Obiettivo ambiente: cuscinetti lubrificati ad acqua

Cuscinetti ad acqua per macchine per evitare l’inquinamento dell’ambiente
Cuscinetti a base di acqua per ridurre l'inquinamento di lubrificanti industriali Credit: Fraunhofer IWM

I cuscinetti della macchine sono generalmente lubrificati con vari tipi di oli, generando così un grande problema di inquinamento ambientale.

Solo in Germania, nell’industria meccanica, ogni anno si utilizzano circa un milione di tonnellate di lubrificanti.

L’ Institute for Mechanics of Materials IWM ha sviluppato un metodo che consentirà di lubrificare i cuscinetti radenti utilizzando l’acqua, limitando così i danni all’ambiente.

L’acqua come lubrificante per salvaguardare l’ambiente

I ricercatori hanno realizzato un cuscinetto scorrevole, la cui struttura si basa in un anello che circonda l’asse rotante. L’anello è composto da diversi materiali ordinati dall’esterno all’interno nel seguente modo: un manicotto che circonda il cuscinetto, uno strato di alluminio e uno strato di metallo sinterizzato che circonda l’albero stesso. La chiave di questo sistema è che lo strato sinterizzato interno è attraversato da un piccolo canale che consente il passaggio del flusso d’acqua tra l’albero rotante e lo strato di alluminio esterno.

Questa connessione diretta è decisiva nel processo elettrochimico, in base al fatto che sorge una tensione elettrica tra il metallo di base come l’alluminio e un metallo più duro come il ferro, senza dover applicare alcun tipo di campo elettrico esterno.

I ricercatori usano questa tensione elettrica che si crea tra l’alluminio nel cuscinetto scorrevole e il ferro del perno per trasformare l’acqua in un lubrificante.

Come funziona questa nuova tecnologia

Il principio di questa nuova tecnologia consiste nel mescolare i cosiddetti liquidi ionici nell’acqua, ovvero sali fluidi che contengono anioni e cationi. Questi ioni vengono riorganizzati nel campo elettrico e quindi si raccolgono sul lato interno dell’anello di metallo sinterizzato in modo tale che le loro estremità siano rivolte il perno rotante. Ciò forma una sorta di strato protettivo generato galvanicamente su cui il perno quindi può girare senza incontrare forze di attrito.

Dai test effettuati in laboratorio, inoltre, si é osservato che il perno centrale scivola meglio quando è bagnato con acqua, e riduce in questo modo il consumo di energia rispetto alle macchine che utilizzano un olio molto più viscoso.

La sfida

Il team di ricerca ha già dimostrato la fattibilità di questa tecnologia e attualmente sono alla ricerca di partner nel settore industriale per poter ottimizzare ulteriormente i liquidi ionici. La sfida è che il movimento dell’albero genera calore che fa evaporare l’acqua e, quindi, si sta lavorando nelle diverse miscele di liquidi ionici che inibiscono il fenomeno dell’evaporazione.

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