Un caso Cliente: 700.000 cicli a 60 °C e una perdita apparentemente proveniente dallo stelo

Una perdita di olio da un cilindro idraulico porta spesso a una conclusione immediata: la guarnizione dello stelo deve essere sostituita.

In realtà, soprattutto dopo un numero elevato di cicli, è necessario analizzare con attenzione le condizioni di lavoro del cilindro e lo stato della superficie dello stelo.

Un caso tecnico analizzato dal Vega Team riguarda un cilindro installato in posizione verticale che, dopo diversi anni di funzionamento, aveva iniziato a presentare una perdita di olio che il Cliente riteneva provenisse dalla zona dello stelo.

Il cilindro era stato prodotto e venduto nel 2011 e, al momento della segnalazione, aveva lavorato per circa quattro anni. Il Cliente indicava circa 700.000 cicli e una temperatura di esercizio di 60 °C.

L’applicazione utilizzava olio idraulico normale e pressioni relativamente basse: circa 50 bar in una direzione e 30 bar nell’altra.

La valutazione del Vega Team è stata particolarmente interessante: la perdita poteva essere una conseguenza fisiologica del numero di cicli effettuati, ma era comunque necessario controllare attentamente la superficie dello stelo. In funzione della temperatura di lavoro, Vega poteva inoltre proporre guarnizioni speciali per lo stelo, con l’obiettivo di aumentare il numero di cicli tra un intervento di manutenzione e il successivo.

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1. Il problema segnalato dal Cliente

Il Cliente aveva riscontrato una perdita di olio dal cilindro.

Il cilindro lavorava in posizione:

verticale

e non era possibile stabilire con certezza il punto esatto da cui proveniva la perdita.

L’impressione era che l’olio fuoriuscisse:

lungo lo stelo.

Questa distinzione è importante.

Quando si vede olio vicino allo stelo, non è sempre possibile stabilire immediatamente se la perdita provenga effettivamente dalla guarnizione dello stelo oppure da un’altra zona del cilindro.

Per questo motivo il primo passo dovrebbe essere sempre una corretta identificazione dell’origine della perdita.

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2. Un cilindro con 700.000 cicli non è più nelle condizioni di un cilindro nuovo

Uno degli elementi più importanti emersi dal caso è il numero di cicli.

Il Cliente ha indicato:

circa 700.000 cicli

e:

60 °C di temperatura di esercizio.

Il cilindro era stato prodotto e venduto nel 2011 e la comunicazione tecnica risale a quattro anni dopo la vendita.

Questo significa che il problema doveva essere valutato anche considerando la vita operativa già accumulata dal cilindro.

Non è quindi corretto analizzare una perdita dopo centinaia di migliaia di cicli esattamente come si analizzerebbe una perdita comparsa immediatamente dopo l’installazione.

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3. La perdita può essere fisiologica dopo un elevato numero di cicli

Il Vega Team ha espresso un punto molto importante:

la perdita poteva essere considerata fisiologica in relazione al numero di cicli effettuati.

Questo non significa che una perdita debba essere ignorata.

Significa piuttosto che, dopo un numero molto elevato di cicli, l’usura delle parti soggette a contatto e scorrimento deve essere considerata una possibile conseguenza del normale funzionamento.

La vera domanda diventa quindi:

Il cilindro ha raggiunto una normale condizione di manutenzione oppure esiste una causa anomala che sta accelerando l’usura?

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4. La guarnizione dello stelo è una parte soggetta a usura

La guarnizione dello stelo lavora in condizioni particolarmente impegnative.

Durante ogni ciclo, lo stelo:

• entra nel cilindro;
• esce dal cilindro;
• scorre attraverso la guarnizione;
• può portare con sé particelle o contaminanti;
• è esposto alla temperatura dell’applicazione.

Dopo centinaia di migliaia di cicli, il sistema di tenuta può quindi mostrare segni di usura.

