Cum se alege uleiul hidraulic. Afla tot ce trebuie sa stii.

Selectionarea unui anumit ulei hidraulic trebuie facuta in asa fel incat sa fie, pe cat posibil, satisfacute toate conditiile de exploatare a instalatiei hidraulice.

Astfel, de exemplu, sistemele hidraulice care functioneaza in afara spatiilor acoperite vor necesita uleiuri cu puncte de curgere mai coborate in raport cu cele necesare mediilor hidraulice din instalatiile montate in spatii incalzite.

In acelasi timp. cand se alege uleiul hidraulic, trebuie sa ne asiguram ca acesta contine indici de vascozitate mai ridicati pentru a asigura o cat mai redusa variatie a vascozitatii cu modificarile diurne de temperatura

Pentru sistemele hidraulice intretinute corect, care nu au, de exemplu, pierderi frecvente de ulei (nu sunt necesare deci completari cu ulei proaspat), fluidul hidraulic trebuie sa si mentina proprietatile initiale un timp cat mai indelungat.

De aceea, cand se face alegerea uleiului hidraulic, trebuie ca sa ne asiguram ca este aditivat corespunzator, antioxidant. Evident, un astfel de fluid este mai scump. Utilizarea lui duce insa la reducerea cheltuielilor de intretinere si obtinerea unui spor de productie datorita frecventelor mai reduse ale opririlor necesare pentru schimbarea fluidului hidraulic degradat cu unul proaspat.

Alegerea unui ulei hidraulic aditivat prezinta avantaje antiuzura si EP (presiune extrema) prin prelungirea duratei de utilizare a componentelor din instalatia hidraulica supusa frecarilor

In raport cu conditiile concrete de utilizare, cand alegi un ulei hidraulic, el trebuie sa corespunda anumitor cerinte specifice de calitate. Uleiul hidraulic ideal, ar trebui sa posede anumte caracteristici, cum ar fi:

• Indice de vascozitate ridicat, deci o variatie cat mai redusa a vascozitatii cu temperatura
• Compatibilitate cu materialele din sistem (vopsele)
• vascozitatea trebuie sa fie corelata cu jocurile existente intre piesele in frecare si cerintele evitarii cavitatiei
• Coeficient de compresibilitate redus
• Rezistenta buna la degradare termooxidativa
• Rezistenta ridicata la forfecare (polimer ameliorator de indice de vascozitate cu forfecare redusa), deci modificarea redusa a vascozitatii in timp
• Tendinta la spumare cat mai redusa
• Viteza marita de separare a apei
• Filtrabilitate corespunzatoare
• Reducerea uzurii componentelor in frecare
• Coeficient bun de transfer termic
• Temperatura de inflamabilitate ridicata
• Presiune de vapori redusa (punct de fierbere ridicat)
• Biodegradabilitate
• Pret redus

Evident, cerintele de calitate de mai sus nu pot fi satisfacute in totalitate de un fluid hidraulic, unele dintre caracteristicile mentionate fiind chiar antagoniste.

In marea majoritate a cazurilor, in alegerea si testarea fluidelor hidraulice se au in vedere numai unele dintre caracteristicile fizico-chimice si proprietatile de performanta care vor fi prezentate in continuare.

Vascozitatea

Aceasta caracteristica a fluidului hidraulic este in legatura directa cu jocurile existente intre piesele in frecare, precum si cu solicitarile termo mecanice ale acestora.

In plus, trebuie sa se tina seama ca vascozitatea influenteaza in mod hotarator eficacitatea pomparii. Legat de aceasta, pe baza rezultatelor practice, s-au stabilit anumite valori ale vascozitatii pentru care diversele tipuri de pompe dau satisfactie, dupa cum rezulta din tabelul 3.

Evident, pentru un anumit sistem hidraulic trebuie adoptata o valoare optima pentru vascozitate. In cazul unei vascozitati prea ridicate, va scadea randamentul volumetric al pompei si va creste pierderea de presiune, temperatura, consumul de putere si inertia sistemului, cu scaderea eficacitatii instalatiei.

La vascozitati reduse, functionarea instalatiei va avea de suferit prin reducerea eficientei pomparii, cresterea temperaturii si a uzurii pieselor in frecare, reducerea preciziei comenzilor hidraulice.

In general, se admite functionarea pompelor in conditii acceptabile in cazul in care vascozitatea fluidului hidraulic are valori cuprinse intre 8 si 850 mm 2 /s la temperatura de operare.

Avand in vedere acest lucru, diversele fluide hidraulice vor avea anumite intervale de temperatura in care pot fi utilizate. Ca urmare, fluidele cu indici de vascozitate ridicati si foarte ridicati vor acoperi o gama mai larga de temperaturi, in comparatie cu celelalte uleiuri.

Spre exemplificare, in tabelul 4 se prezinta domeniul temperaturilor in care uleiuri cu valori diferite ale indicelui de vascozitate au vascozitatile cuprinse intre 8 si 850 mm 2 /s.

