I produttori di oli per compressori conoscono almeno in linea teorica la vita in esercizio degli oli minerali o sintetici che propongono? Sono a conoscenza del fatto che i compressori rotativi, anche della stessa marca, modello e potenza, hanno la propria storia e una specifica operatività?
Sanno che le condizioni operative di esercizio possono influenzare pesantemente sia le prestazioni del compressore che la durata in esercizio dell'olio lubrificante?
In questo articolo cercheremo di fare chiarezza analizzando alcuni tra i più importanti controlli che è fondamentale effettuare se si desidera monitorare la vita utile residua degli oli per compressori in esercizio al fine di salvaguardare la funzionalità delle macchine. Al termine dell'articolo sarà possibile scaricare una guida in formato pdf riportante le caratteristiche fondamentali di un ottimo olio per compressore rotativo.
(1) Aspetto esteriore dell'olio: indice di colore
La colorazione degli oli lubrificanti può essere legata a diversi fattori, spesso da componenti esterne quali contaminanti, additivi, acqua o da questioni puramente commerciali. La colorazione particolarmente “vivace” (es. blu, rosso,…) viene inserita per facilitarne il riconoscimento e/o per distinguere un prodotto da un altro. In altri casi la colorazione indica uno speciale grado di raffinazione. Comunque, in tutti i casi, il metodo ASTM D 1500 (e per alcuni oli speciali il metodo Saybolt) viene utilizzato per la determinazione del colore, attraverso confronto del campione con una scala graduata con valori che variano da 0, praticamente incolore, a 8 (marrone scuro).
Nota: oli usurati o già stressati possiedono una colorazione più scura.
(2) Variazione della viscosità
E' la tendenza di un fluido ad opporsi al moto, cioè è l’attrito interno del fluido stesso. E' proprio per tale ragione la viscosità utilizzata per la classificazione dei lubrificanti viene chiamata cinematica e si misura in cSt (centiStokes) attraverso l’utilizzo di speciali capillari di vetro, i più famosi dei quali sono quelli di Ubbelhode. Si misura con un cronometro il tempo necessario ad uno specifico volume di fluido a determinate condizioni di temperatura, ad attraversare un percorso identificato all’interno del capillare calibrato di cui sopra, sulla base della sola forza di gravità.
Nota: la variazione ed in particolare l'incremento della viscosità durante la vita del compressore può essere legata a fenomeni di evaporazione delle frazioni più leggere dell'olio per effetto delle alte temperature di esercizio. La viscosità è un parametro importante poichè un eccessivo incremento può determinare aumento degli assorbimenti e delle usure meccaniche.
(3) Determinazione del residuo carbonioso
Serve a misurare la quantità di residuo dopo l’evaporazione dell'olio in condizioni stabilite e controllate. Il metodo Conradson utilizzato in molti paesi europei e normalizzato dalla ASTM D 189, prevede di utilizzare 10 gr di olio in un crogiolo di porcellana di peso noto. Con una fiamma si scalda il crogiolo proseguendo nell’operazione di riscaldamento fino a che i vapori sviluppati dall’olio non smettono di bruciare e quindi si sospende il riscaldamento. Attraverso semplici calcoli matematici si misura il peso residuo e la percentuale rispetto al campione originale. Con questa prova, non si misura solamente la quantità di carbone presente ma anche, nel caso di oli usati, tutte le ceneri che possono derivare dalla presenza di eventuali additivi metallici, polveri e altre particelle metalliche derivate dall’usura dell’organo meccanico.
Nota: la presenza di residui solidi può causare usure precoci fino al grippaggio
(4) Acidità: T.A.N. test - Total Acid Number
In questo caso si tratta di una normale titolazione che viene eseguita in laboratorio e misura i milligrammi di idrossido di potassio necessari a neutralizzare tutti i componenti acidi presenti nell’olio, e che vengono generati a seguito del degrado dello dello stesso olio lubrificante.
