Nell’ambito della pulizia urbana, le spazzatrici svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere le strade e i marciapiedi liberi da detriti e sporcizia. Dietro l’apparentemente semplice compito di spazzare si nasconde un macchinario complesso, uno dei cui componenti principali è l’impianto idraulico. L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica. In virtù del loro semplice funzionamento, gli impianti oleodinamici vengono utilizzati in un’ampia gamma di aree di lavoro.

Cos'è l'Oleodinamica?

La parola oleodinamica è composta da due parole greche: “élaion”, riferito a sostanze dotate di untuosità, e “dynamikós” riferito alla forza e al movimento. Da ciò si può dedurre in cosa consiste un sistema oleodinamico: un fluido viscoso viene immesso in un sistema chiuso dove successivamente viene creata o aumentata una certa pressione per azione meccanica o statica. Tale pressione viene quindi trasmessa tramite tubi o sistemi di tubature fino a quando non innesca la reazione (meccanica) desiderata in un punto specifico. In tal modo è possibile generare grandi forze con un apporto energetico relativamente ridotto, e tali forze possono, a loro volta, essere utilizzate per movimentare carichi, azionare macchine o spostare determinati componenti.

Componenti Principali di un Impianto Idraulico

  • Pompa idraulica: Cuore dell’impianto idraulico, la pompa converte l’energia meccanica in energia idraulica pressurizzando il fluido idraulico.
  • Fluido idraulico: Il fluido idraulico è un elemento chiave che funge da mezzo di trasmissione della potenza. Di solito tali impianti vengono azionati con l’aiuto di un olio speciale (olio idraulico). Come oli oleodinamici si possono utilizzare, a seconda del settore di applicazione, oli minerali, oli vegetali, emulsioni acqua-olio o fluidi sintetici.
  • Motore idraulico: Le spazzatrici utilizzano motori idraulici per azionare le spazzole, le ventole e altri componenti essenziali per lo spazzamento.
  • Valvole di controllo: Le valvole di controllo regolano il flusso e la direzione del fluido idraulico all’interno del sistema.
  • Cilindri: I cilindri idraulici sono responsabili del movimento lineare delle spazzatrici. I cilindri e le pompe idrauliche consentono di sollevare carichi pesanti con il minimo sforzo.

Come Funziona l'Oleodinamica?

I sistemi oleodinamici possono movimentare grandi carichi con una forza facile da gestire. In tale processo sono coinvolti diversi componenti all’interno del circuito oleodinamico. La seguente panoramica passo dopo passo spiega in maniera semplice come funziona l’oleodinamica:

  1. Aumento della pressione: La pompa idraulica viene azionata manualmente (ad esempio azionando una leva o un pedale) o tramite un motore. Il movimento del pistone riduce lo spazio per l’olio idraulico. La pressione continua a salire.
  2. Distribuzione del volume o del flusso: Il fluido in pressione è chiamato anche volume o flusso. Questo viene distribuito attraverso i tubi idraulici del sistema. Nei sistemi oleodinamici complessi è possibile utilizzare delle valvole per controllare la direzione del flusso volumetrico.
  3. Conversione in energia meccanica: Una volta che il fluido si è diffuso attraverso i tubi e ha accumulato una pressione sufficiente, attiva un secondo cilindro o motore idraulico (cilindro idraulico doppio effetto) che è responsabile del processo corrispondente (ad esempio, il sollevamento di una piattaforma o l’attivazione del freno).
  4. Ritorno del fluido idraulico: Infine, per abbassare nuovamente la pressione nel caso di sistemi manuali a molla (in un sistema frenante, ad esempio), è sufficiente riposizionare la leva nella sua collocazione iniziale. Sulle macchine edili più grandi o su elevatori idraulici potenti è presente di solito un secondo interruttore che abbassa il pistone e, se necessario, apre una valvola di ritorno in modo che il fluido idraulico venga nuovamente distribuito in maniera uniforme all’interno del sistema.

Principi Fondamentali dell'Idraulica

L’Idraulica è una branca dell’ingegneria che si occupa del controllo e della trasmissione delle forze e dei movimenti dei fluidi, come l’acqua e l’olio, attraverso sistemi di tubazioni, valvole e componenti idraulici. Questa disciplina è fondamentale perché è alla base di numerosi aspetti della nostra vita quotidiana e svolge un ruolo cruciale in settori come l’industria, l’edilizia e il trasporto.

Flusso dei Fluidi

Il flusso dei fluidi è il movimento di liquidi o gas in un sistema, che può essere descritto e analizzato attraverso una serie di concetti chiave:

  • Portata: La portata, indicata solitamente con il simbolo “Q,” rappresenta la quantità di fluido che attraversa una sezione di un condotto in un dato intervallo di tempo.
  • Velocità: La velocità del fluido è la distanza percorsa dal fluido in un certo intervallo di tempo.
  • Viscosità: La viscosità è una proprietà del fluido che misura la sua resistenza al flusso.