Tuttavia, sostituire automaticamente la guarnizione senza controllare lo stelo può significare risolvere soltanto il sintomo.

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5. Perché la superficie dello stelo è così importante

Il Vega Team ha suggerito espressamente di controllare la superficie dello stelo.

Questo controllo è fondamentale perché la guarnizione dello stelo non lavora isolatamente.

La guarnizione scorre direttamente sulla superficie dello stelo.

Di conseguenza, se lo stelo presenta condizioni anomale, anche una guarnizione nuova potrebbe avere una durata ridotta.

È quindi necessario verificare che la superficie sia ancora compatibile con il corretto funzionamento del sistema di tenuta.

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6. Non basta guardare la guarnizione

Quando si verifica una perdita esterna, un approccio superficiale sarebbe:

perdita → sostituzione guarnizione → problema risolto.

Un approccio tecnico più completo è:

perdita

↓

identificazione dell’origine

↓

controllo delle condizioni di lavoro

↓

numero di cicli

↓

temperatura

↓

pressione

↓

controllo dello stelo

↓

scelta della guarnizione appropriata

Questa seconda metodologia permette di capire se la guarnizione è effettivamente la causa oppure semplicemente il componente che sta evidenziando un’altra condizione di usura.

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7. La temperatura di 60 °C è un parametro importante

Il Cliente ha indicato una temperatura di esercizio di:

60 °C.

La temperatura è fondamentale nella scelta del materiale delle guarnizioni.

Il comportamento di una guarnizione dipende infatti dalle condizioni operative complessive, tra cui:

• temperatura;
• pressione;
• velocità di scorrimento;
• fluido;
• numero di cicli;
• condizioni della superficie di scorrimento.

Nel caso specifico, il Vega Team ha utilizzato proprio la temperatura di lavoro per valutare la possibilità di proporre una soluzione con guarnizioni speciali dello stelo.

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8. Guarnizioni speciali per aumentare la durata

La proposta tecnica di Vega non consisteva semplicemente nel sostituire la guarnizione standard con una nuova guarnizione identica.

Il Vega Team ha indicato la possibilità di utilizzare speciali guarnizioni dello stelo, selezionate in funzione della temperatura di lavoro, con l’obiettivo di aumentare il numero di cicli tra un intervento di manutenzione e quello successivo.

Questo è un concetto molto importante nella progettazione dei cilindri:

La guarnizione deve essere scelta in funzione dell’applicazione, non soltanto del cilindro.

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9. Il limite di temperatura della soluzione speciale

Nella comunicazione tecnica precedente, il Vega Team aveva specificato che le guarnizioni speciali disponibili per questa applicazione potevano lavorare fino a circa:

90–100 °C,

in funzione della specifica soluzione.

La temperatura dichiarata dal Cliente era:

60 °C.

Quindi, sulla base delle informazioni contenute nella comunicazione, la temperatura di esercizio rientrava nel campo indicato dal Vega Team per la possibile soluzione speciale.

È comunque importante verificare sempre la compatibilità della specifica mescola e configurazione della guarnizione con l’effettivo fluido e le condizioni operative.

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10. La pressione di lavoro era relativamente bassa

Il Cliente indicava:

50 bar in una direzione

e:

30 bar nell’altra.

Questi valori sono importanti perché la pressione di esercizio influenza il comportamento del sistema di tenuta.

Il Vega Team ha infatti osservato che, considerando la bassa pressione di lavoro, era possibile valutare la fornitura di guarnizioni speciali.

Questo dimostra ancora una volta che la scelta della guarnizione non può essere separata dalle condizioni reali di funzionamento.

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11. Pressione, temperatura e cicli devono essere considerati insieme

Una guarnizione non deve essere valutata sulla base di un solo parametro.

