Inizia con un approccio sistematico
L'errore più costoso nella risoluzione dei problemi idraulici è cambiare le parti prima di diagnosticare il problema. Una pompa sostituita d’istinto costa tempo e denaro; una pompa sostituita dopo aver confermato che è la fonte della perdita di pressione misurata risolve il problema in modo permanente. La risoluzione sistematica dei problemi inizia con le informazioni, non con gli strumenti.
Prima di toccare qualsiasi componente, individuare lo schema idraulico del sistema. Tracciare il percorso del flusso su carta richiede pochi minuti e spesso rivela la posizione del guasto prima che un singolo raccordo venga allentato. Le valvole sepolte all'interno dei collettori, le linee pilota che alimentano attuatori remoti e i circuiti di bypass facili da trascurare sulla macchina sono immediatamente visibili su uno schema. Se lo schema non è disponibile, ottenerne uno dovrebbe essere la prima priorità: la risoluzione dei problemi di un circuito complesso senza di esso moltiplica il tempo di diagnosi e il rischio di diagnosi errate.
Il secondo passo preparatorio è stabilire una linea di base. Registrare la pressione del sistema, la temperatura del fluido, i tempi di ciclo dell'attuatore e il livello di rumore della pompa queo il sistema funziona normalmente. Queste letture di riferimento trasformano la futura risoluzione dei problemi da congetture a confronti. Una pressione che era di 180 bar il mese scorso ed è di 140 bar oggi indica esattamente quanta prestazione è eata perduta e restringe significativamente la causa. Senza una linea di base, la diagnosi parte da zero ogni volta che si presenta un problema.
Con lo schema compreso e i dati di base in mano, lavorare attraverso il sistema in modo logico dalla fonte del fluido verso l'esterno: prima il serbatoio e le condizioni del fluido, quindi la pompa, quindi le valvole, quindi gli attuatori. Questa sequenza segue la direzione del flusso di energia ed evita la trappola comune di sostituire un componente a valle quando il vero guasto è a monte.
Sintomo 1 – Perdita di pressione o potenza
Un calo graduale o improvviso della pressione del sistema è uno dei disturbi idraulici più frequenti. Si manifesta con un movimento lento dell'attuatore, incapacità di sostenere carichi o valvole di sicurezza che scaricano continuamente a carico parziale. Qualsiasi componente importante nel percorso del flusso può essere responsabile.
Iniziare dalla valvola di sicurezza. Una valvola di sicurezza impostata in modo errato, usurata o contaminata è la causa più comune di bassa pressione del sistema e la più semplice da escludere. Collegare un manometro tarato all'uscita della pompa e osservare la lettura mentre l'impianto è sotto carico. Se il manometro indica un valore inferiore all'impostazione della valvola di sicurezza, la valvola di sicurezza potrebbe far passare il fluido a una pressione inferiore alla pressione di apertura nominale: rimuoverla, ispezionarla e pulirla o sostituirla prima di procedere.
Se la valvola di sicurezza è confermata funzionante, il prossimo sospetto è l'uscita della pompa. L'usura interna della pompa aumenta il gioco tra gli elementi rotanti e l'alloggiamento, consentendo al fluido di ricircolare internamente anziché essere scaricato sotto pressione. Una pompa usurata continuerà ad aumentare la pressione in condizioni di assenza di carico, ma non riuscirà a mantenere la pressione quando la richiesta dell'attuatore aumenta. Installare un flussometro a valle della pompa e confrontare la potenza misurata con la portata nominale della pompa alla velocità operativa. Un deficit di flusso superiore al 10-15% della potenza nominale alla pressione di esercizio indica un'usura interna significativa.
Controllare anche i percorsi di perdita esterni: un raccordo del tubo che si è leggermente arretrato, una guarnizione del corpo della valvola guasta o una guarnizione del cappuccio terminale del cilindro che fa passare il fluido sotto carico. Qualsiasi percorso di ritorno involontario al serbatoio riduce la pressione disponibile per il circuito dell'attuatore.
Sintomo 2: surriscaldamento
Il fluido idraulico che funziona a temperature superiori a 60–70°C (140–160°F) su base prolungata provoca un'ossidazione accelerata del fluido, un degrado accelerato della guarnizione, una viscosità ridotta e una spirale discendente di crescenti perdite interne che genera più calore. Identificare rapidamente la fonte di calore è fondamentale per prevenire danni progressivi al sistema.
