Il pistone idraulico è un componente fondamentale in molti sistemi idraulici, specialmente in macchinari che richiedono un'ampia escursione in uno spazio limitato. Questi pistoni trovano largo impiego in settori come l'edilizia, l'agricoltura e la logistica, ad esempio nei carrelli elevatori.

Funzionamento del Sistema Idraulico

Il sistema idraulico di un carrello elevatore 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.

Il funzionamento del sistema idraulico si basa su alcuni componenti chiave:

  • Viene fatto fluire o defluire olio idraulico entro il cassetto dell’olio, dal quale lo stesso viaggia attraverso i tubi idraulici che sono collegati ai sistemi di movimentazione.
  • Nel cassetto dell’olio è presente una valvola a farfalla che permette al flusso di olio di muoversi in un senso o nell’altro.
  • Nel collegamento al pistone di sollevamento (montante) è presente una valvola paracadute, che evita la brusca discesa del carico a seguito di una improvvisa rottura.
  • Durante l’operazione di ripristino delle condizioni iniziali (es. dopo la salita del montante), l’olio idraulico passa attraverso lo scarico dell’olio che si trova sulla testa del serbatoio dell’olio, dove viene opportunamente filtrato per evitare l’accumulo di impurezze in forma particellare.
  • A questo punto, l’olio entra nel serbatoio, dove attende di essere nuovamente rimesso in circolo.

Cilindro a Semplice Effetto

Un tipo comune di pistone idraulico è il cilindro a semplice effetto, caratterizzato da un cilindro collegato alla centrale idraulica da un solo tubo. In questo caso l'operatore può muovere il pistone nelle due direzioni, quindi attraverso una pompa potrà farlo andare avanti ed indietro a piacimento. Questa tipologia di pistone garantisce all'operatore il massimo controllo sul mezzo meccanico che deve governare.

Manutenzione dei Pistoni Idraulici Telescopici Usati

La manutenzione regolare è essenziale per garantire la durata e l'efficienza dei pistoni idraulici telescopici usati. Alcuni aspetti importanti includono:

  • Controllo periodico dei livelli dell'olio idraulico.
  • Verifica dell'assenza di perdite nei tubi e nei raccordi.
  • Pulizia e lubrificazione delle parti mobili.
  • Sostituzione dei filtri dell'olio per prevenire l'accumulo di impurità.

Acquisto di Pistoni Idraulici Telescopici Usati

Quando si acquista un pistone idraulico telescopico usato, è importante considerare diversi fattori:

  • Condizioni generali del pistone (usura, ruggine, danni).
  • Storico di manutenzione.
  • Compatibilità con il sistema idraulico esistente.

Il Ruolo dell'Olio nel Sistema Idraulico

Possiamo senza dubbi affermare che l’intera industria moderna poggia su un film di olio, non più spesso di 10 micron. L’olio, oltre che lubrificare, viene utilizzare per trasferire energia e quindi muovere cilindri, motori, ruote, interagendo con tutte le parti di un circuito. La tribologia è la disciplina che studia l’attrito, la lubrificazione e l’usura di superfici a contatto e in moto relativo.

Una caratteristica peculiare di un impianto oleoidraulico è quella di ottenere molto facilmente movimenti in grado di vincere forze resistenti di centinaia di tonnellate, unitamente ad una precisione di posizionamento elevato. Un classico attuatore lineare oleodinamico è il cilindro idraulico, costituito da una camicia in cui scorre un pistone, il quale spinge uno stelo che esplica il moto.

Il fluido che permette la trasmissione dell’energia, possiede, seppur in minima quantità, una certa elasticità, che, se da un lato diminuisce la prontezza di intervento e la precisione, dall’altro permette di eliminare i giunti elastici meccanici sulle trasmissioni. L’olio, sia minerale che sintetico, è il liquido comunemente utilizzato per la trasmissione di energia. Le sue caratteristiche sono la viscosità, che influisce direttamente sull’attrito che incontra nel passaggio attraverso tubazioni ed apparecchiature, il potere lubrificante e la protezione contro la corrosione dei vari componenti.

