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Sensori: le sentinelle per il monitoraggio dell’olio

13/10/2020 da HYDAC, pubblicato in Condition Monitoring

Sensori: le sentinelle per il monitoraggio dell’olio

Posted by HYDAC on 13/10/2020

In molti articoli di questo blog 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%.

Obiettivo di questo articolo non sarà quello di evidenziare 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 si andrà ad esplorare la tecnica dell’analisi on-line delle condizioni del fluido idraulico e, conseguentemente, dello stato di salute dell’impianto.

Quali sono le sentinelle dell'impianto oleodinamico nella gamma HYDAC? Analizziamo con il supporto dell'Ing. Paolo Pano, Technical Office di HYDAC S.p.A. il contributo dei sensori e dell'elettronica all’oil condition monitoring.

 

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Le tecniche per l'analisi del fluido idraulico

Le prime tecniche di analisi del fluido idraulico prevedevano lo spillamento di un campione 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 un'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.

Ing. Paolo Pano

Ing.Paolo Pano, Technical Office di HYDAC S.p.A.

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.

I sensori, delegati alla misura delle caratteristiche e della contaminazione del fluido idraulico rappresentano la strumentazione più adeguata attraverso la quale è possibile avere un'analisi on-line sull’intero volume di olio in circolo nell’impianto, con risultati statistici real-time sul suo stato.

Infatti, analizzando il fluido idraulico in circolo nell’impianto in regime operativo, i sensori divengono vere e proprie sentinelle dell'impianto oleodinamico potendone misurare e riscontrare, in tempo reale, variazioni delle caratteristiche chimiche e fisiche dell’olio ed eventuali problematiche collegate. A seguire esaminiamo quali i principali sensori 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.

 

Il Fluid Monitoring Module FMM combina un acqua sensor al contatore di particelleAlternativa 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.

Condition Monitoring - Sensore di rilevazione saturazione acqua AS1000Il 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. Un'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

Per "invecchiamento dell’olio" intendiamo la degradazione chimico-fisica dell’olio, a volte l'indice di invecchiamento/degradazione dell’olio è rappresentato dalla 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.

Condition Monitoring - Sensore di rilevazione invecchiamento olio HLB-1Hydac 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.

 

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