Basso livello del fluido è la causa più semplice e la prima cosa da verificare. Un serbatoio poco pieno riduce il tempo di permanenza del fluido tra il ritorno e il rientro nel circuito, impedendo un'adeguata dissipazione del calore. Rabboccare il serbatoio e monitorare la temperatura durante un ciclo operativo completo prima di procedere con ulteriori diagnosi.
Fluido contaminato o degradato ha una viscosità elevata e un potere lubrificante ridotto, costringendo la pompa a lavorare di più e a generare più calore per unità di lavoro erogata. Prendi un campione di fluido e invialo per l'analisi di laboratorio oppure utilizza un comparatore di viscosità portatile per confrontare il fluido con un campione fresco. Il fluido che si è scurito in modo significativo, odora di bruciato o mostra una torbidità visibile deve essere cambiato prima di ulteriori diagnosi: il fluido sporco continuerà a generare calore indipendentemente da altre correzioni.
Circuiti di raffreddamento bloccati o incrostati sono una delle principali cause di surriscaldamento nei sistemi che precedentemente funzionavano a temperature normali. Ispezionare il radiatore dell'olio per individuare eventuali incrostazioni esterne (polvere, detriti o incrostazioni che bloccano il flusso d'aria nelle unità raffreddate ad aria) e ostruzioni interne (incrostazioni o crescita biologica nelle unità raffreddate ad acqua). Un refrigeratore che funziona anche al 50% di efficienza può spingere la temperatura del fluido ben al di sopra dei limiti accettabili a pieno carico.
Funzionamento continuo della valvola di sicurezza è una fonte di calore significativa. Una valvola di sicurezza che si apre ripetutamente, perché la richiesta di pressione del sistema è vicina all'impostazione della valvola o perché un carico viene trattenuto contro la valvola di sicurezza, converte la potenza idraulica direttamente in calore senza che venga svolto lavoro utile. Controllare se l'impostazione di scarico fornisce un margine adeguato al di sopra della normale pressione di esercizio e se l'applicazione richiede un accumulatore o una valvola di controbilanciamento per ridurre il carico sul circuito di scarico.
Sintomo 3: rumore e vibrazioni anomali
I sistemi idraulici producono un suono operativo caratteristico che i tecnici esperti riconoscono immediatamente. Le deviazioni da quella linea di base – lamenti, colpi, tintinnii o pulsazioni irregolari – indicano quasi sempre un difetto specifico che può essere identificato dalla natura del suono.
A gemito acuto dalla pompa è la classica firma della cavitazione. La cavitazione si verifica quando la pressione del fluido all'ingresso della pompa scende al di sotto della pressione di vapore del fluido, provocando la formazione di bolle di vapore che poi collassano violentemente quando entrano nella zona ad alta pressione. L'energia dell'implosione è udibile come un lamento o uno stridore e provoca una rapida erosione delle parti interne della pompa. Controllare immediatamente la linea di aspirazione: cercare un filtro di aspirazione intasato, una valvola di isolamento parzialmente chiusa sull'aspirazione, una linea di aspirazione sottodimensionata per la portata della pompa o una viscosità del fluido troppo elevata per la temperatura attuale. Qualsiasi restrizione che riduca la pressione in ingresso al di sotto dell'atmosfera crea le condizioni per la cavitazione.
A rumore di colpi o tintinnii dalla pompa che cambia con la velocità dell'albero indica tipicamente l'ingestione di aria - aerazione piuttosto che cavitazione. L'aria intrappolata si comprime e si espande improvvisamente mentre passa attraverso la pompa, producendo un suono irregolare distinto dal lamento costante della cavitazione. Controllare tutti i raccordi della linea di aspirazione e la tenuta dell'albero per eventuali ingressi d'aria. Una guarnizione dell'albero danneggiata o usurata sul lato di aspirazione della pompa consente l'aspirazione dell'aria sotto la pressione di ingresso negativa. Applicare una piccola quantità di fluido ai raccordi sospetti mentre la pompa è in funzione: se il rumore cambia, hai trovato il punto di ingresso dell'aria.
