Un impianto oleodinamico deve riuscire a mantenere la temperatura dell’olio entro condizioni compatibili con il fluido utilizzato e con i componenti installati. Lo scambiatore deve lavorare con portata, ventilazione e condizioni operative coerenti con il dimensionamento.

La verifica va fatta durante il normale ciclo di lavoro della macchina. Uno scambiatore che sembra adeguato durante una prova a vuoto può non esserlo dopo un’ora di lavoro continuo, con temperatura ambiente elevata o durante una fase particolarmente gravosa del ciclo.

Il raffreddamento va dimensionato sulle condizioni reali di lavoro

La potenza installata non è sufficiente per dimensionare il raffreddamento. Per valutare correttamente lo scambio termico bisogna considerare il calore che deve essere effettivamente disperso durante il lavoro.

Contano la durata dei cicli, i tempi di pausa, la temperatura ambiente, la temperatura richiesta all’olio e il modo in cui la macchina viene utilizzata. Una pressa che lavora a cicli intervallati ha esigenze diverse da una macchina mobile impegnata per molte ore consecutive.

Va registrato anche come varia la temperatura durante il ciclo. Se dopo una fase iniziale tende a stabilizzarsi, il sistema ha raggiunto un proprio equilibrio termico. Se continua invece a crescere durante il ciclo, la capacità di dispersione disponibile non è sufficiente nelle condizioni in cui la macchina sta lavorando.

Scambiatori aria-olio: non conta soltanto la superficie del radiatore

Negli scambiatori aria-olio il rendimento dipende anche dalla quantità e dalla temperatura dell’aria che attraversa il pacco radiante.

Polvere, fibre, residui vegetali e sporco sulle alette riducono progressivamente il passaggio. Su macchine agricole, movimento terra o impianti che lavorano in ambienti polverosi, le alette possono ostruirsi rapidamente anche quando la superficie esterna del radiatore sembra ancora abbastanza pulita.

Va controllata anche la ventola: velocità, senso di rotazione e portata devono essere quelli previsti. Una ventola in funzione non significa necessariamente che il flusso d’aria attraverso lo scambiatore sia sufficiente.

Attenzione al ricircolo dell’aria calda

La posizione dello scambiatore determina anche da dove viene aspirata l’aria e dove viene scaricata quella calda.

Se l’aria calda espulsa viene aspirata nuovamente dalla ventola, lo scambiatore continua a funzionare ma lavora con aria già riscaldata. La differenza di temperatura disponibile per sottrarre calore all’olio diminuisce e la capacità reale del sistema può risultare molto più bassa di quella prevista.

Questo problema può comparire dopo modifiche alle carterature, installazione di protezioni, variazioni nella disposizione dei componenti o accumulo di materiale intorno alle prese d’aria.

Scambiatori acqua-olio: verificare anche il circuito dell’acqua

Su uno scambiatore acqua-olio va misurato anche ciò che succede sul lato acqua.

Portata insufficiente, acqua in ingresso troppo calda o depositi sulle superfici di scambio riducono la quantità di calore trasferibile. In questi casi aumentare la portata dell’olio nello scambiatore non risolve necessariamente il problema.

La verifica deve comprendere temperatura dell’acqua in ingresso e in uscita, portata disponibile e stato interno dello scambiatore. Se questi valori cambiano nel tempo, cambia anche il comportamento termico dell’impianto.

La portata dell’olio attraverso lo scambiatore deve essere corretta

Lo scambiatore può essere adeguato sulla carta e lavorare comunque male se la portata che lo attraversa non corrisponde a quella prevista.

Vanno quindi controllati il circuito di passaggio, eventuali bypass e i dispositivi che regolano l’invio dell’olio al cooler. Anche la perdita di carico dello scambiatore deve rimanere compatibile con il circuito nel quale è installato.

La verifica è necessaria soprattutto se lo scambiatore è stato sostituito, modificato o aggiunto dopo la progettazione originale della macchina.

Quanto incide il serbatoio sulla temperatura dell’olio

Il serbatoio partecipa alla dispersione del calore e permette all’olio di permanere fuori dal circuito attivo per un certo periodo prima di essere nuovamente aspirato.

Volume, geometria, posizione dei ritorni e circolazione interna influenzano il comportamento del fluido. Anche la superficie esterna disponibile e la ventilazione intorno al serbatoio incidono sulla quantità di calore ceduta all’ambiente.

Un serbatoio più grande, però, non sostituisce uno scambiatore insufficiente. Può aumentare l’inerzia termica del sistema e rallentare l’aumento della temperatura, ma il calore prodotto durante un ciclo continuo deve comunque essere disperso.

Anche una temperatura troppo bassa crea problemi

La regolazione del sistema deve tenere conto anche della viscosità richiesta dal circuito.

Se l’olio viene mantenuto inutilmente freddo, la viscosità aumenta. Di conseguenza possono crescere le perdite di carico e la resistenza al passaggio del fluido, soprattutto durante l’avviamento e nelle prime fasi di lavoro.

Il valore da mantenere dipende dal tipo di olio, dalla viscosità scelta e dai limiti previsti per i componenti installati.

Quando si interviene sull’impianto è importante verificare anche le specifiche delle unità presenti. Nel catalogo Kolben sono disponibili pompe, motori e altre unità per differenti applicazioni e configurazioni.

Prima di aumentare la capacità dello scambiatore

Prima di sostituire il cooler con un modello di capacità superiore conviene verificare che quello esistente stia realmente lavorando nelle condizioni previste.

Un radiatore sporco, una ventola che muove poca aria, un ricircolo dell’aria calda o una portata insufficiente possono ridurre fortemente le prestazioni anche di uno scambiatore correttamente dimensionato.

Se invece il problema riguarda un aumento anomalo della temperatura dell’intero circuito e non soltanto l’efficienza del sistema di raffreddamento, occorre passare alla diagnosi delle cause. I controlli da eseguire sono raccolti nell’approfondimento dedicato al surriscaldamento dell’impianto oleodinamico.

Cosa misurare durante una verifica del raffreddamento

Una prova utile deve essere fatta mentre la macchina esegue il lavoro che normalmente porta all’aumento della temperatura.

Si possono confrontare la temperatura dell’olio prima e dopo lo scambiatore, la temperatura ambiente o dell’acqua di raffreddamento, il tempo necessario per raggiungere la temperatura di esercizio e il valore raggiunto dopo un ciclo prolungato.

Nel caso di uno scambiatore aria-olio va verificato anche il passaggio effettivo dell’aria. Con uno scambiatore acqua-olio servono invece dati sul circuito dell’acqua. Con questi valori si può distinguere un problema dello scambiatore da uno legato alla ventilazione, all’acqua di raffreddamento o alla configurazione del circuito.

Il controllo va fatto sulla macchina, non solo sul componente

Il rendimento dello scambiatore dipende da ciò che succede intorno ad esso. Installazione, ventilazione, temperatura ambiente, ciclo di lavoro e condizioni del circuito possono cambiare completamente il risultato.

Misurare la macchina durante il lavoro restituisce dati che una prova del solo radiatore a banco non può mostrare.

Se durante il controllo emerge la necessità di identificare o sostituire un’unità, dal catalogo dei prodotti oleodinamici Kolben è possibile cercare pompe, motori e altri componenti anche partendo dal codice riportato sulla targhetta.