Nota: valori di acidità troppo elevati sono indice di usura dell'olio e rappresentano un potenziale attacco per le superfici metalliche
(5) Contenuto in ceneri
Abbiamo visto poco fa che attraverso la determinazione del residuo carbonioso si misurano anche tutte le componenti metalliche che, in qualche modo, contribuiscono a caratterizzare un olio lubrificante rendendolo idoneo alla specifica applicazione. Inoltre, se consideriamo un olio in esercizio, anche tutte quelle sostanze quali polveri o particelle di usura che non vengono bruciate, contribuiranno a dare peso al valore misurato. Per determinare le ceneri presenti secondo la normativa ASTM D 874 occorre filtrare un campione di 10 gr di olio con un filtro a maglia di 0,149 mm, si effettuano ripetutamente operazioni di riscaldamento, aggiunta di piccole quantità di acido solforico, trattamento in muffola fino a 550°C e successivo raffreddamento fino a quando due pesate consecutive del crogiolo non risulteranno uguali a meno di 1 mg. La percentuale delle ceneri si ottiene poi dividendo il peso finale delle ceneri solfatate per quello del campione originale, rapportando il tutto a 100.
(6) Demulsività
E' la capacità intrinseca di un olio a separarsi dall’acqua in condizioni statiche. Miscelando energicamente due quantità uguali di acqua e olio lubrificante (40 ml a 54 °C) si misura il tempo necessario affinché il livello della parte emulsionata si riduca a 3 ml.
Nota: Tale proprietà è fondamentale soprattutto per i lubrificanti per compressori in quanto un’eventuale eccessiva presenza di acqua genererebbe la formazione di schiuma con conseguente fenomeni di corrosione, diminuzione della viscosità e quindi del potere lubrificante.
(7) Metalli da usura
Anche in questo caso l’analisi è fondamentale per questa tipologia di lubrificanti. Attraverso uno speciale strumento (ICP Plasma) si rilevano, all’’interno del lubrificante, tutti quei metalli (es. Rame, Stagno, Alluminio, Ferro, …) che essendo spesso esterni sia alla formulazione che all’additivazione del lubrificante stesso, segnalano anticipatamente fenomeni di usura e/o corrosione localizzata che si stanno attivando all’interno del circuito o in qualche parte del compressore (es. Valvole, motore, ingranaggi,cuscinetti, …).
(8) Schiumeggiamento
Per questa misurazione viene insufflata aria in pressione all’interno di un cilindro graduato contenente olio ad un data temperatura ( 24°C) . Dopo un periodo di riposo di circa 10 minuti si misura l’altezza in centimetri della schiuma rimasta. Tale operazione si può effettuare anche manualmente, a temperatura ambiente, agitando con forza il cilindro di cui sopra e verificando l’altezza della schiuma rimasta nonché, in molti casi, in quanto tempo essa va a sparire completamente dal cilindro.
Nota: La schiuma non ha potere lubrificante, pertanto una sua eccessiva formazione durante l'esercizio per effetto dello sbattimento delle parti in movimento, può essere negativa per la protezione delle superfici in attrito sotto l'aspetto usura.
(9) Compatibilità olio-guarnizioni"Last but not least", le guarnizioni e gli anelli di tenuta incorporati nelle macchine devono necessariamente mantenere un comportamento neutro nei confronti degli oli di lubrificazione, al fine di evitare pericolose variazioni dimensionali e strutturali.
In questo articolo abbiamo visto quali parametri possono essere monitorati per stabilire la salute residua dell'olio di lubrificante operante all'interno di un compressore, e stabilire quindi indirettamente le campagne di sostituzione e/o rabbocco. Alcuni metodi sono piuttosto semplici ed immediati, altri necessitano di attrezzature più complesse, e tempi di risposta più lunghi.
Nella guida di seguito vengono invece analizzate alcune tra le più importanti caratteristiche che un olio per compressori deve possedere per garantire prestazioni ottimali e prolungati cicli di sostituzione.