Vibrazioni e pulsazioni di pressione che causano il movimento della linea e l'affaticamento del raccordo sono spesso causati dalla risonanza tra la frequenza naturale della pressione della pompa e la frequenza naturale meccanica delle tubazioni non supportate. L'aggiunta di fascette a intervalli appropriati e l'installazione di sezioni di tubo flessibile sulle porte della pompa disaccoppia la pompa dalla tubazione rigida ed elimina le vibrazioni guidate dalla risonanza senza alcuna modifica alla pompa o alle condizioni del fluido.
Sintomo 4 – Perdite esterne e interne
Le perdite idrauliche rappresentano sia un problema di manutenzione che un pericolo per la sicurezza. Il fluido ad alta pressione iniettato attraverso una perdita stenopeica in un tubo può penetrare nella pelle e causare gravi lesioni; l'accumulo di liquidi sotto i macchinari crea rischi di scivolamento e incendio. Qualsiasi perdita, indipendentemente dalla gravità apparente, deve essere affrontata tempestivamente.
Perdite esterne sono visibili e generalmente semplici da individuare. Le cause più comuni includono raccordi di tubi flessibili che si sono allentati a causa delle vibrazioni, connessioni di guarnizioni frontali con O-ring in cui l'O-ring è stato tagliato o ha subito un set permanente, guarnizioni dello stelo del cilindro che si sono usurate oltre la loro durata di servizio e guarnizioni dell'albero della pompa che si sono guastate a causa di un'eccessiva pressione della custodia o di un'eccentricità dell'albero. Per i raccordi dei tubi, serrarli nuovamente secondo le specifiche prima di sostituirli: molte perdite apparenti sui raccordi sono semplicemente connessioni poco serrate che hanno vibrato leggermente allentandosi nel tempo.
Perdite interne — Il bypass di fluido attraverso le bobine delle valvole, attraverso le guarnizioni usurate del cilindro o attraverso i giochi interni della pompa — è più difficile da rilevare perché non vi è alcuna perdita di fluido visibile. La prova è il degrado delle prestazioni: un attuatore che va alla deriva sotto carico, un cilindro che non mantiene la posizione o un sistema che aumenta lentamente la pressione. Per motori a palette and motori a pistoni , le perdite interne si manifestano come coppia o velocità di uscita ridotte a una determinata pressione e flusso in ingresso. Quantificare le perdite interne misurando il flusso di drenaggio della custodia: se il flusso di drenaggio della custodia da un motore o una pompa supera le specifiche massime del produttore di un margine significativo, i giochi interni si sono usurati oltre l'intervallo accettabile e il componente richiede ricondizionamento o sostituzione.
Per rilevare perdite interne attraverso una valvola direzionale, isolare l'attuatore dal circuito e pressurizzare il corpo della valvola monitorando il movimento dell'attuatore. Qualsiasi movimento in condizioni di pressione statica conferma che la bobina della valvola sta facendo passare il fluido attraverso i suoi terreni di tenuta.
Sintomo 5: movimento lento o irregolare dell'attuatore
Quando i cilindri si estendono o si ritraggono troppo lentamente, o quando i motori funzionano a velocità incoerente, il guasto può avere origine nella pompa, nelle valvole di controllo o nell'attuatore stesso. Un processo di isolamento strutturato identifica quale sezione del circuito è responsabile.
Iniziare verificando che il flusso in uscita della pompa rientri nelle specifiche utilizzando un flussometro installato tra la pompa e la valvola direzionale. Se il flusso della pompa è corretto, il problema è a valle. Se il flusso della pompa è inferiore alle specifiche, tornare ai passaggi di diagnosi della pompa descritti nella sezione relativa alla perdita di pressione sopra.
Con il flusso della pompa confermato, controllare la valvola direzionale. Una bobina della valvola parzialmente bloccata, a causa di contaminazione, una guarnizione gonfia o un solenoide che non è completamente energizzato, limiterà il flusso all'attuatore anche quando viene comandata l'apertura completa. Controllare l'assorbimento di corrente del solenoide rispetto alle specifiche del produttore: un solenoide che assorbe meno della corrente nominale potrebbe avere un guasto nel cablaggio; un assorbimento superiore alla corrente nominale potrebbe avere una bobina danneggiata. Rimuovere e ispezionare la bobina della valvola per rilevare eventuali contaminazioni o rigature se i controlli elettrici superano.