Nel caso analizzato abbiamo almeno tre informazioni fondamentali:

Pressione: 30–50 bar

Temperatura: 60 °C

Cicli: circa 700.000

Questi dati permettono al produttore di valutare se il sistema di tenuta standard sia ancora la soluzione più appropriata oppure se sia opportuno passare a una configurazione speciale.

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12. Il numero di cicli è un parametro progettuale

Quando si specifica un cilindro idraulico, spesso si presta molta attenzione a:

• alesaggio;
• corsa;
• pressione;
• forza.

Ma per molte applicazioni industriali è altrettanto importante conoscere:

quanti cicli deve effettuare il cilindro durante la sua vita utile?

Un cilindro che compie:

10.000 cicli

non è sottoposto allo stesso livello di usura di un cilindro che compie:

700.000 cicli.

La scelta delle guarnizioni deve quindi considerare anche il duty cycle dell’applicazione.

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13. Un elevato numero di cicli cambia la strategia di manutenzione

Dopo un numero elevato di cicli, la domanda non dovrebbe essere soltanto:

“Quale guarnizione devo montare?”

ma:

“Come posso aumentare l’intervallo tra due interventi di manutenzione?”

È proprio questo il risultato che il Vega Team cercava di ottenere proponendo una guarnizione speciale dello stelo.

L’obiettivo non è soltanto eliminare la perdita attuale.

È migliorare la durata del sistema di tenuta nel ciclo di vita dell’applicazione.

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14. La superficie dello stelo può determinare la durata della guarnizione

Anche una guarnizione di elevata qualità non può compensare indefinitamente una superficie dello stelo non più idonea.

Durante il controllo dello stelo è quindi importante verificare, in termini generali:

• condizioni della superficie;
• eventuali rigature;
• segni di usura;
• corrosione;
• contaminazione;
• eventuali anomalie nella zona di scorrimento.

Nel caso specifico, Vega ha indicato proprio il controllo della superficie dello stelo come una delle verifiche necessarie.

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15. Perché una nuova guarnizione potrebbe non essere sufficiente

Immaginiamo di installare una nuova guarnizione su uno stelo che presenta una superficie deteriorata.

La nuova guarnizione potrebbe inizialmente eliminare la perdita.

Ma se la superficie dello stelo continua a generare un’usura anomala, la perdita potrebbe ricomparire.

Questo è il motivo per cui la sostituzione della guarnizione dovrebbe essere accompagnata da un controllo dello stelo.

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16. La posizione verticale del cilindro

Il Cliente ha specificato che il cilindro era utilizzato in posizione verticale.

Questa informazione deve essere considerata nella valutazione dell’applicazione perché la configurazione meccanica del cilindro e il modo in cui il carico viene applicato possono influenzare il comportamento dello stelo e delle guarnizioni.

Il documento non attribuisce direttamente la perdita alla posizione verticale, quindi non è corretto considerarla come causa accertata.

È però un parametro applicativo che deve essere tenuto in considerazione durante la diagnosi.

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17. La vera domanda: guarnizione o stelo?

Il caso può essere sintetizzato in una domanda molto semplice:

La perdita è causata dalla guarnizione oppure la guarnizione sta semplicemente reagendo a una condizione dello stelo?

Per rispondere è necessario controllare entrambe le parti.

Il Vega Team ha quindi indicato:

1. controllo della superficie dello stelo

2. valutazione della soluzione di tenuta

3. scelta di una guarnizione speciale in funzione della temperatura

Questo approccio è più completo della semplice sostituzione della guarnizione.

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18. La manutenzione preventiva può essere migliore della manutenzione correttiva

Se un’applicazione ha un numero di cicli molto elevato, può essere conveniente definire un programma di manutenzione preventiva.

Ad esempio, è possibile monitorare:

• comparsa di micro-perdite;
• condizioni dello stelo;
• numero di cicli;
• temperatura;
• comportamento del cilindro.

In questo modo la manutenzione può essere programmata prima che la perdita diventi significativa e provochi un fermo macchina.