Trebuie mentionat si faptul ca pe langa variatia vascozitatii cu temperatura, pusa in evidenta si prin indicele de vascozitate, o anumita influenta asupra vascozitatii o are si presiunea. Influenta temperaturii vascozitatea uleiurilor variaza invers proportional cu temperatura.

Legatura intre vascozitate si temperatura poate fi exprimata, cu suficienta precizie, prin relatia: lg lg (ν + 0,6) = a + b * lgT, unde ν este vascozitatea cinematica, in mm 2 /s (sau cSt) a si b doua constante dependente de natura uleiului, iar T temperatura absoluta, in K

Tabelul 3. Alegerea vascozitatii in raport cu tipul pompei :

Variatia vascozitatii cu temperatura este influentata de natura uleiului (parafinic, sintetic), gradul de prelucrare (solventare, hidrotratare) si nivel de aditivare (cu sau fara ameliorator de indice de vascozitate), dupa cum se poate observa din figura 4. Evident, ca medii hidraulice sunt preferate fluidele care au o variatie redusa a vascozitatii cu temperatura, deci un indice de vascozitate mai ridicat (dreapta C din figura 3).

Influenta presiunii: La valori mici, influenta presiunii asupra vascozitatii este mult mai redusa decat a temperaturii si poate fi neglijata. La valori mari si foarte mari ale presiunii, modificarea vascozitatii este considerabila.

Clasificarea uleiurilor hidraulice dupa vascozitate: Conform standardului unanim acceptat, ISO 3448, clasificarea dupa vascozitate a uleiurilor hidraulice cuprinde clasele VG (Viscosity Grade), care se folosesc in mod curent, mentionate in tabelul 5.

Punctul de tulburare, congelare, curgere

Prin aceste caracteristici se pune in evidenta comportarea uleiului la temperaturi scazute. Prin coborarea temperaturii, la un moment dat apar cristale (uleiul mineral fiind un amestec de hidrocarburi cu diverse temperaturi de solidificare) care tulbura masa de ulei, temperatura respectiva constituind punctul de tulburare. Aceasta valoare este cu 5…15 grade Celsius mai ridicata decat temperatura la care uleiul isi pierde complet mobilitatea, temperatura care reprezinta punctul de congelare.

Tabelul 4. Domeniul temperaturilor de utilizare a uleiurilor hidraulice

Fig 3. Variatia vascozitatii cu temperatura si indicele de vascozitate

Punctul de curgere este temperatura la care uleiul mai poseda o usoara mobilitate. In mod obisnuit, punctul de curgere este cu circa 3…5 o C mai ridicat decat cel de congelare. Calitatea unui ulei de a putea fi pompat la temperaturi scazute, sau de a asigura lubrifierea corespunzatoare, nu se poate aprecia doar prin valoarea punctului de curgere.

Punctul de inflamabilitate

Prin incalzirea progresiva a uleiului se degaja vapori care, in amestec cu aerul se aprind pentru scurt timp, in prezenta unei flacari, obtinandu-se astfel punctul de inflamabilitate. Daca se continua incalzirea, la un moment dat are loc o combustie continua, obtinandu-se in acest caz punctul de ardere. Valorile punctelor de inflamabilitate si de ardere depind de caracteristicile aparatelor cu care se opereaza si de tipul vasului utilizat deschis sau inchis. Daca proba de ulei contine apa, determinarile se vor face cu erori mari sau nu se vor mai putea efectua daca se depaseste un continut de apa de 0.2.

Volatilitatea

Aceasta caracteristica exprima pierderile prin evaporare la anumite temperaturi, in conditii determinate. La aceeasi vascozitate, volatilitatea are valori mai mari in cazul in care uleiul este un amestec de componenti usori si grei, decat atunci cand este constituit dintr-o fractie unitara. In general, volatilitatea creste cu scaderea vascozitatii. Anumite uleiuri sintetice au volatilitati mai reduse decat uleiurile minerale. Volatilitatea scazuta are importanta in cazurile in care uleiurile se incalzesc in serviciu la temperaturi relativ ridicate.

Tabelul 5. Clasele de vascozitate ISO VG pentru uleiuri hidraulice

Stabilitatea hidrolitica

Reprezinta rezistenta la degradare in prezenta apei a anumitor aditivi si uleiuri de baza sintetice. Produsele de degradare pot avea caracter acid, fiind deci agresive fata de materialele din sistem. In acelasi timp, aditivii prezenti in ulei isi reduc eficacitatea. Procesul de degradare este cu atat mai accentuat cu cat temperatura este mai ridicata, continutul de apa mai mare si exista compusi cu cupru care au efect catalitic. Evident, vor fi preferate uleiurile cu stabilitati hidrolitice ridicate.

