sostituire tutti i filtri idraulici (aspirazione, pressione, scarico) con filtri nuovi secondo le specifiche UNITEC-D.
   5. Riempire il sistema con olio idraulico nuovo e pulito consigliato dal produttore dell'attrezzatura e adatto alle condizioni climatiche (ad esempio ISO VG 46 per uso industriale generale a +20...+40 °C). Utilizzare una pompa di riempimento con filtro (< 10 µm).

8.5. Modernizzazione del sistema di raffreddamento o della pompa

1. Consulenza e Progettazione:
   1. Se tutte le altre cause sono state escluse e il surriscaldamento persiste, contattare i tecnici UNITEC-D per ricalcolare il bilancio termico del sistema.
   2. Prendere in considerazione l'installazione di un refrigeratore o di un postrefrigeratore di capacità maggiore.
   3. Valutare la fattibilità dell'installazione di una pompa a cilindrata variabile o di un motore ad alta efficienza energetica.

9. Precauzioni e prevenzione

10. Ricambi e Componenti UNITEC-D

Per riparazioni rapide ed efficaci si consiglia di avere a disposizione i seguenti pezzi di ricambio:

Tutti i componenti necessari sono disponibili nel nostro catalogo elettronico: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Collegamenti

• DSTU ISO 4406:1999 Idraulica volumetrica. Fluidi idraulici. Un metodo per determinare il livello di inquinamento da particelle solide.
• EN ISO 11158:2023 Lubrificanti, oli industriali e prodotti affini (Classe L). Classificazione. Gruppo H (sistemi idraulici).
• ISO 2941, ISO 2942, ISO 2943: Norme per filtri idraulici.
• Istruzioni per il funzionamento e la manutenzione delle apparecchiature UNITEC-D GmbH.
• UNITEC-D: Manuale per l'Analisi dell'Olio Idraulico (documento interno).