Il caso Cliente dimostra quanto possa essere importante conoscere il numero di cicli effettivamente effettuati dal cilindro.

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19. Un approccio basato sulla vita utile

Per applicazioni ad alto numero di cicli, il cilindro dovrebbe essere considerato come un componente con una determinata vita operativa.

La progettazione dovrebbe quindi tenere conto di:

cicli previsti

↓

condizioni operative

↓

scelta delle guarnizioni

↓

intervallo di manutenzione

↓

sostituzione preventiva

Questo approccio può essere particolarmente utile negli stampi che lavorano per lunghi periodi senza possibilità di fermate frequenti.

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20. Il caso Cliente: una sintesi tecnica

I dati relativi a cicli, temperatura, pressione e configurazione provengono direttamente dalla comunicazione tecnica del caso.

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21. Perché questo caso è importante per i progettisti di stampi

Il caso dimostra che la scelta di un cilindro idraulico non termina con:

alesaggio + corsa + pressione.

Per applicazioni ad alta produttività bisogna considerare anche:

• numero di cicli;
• temperatura;
• tipo di fluido;
• velocità;
• ambiente;
• contaminazione;
• condizioni dello stelo;
• materiale delle guarnizioni.

Questi fattori possono determinare la durata effettiva del cilindro.

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22. La scelta della guarnizione deve essere parte della progettazione

Le guarnizioni vengono spesso considerate componenti secondari.

In realtà sono fondamentali per il funzionamento del cilindro.

Una corretta scelta deve tenere conto dell’ambiente operativo.

Vega dispone di diverse soluzioni di materiali e componenti per cilindri idraulici, comprese opzioni speciali di guarnizione per temperature elevate o fluidi differenti. La pagina ufficiale dedicata ai materiali evidenzia inoltre l’importanza della scelta dei materiali in funzione dell’applicazione. (vegacylinders.com

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23. Non tutte le guarnizioni hanno lo stesso comportamento

La scelta di una guarnizione non dovrebbe essere fatta soltanto sulla base delle dimensioni geometriche.

Due guarnizioni dimensionalmente compatibili possono avere caratteristiche differenti in termini di:

• temperatura;
• attrito;
• resistenza all’usura;
• pressione;
• compatibilità con il fluido;
• durata.

Per questo motivo, quando un’applicazione presenta un elevato numero di cicli, può essere utile valutare un sistema di tenuta specificamente scelto per le condizioni operative.

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24. Una perdita può essere un segnale di manutenzione

Non sempre una perdita significa che il cilindro ha subito un guasto improvviso.

In un’applicazione con 700.000 cicli, la perdita può essere il segnale che il sistema di tenuta ha raggiunto una condizione in cui è necessario un intervento di manutenzione.

La cosa importante è distinguere:

normale usura

da:

usura prematura causata da condizioni anomale.

Il controllo dello stelo aiuta proprio a fare questa distinzione.

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25. Cosa controllare prima di ordinare una nuova guarnizione

Prima di procedere con una semplice sostituzione, è consigliabile raccogliere almeno:

1. Numero di cicli

Quanti cicli ha effettuato il cilindro?

2. Temperatura

Qual è la temperatura reale di esercizio?

3. Pressione

Qual è la pressione nelle due direzioni?

4. Fluido

Quale fluido idraulico viene utilizzato?

5. Condizioni dello stelo

La superficie è ancora in buone condizioni?

6. Ambiente

Sono presenti polvere, trucioli o altri contaminanti?

Questi dati permettono di scegliere una soluzione di tenuta più adatta.

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26. Il valore della collaborazione con il produttore

Nel caso analizzato, il Vega Team non si è limitato a suggerire una sostituzione standard.

Ha considerato:

• numero di cicli;
• temperatura;
• pressione;
• superficie dello stelo;
• possibilità di utilizzare guarnizioni speciali.