Le valvole di controllo del flusso, compensate o meno, che si sono discostate dalle impostazioni originali produrranno una velocità dell'attuatore lenta o variabile. Verificare le impostazioni dell'orifizio rispetto alle specifiche del sistema e controllare che le valvole di ritegno all'interno dei circuiti di controllo del flusso siano posizionate correttamente e non consentano il bypass nella direzione controllata.
Se tutti i componenti a monte sono corretti, l'attuatore stesso potrebbe aver sviluppato un bypass della tenuta interna. Per i cilindri, retrarre completamente e quindi applicare pressione all'estremità del coperchio monitorando il flusso di ritorno dell'estremità dello stelo senza carico collegato: qualsiasi flusso di ritorno misurabile indica una guarnizione del pistone bypassata. Per motori a palette and motori a pistoni , misurare la velocità dell'albero con una portata in ingresso nota e confrontarla con il calcolo dello spostamento teorico. Una velocità inferiore a quella teorica indica una perdita volumetrica interna.
Risoluzione dei problemi specifici della pompa
La pompa è l'oggetto più comune delle richieste di risoluzione dei problemi idraulici e le diverse tecnologie delle pompe presentano diversi segnali di guasto. Capire cosa cercare su ciascun tipo riduce significativamente i tempi diagnostici.
Risoluzione dei problemi della pompa a palette: Pompe a palette sono sensibili alla pulizia del fluido e alla viscosità minima in ingresso. La modalità di guasto più frequente della pompa a palette è l'usura della punta della pala, che aumenta il gioco tra la punta della pala e l'anello della camma e riduce l'efficienza volumetrica. Ciò si manifesta con un graduale degrado della pressione e del flusso nel tempo piuttosto che con un guasto improvviso. Se una pompa a palette che funzionava adeguatamente perde improvvisamente la potenza, verificare la presenza di palette rotte o bloccate: una singola pala che si è inceppata nella sua fessura interrompe l'equilibrio della pressione attraverso il rotore e può causare un'immediata e drammatica perdita di pressione. Le pompe a palette richiedono inoltre una velocità minima per generare una forza centrifuga sufficiente a mantenere il contatto tra paletta e anello a camma; il funzionamento al di sotto della velocità minima provoca lo sbattimento delle palette e un'usura accelerata della punta.
Risoluzione dei problemi della pompa a pistone: Pompe a pistoni sono unità ad alte prestazioni che richiedono fluido pulito e un'attenzione particolare alla pressione di scarico della carcassa. Una pressione di scarico della cassa eccessiva, causata da una linea di drenaggio della cassa bloccata o sottodimensionata, forza il fluido oltre la tenuta dell'albero e causa il guasto della tenuta. Verificare sempre che la linea di drenaggio della custodia ritorni al serbatoio al di sopra del livello del fluido e non crei contropressione. Il rumore della pompa a pistoni, che aumenta con la pressione, indica l'usura delle pastiglie dei pistoni, che perdono la pellicola idrodinamica ad alta pressione. Il fluido lattiginoso o torbido nel campione di scarico della cassa di una pompa a pistone indica la contaminazione dell'acqua, che accelera notevolmente l'usura dei cuscinetti e del foro del pistone e richiede l'immediata sostituzione del fluido e un'indagine del sistema per individuare il punto di ingresso dell'acqua.
Per entrambi i tipi di pompa, la singola azione diagnostica più efficace prima dello smontaggio è a misurazione del flusso di scarico del case . Nel caso normale, il flusso di drenaggio è generalmente compreso tra l'1 e il 5% della cilindrata nominale della pompa. Un flusso di scarico della cassa superiore al 10% della potenza nominale è un indicatore affidabile del fatto che la pompa si è usurata oltre il suo intervallo di servizio, indipendentemente dal fatto che i sintomi esterni siano gravi.
Strumenti diagnostici che ogni tecnico dovrebbe utilizzare
Una risoluzione efficace dei problemi idraulici richiede qualcosa di più della semplice ispezione visiva. I seguenti strumenti forniscono i dati quantitativi necessari per distinguere tra i componenti che sono marginalmente degradati e quelli che hanno effettivamente fallito.
A manometro idraulico calibrato con un intervallo appropriato (tipicamente 0–400 bar per i sistemi industriali) e un raccordo ammortizzatore per proteggere il manometro dai picchi di pressione è lo strumento diagnostico più fondamentale. Le letture della pressione in punti di test definiti, confrontate con le specifiche del sistema, isolano i guasti su sezioni del circuito specifiche in pochi minuti. Ogni sistema idraulico dovrebbe avere raccordi per punti di prova installati all'uscita della pompa, a monte e a valle di ciascun blocco valvole principale e su ciascuna porta dell'attuatore.
