In determinate condizioni i lubrificanti possono caricarsi elettrostaticamente, causando scariche pesanti, in grado di generare possibili danni ai componenti e un maggiore accumulo di morchia. Effettuando le misurazioni della conduttività del lubrificante si possono evitare danni alla macchina e il deterioramento dell’olio.
La conduttività elettrica è una misura della capacità di una sostanza di caricarsi elettrostaticamente. Generalmente è espressa in pS/m (picosiemen/metro). Solitamente i lubrificanti sono leggermente conduttivi, ma in alcuni casi un olio è in grado di condurre corrente elettrica. La conduttività dei lubrificanti dipende da vari fattori:
- Olio base
- Additivi
- Temperatura
- Contaminanti nel lubrificante causati da usura del metallo, ossidazione, acqua, ecc.
In che modo il tipo di olio base influenza la conduttività del lubrificante
Meno un lubrificante è raffinato, più è polare e conduttivo. Può variare da meno di 10pS/m a oltre 2000 pS/m. Tuttavia, la tecnologia additiva e i contaminanti dell’olio influiscono maggiormente sulla conduttività degli oli.
In che modo gli additivi influenzano la conduttività del lubrificante
Gli additivi hanno un impatto significativo sulla conduttività di oli e lubrificanti. In generale, maggiore è la quantità di additivi metallorganici, maggiore è la conduttività del lubrificante. Gli additivi metallorganici come il ditiofosfato di zinco (ZnDTP) aumentano la conduttività.
In che modo la temperatura influenza la conduttività del lubrificante
La temperatura del lubrificante influisce sulla sua conduttività: maggiore è la temperatura, maggiore è la conduttività. Non esiste tuttavia correlazione lineare tra temperatura e conduttività. Il rapporto tra questi due parametri differisce per ciascun lubrificante.
Comparsa della carica elettrostatica negli oli
I sistemi di circolazione dell’olio sono predisposti alle cariche elettrostatiche per l’attrito causato dal flusso dell’olio stesso lungo le superfici dell’impianto. La resistenza della carica statica dipende dalla conduttività del lubrificante e dalla portata dell’olio. Minore è la conduttività e maggiore la portata, più alto è il rischio di caricamento elettrostatico.
Il rischio di caricamento elettrostatico aumenta quando la formulazione dell’olio prevede oli base del gruppo II o III, non contiene additivi polarizzanti, fluisce attraverso tubi stretti o comprende proporzioni notevoli di bolle d’aria. Altri fattori che stimolano il caricamento elettrostatico sono velocità di flusso elevate, tubi e flessibili non collegati a terra, basso livello dell’olio e attrito causato dal percorso dell’olio in elementi filtrati mal progettati.
Come si verificano le scariche e causano danni
Se la carica elettrica di un sistema di circolazione dell’olio continua ad aumentare fino a diventare eccessiva, si produrrà una scarica elettrostatica (ESD, electrostatic discharge). Compaiono quindi delle microscintille (scintillamento) e spesso si sente un crepitio vicino al filtro o nel serbatoio. Se è davvero forte, la scarica elettrica si ripeterà più volte. La probabilità di microscintillio è maggiore nelle aree con diverse combinazioni di materiali. Le scintille portano le temperature a 1.000°C, creando un potenziale rischio di esplosione in presenza di liquidi infiammabili. Nella maggior parte dei casi, le scintille si sviluppano nel sistema di circolazione di oli idraulici o per turbine, dove avrà luogo una tempra molto rapida, per eliminare i rischi maggiori. Tuttavia queste microscintille possono perforare i componenti del motore e deteriorare la qualità dell’olio.
Scariche elettrostatiche in oli idraulici e per turbine
Negli ultimi anni abbiamo assistito ad un incremento delle scariche elettrostatiche nei sistemi con oli idraulici o per turbine, di cui sono responsabili i seguenti fattori:
- Conduttività ridotta dei lubrificanti: esiste la tendenza a sostituire gli oli base del gruppo I con gli oli base dei gruppi II e III, che sono molto meno conduttivi.
- Progettazione di sistemi compatti: data la minore capacità del serbatoio, il volume spostato è maggiore in proporzione.
- Maggiore percentuale di filtraggio: un sistema moderno richiede una maggiore percentuale di filtrazione, aumentando la probabilità di caricamento elettrostatico.
Prevenzione dei Danni: Misura della conduttività
La conduttività dell’olio si può misurare secondo ASTM-D2624. Era essenzialmente impiegata per analizzare il cherosene per aeromobili evitando la carica elettrostatica nel carburante. Se la conduttività è maggiore di 400pS/m a 20°C, il rischio che il sistema sia danneggiato da cariche e scariche elettrostatiche è molto basso. Se la conduttività dell’olio è inferiore, la probabilità di microscintille aumenta sensibilmente.
Per prevenire le scariche elettrostatiche si può:
- Collegare a terra l’intero sistema.
- Installare filtri Stat-free® che possono scaricare la carica o prevenire completamente il caricamento
- Usare un olio con diversa formulazione e maggiore conduttività.
- Ottimizzare il diametro di flusso e i volumi dei serbatoi.
- Modificare le combinazioni di materiali nel sistema.