Questo è un esempio di come il supporto tecnico del produttore possa aiutare a trasformare un intervento di manutenzione in un miglioramento dell’affidabilità.

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27. Dalla riparazione al miglioramento

Esistono due modi di affrontare una perdita.

Approccio 1 — Riparazione

Cambiare la guarnizione e rimettere in servizio il cilindro.

Approccio 2 — Ottimizzazione

Analizzare perché la guarnizione è arrivata a perdere e valutare:

• condizioni dello stelo;
• materiale della guarnizione;
• temperatura;
• pressione;
• numero di cicli;
• intervallo di manutenzione.

Il secondo approccio può offrire un beneficio maggiore nel lungo periodo.

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28. Il principale insegnamento del caso

Il punto più importante della comunicazione del Vega Team può essere riassunto così:

Dopo un numero elevato di cicli, una perdita può essere fisiologica, ma è comunque necessario controllare la superficie dello stelo e valutare se una guarnizione speciale possa aumentare l’intervallo tra gli interventi di manutenzione.

È un principio applicabile a molti cilindri utilizzati in stampi e automazione industriale.

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Conclusione

Una perdita di olio da un cilindro idraulico non deve essere automaticamente interpretata come un semplice guasto della guarnizione.

Nel caso analizzato, il Cliente aveva segnalato una perdita da un cilindro utilizzato verticalmente. Il cilindro aveva lavorato per circa quattro anni e aveva raggiunto circa 700.000 cicli, a una temperatura di 60 °C. La pressione era relativamente bassa, circa 50 bar in una direzione e 30 bar nell’altra.

Il Vega Team ha considerato possibile che la perdita fosse una conseguenza fisiologica dell’elevato numero di cicli, ma ha comunque raccomandato di controllare la superficie dello stelo.

In funzione della temperatura di esercizio, Vega ha inoltre proposto la possibilità di utilizzare guarnizioni speciali dello stelo, con l’obiettivo di aumentare il numero di cicli tra un intervento di manutenzione e quello successivo.

Il caso dimostra quindi un principio fondamentale:

Una buona soluzione di manutenzione non consiste necessariamente nel sostituire semplicemente la guarnizione che perde. Bisogna verificare la superficie dello stelo, analizzare le condizioni operative e scegliere il sistema di tenuta in funzione della reale applicazione.

Quando un cilindro lavora per centinaia di migliaia di cicli, la scelta delle guarnizioni e il controllo dello stelo diventano elementi fondamentali per aumentare l’affidabilità e prolungare l’intervallo tra gli interventi di manutenzione.

URL utili e verificati — versione italiana

• Materiali e Componenti per Cilindri Idraulici — È il link più pertinente per la parte dell’articolo dedicata alla scelta delle guarnizioni e alle soluzioni speciali per condizioni operative particolari, comprese temperature elevate. La pagina elenca anche la serie V450CM.
  Materiali e Componenti per Cilindri Idraulici
• V450CM – Cilindri Idraulici Compatti a Corsa Breve — Pagina ufficiale della serie V450CM, con caratteristiche tecniche, applicazioni, pressione massima e informazioni sulle configurazioni disponibili.
  V450CM – Cilindri Idraulici Compatti a Corsa Breve
• V450CM – Cilindro Idraulico, fissaggio EGH — Pagina ufficiale di una configurazione specifica del V450CM, con selezione di alesaggio e corsa e relativa documentazione tecnica.
  V450CM – Cilindro Idraulico, fissaggio EGH
• Cilindri Idraulici per Stampi — Pagina ufficiale che organizza i cilindri Vega in base alle principali applicazioni negli stampi, compresa la movimentazione di carrelli, punzoni, spine e piastre di estrazione.
  Cilindri Idraulici per Stampi
• Cataloghi Cilindri Idraulici — Pagina ufficiale dei cataloghi Vega, utile per collegare l’articolo alla documentazione tecnica della gamma.
  Cataloghi Cilindri Idraulici