A misuratore di portata idraulico portatile — installato in linea utilizzando raccordi di prova ad attacco rapido — fornisce misurazioni del flusso che i soli manometri non sono in grado di fornire. I dati di flusso confermano l'uscita della pompa, identificano le perdite interne tra valvole e attuatori e verificano che le impostazioni di controllo del flusso corrispondano alle specifiche del sistema. I misuratori in linea di tipo a turbina sono accurati, compatti e adatti alla maggior parte delle attività di risoluzione dei problemi industriali.
An termometro a infrarossi o termocamera è prezioso per localizzare le fonti di calore senza contatto fisico. La scansione delle superfici dei componenti mentre il sistema è in funzione rivela quale valvola sta scaricando calore nel serbatoio (indicando un bypass continuo), quale sezione della tubazione è surriscaldata (indicando una limitazione del flusso) e se il refrigeratore funziona simmetricamente. È possibile verificare l'integrità della precarica di un accumulatore scansionando l'involucro durante il ciclo: un accumulatore correttamente caricato mostrerà un chiaro confine di temperatura tra la sezione del gas e la sezione dell'olio.
A contatore di particelle portatile o kit per test di contaminazione fornisce una lettura quantitativa del livello di pulizia in formato ISO 4406. Questa lettura indica in modo definitivo se la pulizia del fluido rientra nelle specifiche richieste dal componente più sensibile del sistema. Molti problemi idraulici attribuiti al guasto dei componenti sono in realtà usura indotta da contaminazione che si ripresenterà se il fluido non rientra nelle specifiche prima dell'installazione di nuove parti.
Manutenzione preventiva per evitare guasti ripetuti
La risoluzione dei problemi idraulici più efficace è quella che previene in primo luogo il verificarsi di guasti. Un programma strutturato di manutenzione preventiva riduce i tempi di inattività non pianificati, prolunga la durata utile dei componenti e fornisce i dati di base che rendono la risoluzione dei problemi futuri più rapida e precisa.
Analisi dei fluidi è la pietra angolare della manutenzione preventiva idraulica. L'invio di un campione di fluido per l'analisi di laboratorio ogni 500-1.000 ore di funzionamento fornisce dati sulla deriva della viscosità, sui prodotti di ossidazione, sul contenuto di acqua e sulle concentrazioni di metalli soggetti a usura. L'aumento delle concentrazioni di ferro o rame nel fluido segnala che un componente specifico si sta usurando internamente, spesso settimane o mesi prima che l'usura produca un sintomo prestazionale rilevabile. Agendo sui dati relativi all'usura dei metalli, è possibile pianificare la sostituzione dei componenti durante i tempi di fermo programmati anziché effettuare riparazioni di emergenza durante la produzione.
Filtra gli intervalli di manutenzione dovrebbero basarsi su indicatori di pressione differenziale piuttosto che su intervalli di calendario fissi. Un filtro che raggiunge la pressione dell'indicatore di bypass dopo 300 ore in un ambiente contaminato deve essere sostituito ogni 300 ore e non all'intervallo standard di 500 ore. Installare indicatori di pressione differenziale su tutti i filtri di aspirazione, pressione e ritorno e ispezionarli ad ogni controllo quotidiano dell'attrezzatura. Un filtro che bypassa consente al fluido non filtrato di circolare attraverso il sistema, accelerando contemporaneamente l'usura di tutti i componenti a valle.
Ispezioni regolari del sistema dovrebbe includere il controllo del livello e delle condizioni del fluido, l'ascolto di cambiamenti nel rumore della pompa, il controllo di tutti i collegamenti dei tubi e dei raccordi per eventuali perdite nella fase iniziale, la verifica che le impostazioni della valvola di sicurezza non abbiano subito variazioni e la registrazione delle letture di pressione e temperatura per il confronto delle tendenze. Un'ispezione di 15 minuti a ogni intervallo di manutenzione programmato, combinata con una registrazione scritta dei risultati, trasforma la manutenzione idraulica da una disciplina reattiva a una disciplina predittiva ed elimina virtualmente i guasti imprevisti che causano le interruzioni della produzione più costose.