Equazione di Continuità

L’equazione di continuità è una legge fondamentale dell’Idraulica che descrive la conservazione della massa in un sistema idraulico. Essa afferma che la massa del fluido che entra in una sezione di un condotto deve essere uguale alla massa che esce dalla stessa sezione, assumendo che non ci siano perdite o accumuli di massa nel mezzo. L’equazione di continuità può essere espressa matematicamente come: A1V1=A2V2A1V1=A2V2

Dove: A1A1 e A2A2 rappresentano le aree trasversali del condotto nelle sezioni iniziali e finali. V1V1 e V2V2 rappresentano le velocità del fluido nelle stesse sezioni.

Pressione nei Sistemi Idraulici

La pressione nei fluidi è una misura della forza esercitata da un fluido su una superficie. Nel contesto idraulico, la pressione è fondamentale per generare e trasmettere forza e movimento attraverso il fluido. Aumentando la pressione in un punto del sistema, si può generare una forza che agisce su un pistone o un altro dispositivo, consentendo di eseguire un lavoro utile.

Legge di Pascal

La legge di Pascal è un principio fondamentale dell’idraulica che afferma che “in un fluido in equilibrio, una variazione di pressione applicata in un punto si trasmette integralmente e uniformemente in tutte le direzioni.” Questo principio consente di creare dispositivi idraulici come martinetti idraulici che amplificano la forza.

Differenza tra Flusso e Pressione

Il flusso e la pressione sono due concetti intimamente interconnessi nei sistemi idraulici. La relazione tra di essi è fondamentale per comprendere il comportamento dei fluidi all’interno di tali sistemi.

Legge di Bernoulli

La legge di Bernoulli è un principio fisico che descrive la relazione tra la pressione, la velocità e l’altezza di un fluido in movimento. Secondo questa legge, in un fluido ideale (non viscoso) in movimento lungo una tubazione, quando la velocità del fluido aumenta, la pressione diminuisce e viceversa.

Applicazioni Pratiche dell'Idraulica

I sistemi idraulici trovano impiego in una vasta gamma di settori e applicazioni, contribuendo a eseguire una varietà di lavori meccanici complessi con efficienza e precisione. Ecco alcuni esempi:

  • Macchine agricole e da costruzione: accessori per escavatori, gru, trattori e benne ad alto ribaltamento. Bulldozer, escavatori, trattori e altre macchine pesanti spesso utilizzano sistemi idraulici per controllare i bracci, le pale e altre parti mobili.
  • Officina meccanica: piattaforme di sollevamento, utensili, sollevatori idraulici.
  • Ingegneria automobilistica: frizione, freni, servosterzo, telaio. I freni idraulici in un’automobile sfruttano i principi di pressione e flusso idraulico.
  • Ingegneria logistica: carrelli elevatori, transpallet manuali. Il sistema idraulico di un carrello elevatore (in particolare di un muletto), permette lo svolgimento di tutte le operazioni principali, quali sollevamento del carico (salita e discesa), brandeggio del montante (avanti e indietro), traslazione del carico (a destra e sinistra) ed eventuali altre movimentazioni speciali.
  • Impianti di sollevamento: Sistemi di Sollevamento in Ascensori: Gli ascensori moderni spesso utilizzano sistemi idraulici per il sollevamento.
  • Produzione: presse idrauliche, banchi prova, nastri trasportatori. Nell’industria manifatturiera, le presse idrauliche sono utilizzate per compiere una vasta gamma di operazioni, come la stampa di metalli o la formatura di materiali.
  • Settore aerospaziale: Nell’industria aerospaziale, l’Idraulica è utilizzata per il funzionamento di sistemi di controllo del volo, carrelli di atterraggio retrattili e movimenti di parti mobili nelle navicelle spaziali. Negli aerei, i sistemi idraulici vengono utilizzati per controllare i flaps, i timoni, il carrello d’atterraggio e altre superfici mobili.
  • Settore marittimo: Nelle imbarcazioni, gli impianti idraulici vengono impiegati per controllare gli stabilizzatori, i timoni e altre funzioni critiche.
  • Impianti industriali: L’industria utilizza sistemi idraulici per il movimento di attrezzature pesanti, come macchine per la pressatura, presse idrauliche e gru.
  • Edilizia: Gli impianti idraulici sono alla base delle reti di distribuzione dell’acqua nelle case e negli edifici. Scavo e costruzione di tunnel: I sistemi idraulici vengono impiegati per alimentare macchine di scavo e perforazione nei progetti di costruzione di tunnel.
  • Settore agricolo: L’irrigazione agricola è un’applicazione chiave dell’Idraulica, dove l’acqua viene trasportata e distribuita attraverso sistemi di tubazioni e pompe per l’irrigazione dei campi.
  • Impianti di Trattamento delle Acque: Negli impianti di trattamento delle acque, i sistemi idraulici vengono utilizzati per spostare l’acqua attraverso filtri, reattori e serbatoi.

