Negli impianti siderurgici le quantità di olio idraulico in gioco sono notevoli per ragioni legate principalmente alle specificità del settore e alle necessità di dimensionamento dei sistemi e componenti oleodinamici. In fase di progettazione e di messa in servizio è pertanto fondamentale considerare i rischi a cui si può andare incontro per adottare le strategie e sistemi più adatti.
Abbiamo approfondito l'argomento con Luigi De Luca, responsabile di settore per HYDAC Italia, che ci guiderà sui illustrerà i rischi da affrontare e sulle soluzioni disponibili.
In sintesi essi sono:
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Quali fattori influiscono sulla quantità dei fluidi idraulici da utilizzare in siderurgia? Per rispondere alla domanda è necessario considerare le particolari caratteristiche ed esigenze del settore siderurgico.
La notevole quantità di fluidi impiegata è la diretta conseguenza della necessità di movimentare grandi masse contenendo il più possibile accelerazioni e decelerazioni, al fine di attenuare urti e vibrazioni. Ridurre le sollecitazioni è, infatti, fondamentale per limitare l’usura delle componenti ed evitare quindi possibili guasti o malfunzionamenti del sistema. In quest’ottica l’impianto oleodinamico è solitamente progettato in modo da tenere la pressione di esercizio del fluido a livelli relativamente bassi (non più di 200 bar) e di intervenire, invece, a parità di forza da esercitare, sulle sezioni utili degli attuatori e quindi del serbatoio di olio.
Le considerevoli dimensioni degli impianti siderurgici influiscono poi sulle singole componenti idrauliche e sulla quantità di olio necessaria complessivamente. A titolo esemplificativo vediamo il caso dei laminatoi, che possono avere uno sviluppo in lunghezza di centinaia di metri. Il sistema oleodinamico necessita di essere dimensionato considerando il notevole percorso piping, tenendo conto delle grandi distanze fra attuatori e centrale; per inciso, a causa di ciò la quantità di olio presente nelle tubature diventa per forza di cose notevole. È inoltre essenziale prevedere la presenza di più accumulatori distribuiti su tutta la linea con la funzione, non solo di riserva di energia, ma anche di shock absorber (attenuazione dei picchi di pressione). Come si può facilmente capire, tutti questi fattori concorrono all’aumento del fluido idraulico necessario.
Come evitare il pericolo di contaminazione ambientale? Come anticipato, la presenza di grandi quantità di olio accentua il rischio di dispersione e inquinamento ambientale: dal versamento sul terreno fino alla contaminazione delle falde acquifere.
Per questo motivo le normative sulla sicurezza ambientale di molti paesi contengono disposizioni e requisiti tecnici che variano a seconda della quantità di fluido in gioco. Ad esempio, per serbatoi oltre i 1000 litri di capienza la WHG tedesca prevede l’installazione di una vasca stagna sottostante, con conseguenti aumenti di costo e difficoltà progettuali e procedurali (a livello di documentazione, adempimenti amministrativi, certificazioni ecc.).
Ridurre il più possibile la necessità di olio consente quindi, oltre a diminuire l’impatto ambientale e il rischio di inquinamento, di ovviare a vincoli di legge che rendono l’installazione e l’esercizio degli impianti più complessa e costosa.
Quali sono invece i principali rischi per l’impianto oleodinamico? Uno dei rischi più grandi è legato alla presenza nel fluido d’esercizio di acqua o di particolato solido che, in ambiente siderurgico, è soprattutto metallico. La cura del fluido idraulico diventa quindi fondamentale per allungare la vita dell’intero sistema e prevenire guasti e usure ai componenti dell’impianto.
La scelta di adottare strategie di Fluid Care e di Condition monitoring, accompagnate dalla scelta di sistemi di de-watering e del giusto dimensionamento dei filtri, mitiga le problematiche legate alla manutenzione dell’impianto, riducendo i rischi di malfunzionamenti generalizzati.
