O-ring in NBR e PU ad alta pressione per escavatori idraulici e autodumpers minerari di classe ultra

L'immensa potenza degli escavatori idraulici e dei camion per il trasporto minerario di classe ultra (camion per il trasporto a breve distanza) deriva da sistemi idraulici che operano a pressioni comunemente comprese tra 300 e 500 bar. Questi sistemi costituiscono il sistema circolatorio della macchina, alimentando ogni funzione, dal movimento del braccio e del caricatore fino alla sterzata e alla frenatura. Le guarnizioni in questo ambiente devono resistere a un incessante attacco di alta pressione, picchi di pressione (carichi d'urto), alte temperature (dovute sia alle condizioni ambientali sia alla compressione del fluido) e movimento dinamico continuo. Un guasto può causare perdita di potenza, contaminazione ambientale e danni catastrofici al sistema.

Il nitrile (NBR) rimane il materiale per guarnizioni più comune nei sistemi idraulici che utilizzano fluidi idraulici standard a base minerale (tipo HLP). Offre un eccellente rapporto costo-prestazioni, con buona resistenza al fluido, un campo di temperature adeguato per la maggior parte delle applicazioni e proprietà meccaniche sufficienti. Per molte guarnizioni statiche (O-ring nei raccordi di presa, guarnizioni per flange) e per applicazioni dinamiche meno gravose, il NBR è perfettamente adatto. I composti standard, come quelli da 70 o 90 Shore A, vengono scelti in base alla geometria della sede e alla pressione.

Tuttavia, nelle applicazioni dinamiche più critiche dei cilindri —in particolare le guarnizioni del pistone e dello stelo nei grandi cilindri di sollevamento e inclinazione —Il poliuretano (PU o AU) è spesso il materiale preferito. Gli elastomeri in poliuretano non sono gomme, ma polimeri con una struttura profondamente diversa, che conferisce loro proprietà eccezionali:

· Resistenza estrema all'abrasione e all'estrusione: sono probabilmente le guarnizioni polimeriche più resistenti all'usura disponibili, in grado di sopportare i carichi laterali e il potenziale contatto metallo-metallo nei cilindri di grandi dimensioni e con corsa lunga.

· Elevata resistenza a trazione e capacità di carico: possono sopportare pressioni molto elevate senza deformarsi o fuoriuscire (estrudersi) negli spazi di gioco.

· Eccellente resistenza allo strappo.

  Il loro svantaggio è un campo di temperatura più limitato (tipicamente -40 °°C a +100 °°C) e una scarsa resistenza all'acqua calda, al vapore e a determinati prodotti chimici. Vengono utilizzati principalmente con oli idraulici.

I costruttori originali (OEM) come Caterpillar, Komatsu e Hitachi forniscono manuali di servizio dettagliati che specificano esattamente i kit di guarnizioni per ciascun modello di cilindro. Questi kit includono spesso una combinazione di materiali: PU per le guarnizioni principali di tenuta alla pressione, NBR per le guarnizioni secondarie e le spazzole raschianti, e talvolta anelli di supporto in PTFE per applicazioni ad altissima pressione.

L'avvento di attrezzature minerarie autonome e telecomandate nella regione australiana del Pilbara e in alcune miniere statunitensi aggiunge un ulteriore livello di complessità. L'affidabilità delle guarnizioni diventa ancora più critica, poiché una perdita su un veicolo senza equipaggio potrebbe passare inosservata fino a quando non provoca un guasto, causando costosi interventi di diagnostica remota e la mobilitazione di un team per la riparazione. Le strategie di manutenzione predittiva, che utilizzano sensori per monitorare la pulizia del fluido idraulico, le tendenze di temperatura e pressione, vengono integrate con i dati sulla durata delle guarnizioni per programmare le sostituzioni durante le finestre di manutenzione pianificate, massimizzando così la disponibilità delle macchine in queste operazioni ad alto investimento capitale e in funzione 24/7.