Vantaggi di un Sistema Oleodinamico

  • Elevata trasmissione di potenza
  • Ingombro relativamente ridotto
  • Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili
  • Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente
  • Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni)
  • L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema

Centralina Oleodinamica: Importanza e Funzionamento

La centralina oleodinamica è fondamentale per il corretto funzionamento del sistema. Regola la pressione e il flusso del fluido idraulico, garantendo l’efficienza e la sicurezza dell’intero circuito.

Nota bene: Il funzionamento della centralina oleodinamica è essenziale per gestire la distribuzione del fluido e il controllo delle valvole, inclusa la valvola di massima pressione.

Anche se le modalità di funzionamento sono molto simili, l’oleodinamica presenta alcuni vantaggi rispetto alla pneumatica. I sistemi e gli azionamenti oleodinamici sono estremamente potenti.

Sistema Idrico Pressurizzato

Con l'uso simultaneo di numerosi dispositivi di erogazione dell'acqua, la pressione nel condotto dell'acqua diminuisce. Per evitare che ciò accada, mantenendo una pressione sufficiente nella conduttura domestica, è possibile utilizzare un sistema idrico pressurizzato, ovvero che tenga l'acqua sotto pressione.

Funzionamento di un Sistema Idrico Pressurizzato

Un sistema idrico pressurizzato è composto da una pompa per pressurizzazione, che aspira acqua attraverso la connessione di aspirazione, dopodiché l'acqua viene pompata nel vaso di espansione. Non appena il vaso di espansione è pieno, la pompa si spegne automaticamente. Il vaso di espansione (di solito con una capacità di ± 20 litri) è ora pieno d'acqua.

La pompa per pressurizzazione è anche collegata a un tubo in mandata. Questo tubo, detto anche di scarico, può, ad esempio, trasportare l'acqua verso diversi punti di erogazione (come un certo numero di rubinetti o degli irrigatori) in casa. Non appena viene aperto un punto di erogazione, l'acqua viene immediatamente trasportata dal vaso di espansione al rubinetto.

Se vengono prelevati solo pochi litri d'acqua, la pompa non ha bisogno quindi di accendersi, poiché il vaso di espansione contiene acqua a sufficienza per alimentare il rubinetto.

Non appena il vaso di espansione sta per svuotarsi, la pompa si riaccende automaticamente per alimentare il vaso di espansione. Quando è di nuovo pieno, la pompa si spegnerà automaticamente.

In questo modo si evitano i cosiddetti colpi d'ariete e si preservano sia l'impiato, sia la pompa.

Tipi di Installazione

In linea di principio, una pompa per pressurizzazione è una pompa per irrigazione dotata di un pressostato (meccanico o elettronico) e di un vaso di espansione. La differenza è che una pompa per irrigazione non si accende e non si spegne automaticamente (a meno che non vengano utilizzati dispositivi di controllo come il DAB Control D) quando c'è bisogno di acqua, ma funziona in modo continuo. Dotando quindi una pompa per irrigazione di un pressostato, questa pompa si trasforma in una pompa per la pressurizzazione. Comunque rimane una pompa di pressurizzazione anche senza vaso di espansione.

Esistono pompe, come la DAB ESYBOX e ESYBOX MINI3 e la TALLAS D-EBOOST, che sono elettroniche ed hanno il pressostato integrato. La differenza è che il valore della pressione viene trasformato in un segnale digitale, ma il funzionamento è lo stesso.

Pro e Contro di Ogni Tipo di Installazione

Tipo di Installazione Pro Contro
Con serbatoio Quando il serbatoio è pieno, la pompa si arresta automaticamente. La pompa si avvia automaticamente per integrare l'abbassamento del livello dell'acqua. Occupa più spazio.
Senza serbatoio (meccanica) È più piccola per l'assenza di un serbatoio ed è quindi più adatta a spazi ridotti. Deve sempre funzionare quando si utilizza l'acqua, con conseguente rumorosità e consumo di energia aggiuntivo.
Senza serbatoio (elettronica) È più piccola per l'assenza di un serbatoio ed è quindi più adatta a spazi ridotti. Si accende e si spegne solo quando serve. Rileva anomalie dell'impianto e si spegne definitivamente quando ci sono perdite di acqua minime (gocciolamento). Ha necessità di un serbatoio aggiuntivo esterno per evitare i colpi d'ariete.

Montaggio del Sistema Idrico di Pressurizzazione

Un sistema idrico pressurizzato deve essere installato in un luogo ben ventilato, asciutto e protetto dal gelo, preferibilmente in un luogo facilmente accessibile. Per un impianto ben fatto, sono importanti i seguenti aspetti:

  • La pompa deve essere collegata con una messa a terra.
  • La pompa deve essere posizionata in un punto elevato, cioè non a livello del terreno.
  • Una valvola di sicurezza deve essere montata sulla bocca d'ingresso della pompa.
  • Su questa valvola di sicurezza deve essere posizionato un filtro (da pulire regolarmente), se non già inserito all'interno della pompa.
  • I tubi di alimentazione dell'acqua devono essere collegati mediante speciali raccordi/adattatori in PVC o ottone.

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