Viteza de dezemulsionare

Este o caracteristica a carei determinare se impune pentru uleiurile din instalatiile cu stoc mare de lubrifiant si, in special, pentru situatiile cand patrunderea apei in sistem este inevitabila (masini de hartie etc.). Patrunderea apei in uleiuri este rezultatul efectului de respiratie cauzat de variatiile diurne de temperatura si nivel. Peste concentratii de 100 ppm, apa continuta in ulei se separa, in conditii statice, in zonele inferioare ale rezervoarelor. In cazul instalatiilor cu circulatie fortata de ulei, datorita turbulentei, apa este antrenata in masa de ulei formand emulsii cu aspect opalescent sau tulbure, in raport cu continutul respectiv de apa. Prezenta apei in sistem este nedorita deoarece conduce la reducerea rezistentei peliculei de ulei, promovarea coroziunilor si spalarea aditivilor incorporati in ulei. Prezenta compusilor polari, ca si a celor de degradare a uleiului, afecteaza defavorabil aceasta caracteristica. De asemenea, anumite uleiuri care contin aditivi tensioactivi (uleiuri pentru motoare, uleiuri emulsionabile s.a.) dezemulsioneaza foarte greu.

Pentru mentinerea in limite acceptabile a valorilor vitezei de dezemulsionare trebuie asigurata o buna purificare a uleiului prin centrifugare sau/si filtrare eficace.

Stabilitatea termica

Se refera la rezistenta uleiurilor la formarea produselor de degradare, in mod obisnuit substante carbonoase, cand sunt supuse la temperaturi relativ ridicate. Stabilitatea termica a uleiurilor depinde de natura acestora si de conditiile de exploatare. Astfel, anumite uleiuri sintetice (esteri fosforici, de exemplu) au stabilitati termice mult mai bune decat acelea ale uleiurilor minerale.

Proprietati anticorozive

Aparitia coroziunilor se poate datora uleiurilor (care contin anumite elemente chimice reactive datorate procedeelor de rafinare aplicate sau aditivilor fara stabilitate chimica) sau factorilor externi (prezenta apei, a compusilor chimici agresivi patrunsi accidental in ulei sau in urma procesului de degradare). Pentru a asigura protectia anticoroziva, in uleiuri se incorporeaza anumiti compusi chimici cu rol de dezactivatori de metale (in cazul aliajelor de cupru sau argint) si antirugina (pentru protectia pieselor din materiale feroase).

Stabilitatea la oxidare

Reprezinta rezistenta uleiului la degradare in prezenta oxigenului (din aer) si a temperaturii. Viteza de degradare oxidativa depinde de natura uleiului, modul de rafinare, tipul aditivilor si conditiile de serviciu (temperatura, presiune, prezenta materialelor cu efect catalitic, produse de degradare etc.). Temperatura actioneaza extrem de defavorabil asupra degradarii oxidative, reducand in mod drastic perioada de utilizare a uleiului, dupa cum se poate observa din figura 4.

Proprietati antiuzura

Pentru a reduce uzura componentelor in frecare (dispozitive de reglare, cupla piston cilindru etc.), cand se alege un ulei hidraulic, acesta trebuie sa asigure performante antiuzura si EP corespunzatoare. Testarile pentru stabilirea acestor performante se efectueaza, in general, pe standuri agreate atat de catre producatorii de lubrifianti cat si de cei de instalatii hidraulice. In prezent, majoritatea producatorilor de echipamente hidraulice impun determinari pe standurile cu pompe (cu palete) Vickers V 104 C si 35 VQ 25 care reproduc, intr-o mai mare masura, conditiile de exploatare din instalatiile industriale. Incercarile pe masina cu patru bile au avantajul ca sunt de scurta durata si economice dar, prin rezultatele obtinute, nu se pot diferentia net performantele uleiurilor hidraulice avand in vedere tipul contactului (care nu este specific acestui domeniu de aplicatie).

Filtrabilitate

Aceasta caracteristica este impusa din ce in ce mai mult de catre producatorii de echipamente hidraulice. Blocarea elementelor de filtrare are efecte nedorite asupra instalatiei. Fenomenele de blocare a filtrelor foarte fine se pot datora prezentei apei (peste 2%) precum si a anumitor tipuri de aditivi (detergenti etc.). In marea majoritate a cazurilor, testarea filtrabilitatii se face in baza specificatiilor firmei Denison.

Prin testarile la filtrabilitate s-a constatat ca uleiurile aditivate cu compusi cu sulf si fosfor (fara cenusa) au o comportare mai buna, iar durata de filtrare depinde atat de vascozitate (cum era si normal), cat si de natura uleiului de baza.

Compatibilitatea cu elastomerii

Componentele din instalatia hidraulica realizate din elastomeri (racorduri flexibile etc.) trebuie sa fie compatibile cu fluidul hidraulic. In contact cu fluidul, aceste componente pot suferi anumite modificari in volum sau/si in duritate. Compatibilitatea este influentata de compozitia chimica a elastomerilor, dupa cum se poate observa din tabelul 6, dar si de vascozitatea si natura uleiului, precum si de temperatura.

Fig.4 Influenta temperaturii si oxigenului asupra duratei de utilizare a uleiurilor

Tabelul 6. Compatibilitatea fluidelor hidraulice cu elastomerii