L'ossigeno è presente nell'aria, in forma biatomica, in concentrazioni che oscillano intorno al 20%. Sappiamo anche che l'ossigeno è uno degli elementi fondamentali del processo di combustione e che può essere causa di esplosioni o incendi.
In molti processi industriali l'isolamento e il controllo della concentrazione di questo elemento chimico richiede alcuni accorgimenti fondamentali sia per la buona riuscita del processo stesso che per la sicurezza degli impianti. Vediamo assieme il ruolo dei grassi lubrificanti ossigeno compatibili.
L'ossigeno gassoso a temperatura ambiente è stabile in forma biatomica. Ha un fortissimo potere ossidante e partecipa come comburente in quasi tutti i processi di combustione. L'ossigeno è l'anello fondamentale della reazione di combustione.
Pensiamo ad un candela accesa in un recipiente: è sufficiente chiudere con un coperchio il contenitore per estinguere velocemente la fiamma, il cui affievolirsi sino all'estinzione è proprio determinato dal progressivo "consumo" dell'ossigeno presente nella camera di combustione.
In che modo la lubrificazione può interagire negativamente con l'ossigeno?
Per comprendere il modo in cui un lubrificante può interagire con l'ossigeno possiamo fare un esempio. Proviamo ad elencare gli attori fondamentali di una semplice reazione di combustione del metano, che è una molecola organica infiammabile presente nel nostro sottosuolo:
CH4 + O2 = CO2 +H2O
Si tratta di una reazione chimica basilare nella quale gli attori principali sono Metano e Ossigeno che, in presenza di un innesco energetico, si trasformano in anidride carbonica e acqua, cedendo energia sotto forma di fiamma. L'innesco della combustione quindi necessità di:
- Sostanza infiammabile (in questo caso il metano)
- Ossigeno (presente in atmosfera)
- Innesco energetico (scintilla o fiamma libera)
Immaginiamo ora di sostituire il metano con un altra sostanza organica infiammabile, come ad esempio un olio o un grasso lubrificante, ed immaginiamo di avvolgere con questo l'otturatore di una valvola regolatrice di un impianto di erogazione di ossigeno. Nello specifico l'utilizzo di un lubrificante è necessario per ridurre le forze di azionamento della valvola.
Quali potrebbero essere le conseguenze nel caso in cui si generasse una scintilla nella valvola stessa per effetto di una corrente parassita propagatasi all'interno dell'impianto ?
La scintilla potrebbe generare un rapida combustione, molto più esplosiva di quella prodotta a pressione atmosferica, per l'effetto dell'alta pressione a cui l'ossigeno è sottoposto nel circuito di erogazione.
Quali sono quindi i criteri per una corretto assemblaggio di componenti meccanici ?
- Rimozione da tutte le superfici di sostanze organiche
- Impieghi di materiali auto-estinguenti
- Utilizzo di lubrificanti esenti da punto fiamma.
La normativa ASTM D- 92 specifica che tutti (o quasi tutti, come vedremo nel prossimo paragrafo) i fluidi lubrificanti industriali, sono caratterizzati da punto fiamma: espressa in °C rappresenta la temperatura alla quale, in presenza di una fonte di energia di una determinata entità, un fluido lubrificante genera una fiamma.
Grassi ossigeno compatibili: esempi di applicazioni
Esistono dispositivi meccanici che necessitano per il loro funzionamento di essere avvolti da un fluido lubrificante e che per esigenze di processo si trovano ad operare in presenza di ossigeno ad alta pressione:
- riduttori di pressione erogatori ossigeno sub
- motoriduttori
- valvole di intercettazione
- valvole pneumatiche
- dispositivi meccanici operanti all'interno di camere iperbariche
Come risolvere il problema della combustione a contatto con l'ossigeno?
All'interno della famiglia dei fluidi lubrificanti sintetici esiste una categoria di oli e grassi lubrificanti la cui degradazione termica avviene in assenza di combustione e propagazione di fiamma. Questo significa che, anche in presenza di un'elevata concentrazione d'ossigeno, il rischio di combustione (o peggio ancora di esplosioni) è scongiurato.
Caratteristiche di un grasso ossigeno compatibile
Ecco le caratteristiche principali che deve avere un buon lubrificante ossigeno compatibile. Nello specifico questo deve essere:
- Esente da punto fiamma (quindi infiammabile)
- Caratterizzato da un ampio intervallo di temperature di esercizio
- Compatibile con plastiche ed elastomeri
- Idoneo alla lubrificazione di componenti meccanici a contatto con ossigeno ad alta pressione
- Caratterizzato da un'elevata stabilità termo-ossidativa
- Esente da composti organici.
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