Cosa succede quando l’acqua viene a contatto con l’olio idraulico? Come noto, negli impianti siderurgici sono presenti grandi quantità di acqua, con funzioni legate soprattutto al raffreddamento. È facile capire come esista un’alta probabilità che, in maniera accidentale, l’acqua entri in contatto con l’olio dell’impianto. In particolare ciò può avvenire in due modi:
In generale, la presenza di acqua libera nell’olio porta con sé molteplici problematiche legate a corrosione delle parti metalliche (come ad esempio il serbatoio del fluido), cavitazione ed effetto diesel e formazione di morchie. L’acqua libera, inoltre, tende a concentrarsi nella parte inferiore del serbatoio, rendendola poco visibile e vicina alle pompe di aspirazione che quindi più facilmente la portano in circolo.
Tutto questo implica quindi a una perdita delle caratteristiche chimico-fisiche del fluido, un’accelerazione del suo degrado e dell’invecchiamento.
È poi da considerare una particolare specificità del contesto siderurgico. In siderurgia, per alcune lavorazioni, infatti, sono molto utilizzati fluidi sintetici resistenti alle alte temperature, i cosiddetti HFDU.
Dalle ottime proprietà tribologiche, gli HFDU una volta entrati in contatto con l’acqua tendono a innescare reazioni chimiche con due conseguenze:
In siderurgia la presenza di particolato solido metallico è abbastanza comune e può derivare dall’usura dei componenti stessi o dal materiale in lavorazione.
I metalli a loro volta si suddividono in morbidi, come il rame delle guarnizioni, oppure duri come quello dei cuscinetti o del materiale in lavorazione. Una volta in circolo i residui metallici possono usurare, incidere e danneggiare i componenti dell’impianto stesso.
In questo contesto così impegnativo, la manutenzione del fluido idraulico diventa pertanto fondamentale e può avvenire secondo due modalità: la filtrazione continua degli oli e la pulizia meccanica del serbatoio, da eseguire periodicamente. Quest’ultima può risultare molto gravosa, basti pensare alla presenza in alcuni impianti siderurgici di un secondo serbatoio in stand by, rifornito di olio, che entra in funzione durante gli interventi di manutenzione sul primo.
Ridurre la presenza di particolato solido (e, come visto prima, di acqua) nel fluido idraulico diventa fondamentale per allungare la vita dei componenti, aumentare l’efficienza operativa e diminuire i costi legati all’acquisto e sostituzione dell’olio esausto.
In un impianto siderurgico l’ingombro occupato dal serbatoio e relativo spazio di lavoro è notevole, tanto che spesso è prevista la realizzazione di un locale a sé stante (detto anche cantina idraulica), spesso lontano dalle macchine e impianti di lavorazione.
È facile capire come la riduzione delle dimensioni del serbatoio abbia notevoli ricadute positive. La possibilità di installazione a bordo macchina o nelle sue vicinanze consente di accorciare le distanze e quindi un minor sviluppo del percorso piping, con meno rischi di perdite, inquinamento ambientale e contaminazione dell’olio. Tutto ciò si traduce in una maggiore sostenibilità ed efficienza, a costi minori: basti pensare a quelli di costruzione di serbatoi e impianti, alla minore quantità di olio necessario, all’onerosità degli interventi di manutenzione ecc.
L’adozione di soluzioni per la tank optimization, grazie alla scelta dei sistemi di filtrazione più opportuni, conta già alcuni progetti pilota e applicazioni reali con ottimi risultati.
La riduzione della quantità di olio in gioco, la semplificazione degli interventi di manutenzione e la diminuzione dei costi così ottenuti, si traducono in notevoli vantaggi, soprattutto per gli utilizzatori finali.
La giusta strategia di Fluid Care e di Condition Monitoring si traduce quindi in una riduzione sensibile e generalizzata dei costi d’esercizio dell’impianto. Oltre ai già citati costi di adeguamento alle disposizioni di legge e di approvvigionamento e smaltimento dell’olio, sono da prendere in considerazione i vantaggi legati all’adozione di una manutenzione di tipo predittivo.
Stiamo parlando in particolare della riduzione della necessità e onerosità degli interventi manutentivi (come ad esempio la sostituzione delle cartucce dei filtri) e della capacità di mantenere gli impianti in una condizionale ottimale per assicurare il più possibile la business continuity alle massime prestazioni, con minori rischi cioè di fastidiosi e disfunzionali fermo macchina.
L’obiettivo della manutenzione predittiva è arrivare a programmare gli interventi esattamente al momento necessario. In questo modo anche i costi di stoccaggio e di acquisto dei materiali possono essere ottimizzati.
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