Con i problemi globali che aumentano i prezzi, i miglioramenti dell'efficienza sono accolti con grande favore.
Nel mondo dei lubrificanti, è prassi accettata cercare opportunità per massimizzare l'efficienza.
Nel settore automobilistico, e in particolare nello sviluppo degli oli motore e degli oli per trasmissioni, l'efficienza è stata a lungo la parola d'ordine.
Ma che ne dite dell'efficienza nel mondo dei fluidi idraulici?
Questa non è un'area di considerazione tradizionale quando si tratta di concentrarsi sull'efficienza, ma i fluidi idraulici efficienti sono qualcosa che potrebbe e deve essere preso in considerazione nel nostro mondo attento ai costi. Tuttavia, con i fluidi idraulici, l'efficienza non è così semplice da ottenere come con i fluidi più tradizionali.
Con gli oli per motori e trasmissioni, i fattori di resistenza e la riduzione dell'attrito sono le considerazioni principali. Concentrandosi sulla riduzione della viscosità e sulla riduzione del coefficiente di attrito, è possibile ottenere efficacemente una riduzione dell'efficienza.
In un sistema idraulico, ci sono due meccanismi concorrenti da considerare: in primo luogo, il tradizionale meccanismo di efficienza, in cui l'obiettivo è spostare il fluido attraverso la pompa con il minimo sforzo. Questo è noto come efficienza meccanica.
Il secondo meccanismo da affrontare è il lavoro effettivo svolto dal fluido idraulico. Il fluido inizia in un pozzetto e viene quindi pompato in tutto il sistema, azionando i cilindri idraulici sotto pressione man mano che procede, prima di tornare nella coppa. Il circuito idraulico non è perfetto, si verificano perdite di flusso all'interno di qualsiasi componente idraulico e si verificheranno perdite, riducendo la quantità di fluido di lavoro che effettivamente ritorna direttamente nella coppa. Per ogni dieci litri di fluido pompati all'inizio del circuito, forse ne verranno restituiti solo nove litri. Questa è nota come Efficienza volumetrica e in questo esempio, il sistema è efficiente solo al 90%.
Entrambi questi meccanismi devono essere presi in considerazione e il problema principale è che sono contraddittori. Più bassa è la viscosità del fluido idraulico, più è efficiente dal punto di vista meccanico. Tuttavia, i fluidi a bassa viscosità fuoriescono facilmente dal sistema, mentre i fluidi ad alta viscosità sono più robusti in quest'area. Ciò è illustrato al meglio nel grafico seguente, Figura 1, dove si può vedere che la viscosità del fluido agisce in modo contraddittorio nei due meccanismi di efficienza.
Figura 1 — Grafico della relazione tra viscosità ed efficienza
La linea tratteggiata che si può vedere nel grafico è l'efficienza complessiva del sistema. Questo può essere determinato attraverso il prodotto dell'efficienza volumetrica e dell'efficienza meccanica
Efficienza complessiva = Efficienza meccanica * Efficienza volumetrica
La zona bianca sul grafico evidenzia la viscosità ottimale affinché il fluido dia la massima efficienza.
Idealmente, massimizzare la zona bianca fornirà un sistema più efficiente e consentirà a proprietari e operatori di ridurre il costo delle loro operazioni . I fluidi idraulici tradizionali sono formulazioni monograde e avranno un indice di viscosità, VI, di circa 95.
L'aumento del VI di una formulazione aumenterà l'intervallo operativo del fluido e, infine, aumenterà la zona operativa ottimale in termini di efficienza. L'aumento del VI ridurrà la variazione di viscosità in un intervallo di temperatura ed è dimostrato nel grafico seguente, Figura 2 .
La linea rossa è un fluido tradizionale e la linea verde è un fluido ottimizzato con VI più alto. Più la linea è piatta, più ampio è l'intervallo di viscosità ottimizzato.
Figura 2 — Grafico dell'indice di viscosità che dimostra una viscosità ottimizzata rispetto alla posizione di temperatura
Se questo viene tradotto nel grafico di efficienza originale, l'effetto è che la curva volumetrica e la curva meccanica si avvicinano e alla fine la zona operativa ottimizzata ora si allarga, offrendo all'operatore una maggiore efficienza in un intervallo di temperatura più ampio. Vedi Figura 3.
La creazione di un fluido idraulico multigrado è abbastanza semplice ma è più costosa dell'equivalente monogrado. L'introduzione di un modificatore di viscosità polimerico e la regolazione della miscela di oli base consentiranno di creare una ISO 32/46/68 multigrado a seconda di ciò che è necessario per l'apparecchiatura.
Il costo del fluido può essere più elevato all'inizio, ma è stato calcolato che l'efficienza potrebbe essere migliorata fino al 28% e i costi di esercizio potrebbero essere migliorati fino al 2,7% nelle apparecchiature mobili e dell'8,5% nelle apparecchiature fisse*.
In un'epoca in cui ogni centesimo conta, l'introduzione di un fluido idraulico multigrado merita una seria considerazione, in quanto massimizzerà l'efficienza di il vostro sistema e potrebbe ridurre significativamente i costi di esercizio.
Figura 3 — Grafico del rapporto tra viscosità ed efficienza ottimizzato
Articolo scritto da Andrew Gelder, Technical Product & Sales Manager, Lubricants & Energy, IMCD
Questo articolo è stato originariamente pubblicato nell'edizione di gennaio 2023 di Lube Magazine dell'UKLA.