Moto dei Fluidi

Il movimento dei fluidi entro condotti a sezione chiusa o canali aperti può essere a regime laminare e turbolento. Per individuare il tipo di moto viene utilizzato il numero di Reynolds (Re): per numeri di Reynolds minori di 2000, si ha un moto laminare. Per numeri di Reynolds compresi fra 2000 e 3500 si ha una zona critica di instabilità, caratterizzata dal fatto che possono verificarsi sia condizioni di moto laminare che turbolento, a seconda di particolari situazioni contingenti. Per numeri di Reynolds maggiori di 3500 si ha moto turbolento.

Il moto laminare avviene quando il fluido in movimento segue traiettorie che costituiscono dei filetti rettilinei e paralleli. Il moto turbolento si ha quando il moto dei filetti segue traiettorie irregolari e tortuose, continuamente variabili con creazione di moto vorticosi, in modo che tutta la massa liquida subisce un incessante rimescolamento.

Fluidi e Principio di Pascal

Principio di Pascal: la pressione esercitata su un qualunque elemento di superficie di una stessa massa liquida, contenuta in un recipiente, è trasmessa con pari intensità in tutte le direzioni. La famiglia delle pompe volumetriche sono impiegate in vari campi dell’industria. Quelle che in genere troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici sono divise in due grandi tipologie: pompe rotative e pompe a pistoni alternativi.

Come si sottolineato all’inizio di questo articolo, la pompa costituisce il cuore di ogni impianto oleodinamico, per cui è fondamentale conoscerne le modalità di guasto, le possibili cause ed i rimedi più efficaci.

Un ulteriore parametro fondamentale, indicatore dello stato di salute della pompa, è il Rendimento: esso viene considerato normale se pari a 95% o comunque superiore a 90%.

Componenti Accessori e Regolazione del Flusso

L’aggettivo “accessori” serve più per distinguerli che per classificarli, visto che la loro funzione è determinante per valorizzare al meglio i pregi della trasmissione di potenza oleodinamica. Per facilitare l’analisi abbiamo dividiso i componenti accessori in due gruppi: quelli dedicati alla regolazione del regime di flusso e quelli dedicati al collegamento delle varie parti del circuito.

La temperatura dell’olio di un circuito idraulico aumenta per effetto delle perdite dovute all’attrito durante il flusso nei condotti e, soprattutto, a causa delle perdite di rendimento nelle trasformazioni energetiche compiute. Anche le caratteristiche intrinseche dell’olio usato danno un contributo significativo. E’ qualcosa di molto simile all’effetto Joule per un circuito elettrico.

Molto dipende dal tipo di applicazione: se le condizioni di lavoro non sono particolarmente gravose, l’aumento della temperatura dell’olio è contenuto: se il serbatoio è sufficientemente grande e ventilato la permanenza dell’olio è abbastanza lunga da dissipare verso l’esterno il calore accumulato.

Sono normalmente a fascio tubiero e con flussi in controcorrente. Questo permette la regolazione di temperatura dell’olio variando la portata dell’acqua. La manutenzione è quella classica degli scambiatori e viene programmata in funzione dell’efficienza dello scambio termico, a propria volta strettamente correlata alla pulizia delle superfici di scambio.

Pur con capacità refrigeranti nettamente minori, l’aria è il fluido più comodo ed immediato per asportare il calore dai fasci tubieri percorsi dall’olio. La superficie di scambio termico deve essere però molto più ampia e quindi si utilizzano tubi sottili, numerosi, di materiali con coefficiente di scambio termico elevato ed alettati. E’ il classico “radiatore”. Anche in questo caso la manutenzione preventiva consiste soprattutto nel monitoraggio della temperatura e nella pulizia periodica delle superfici alettate, molto soggette a sporcamento a causa del flusso di aria forzata.

Nella pratica comune gli scambiatori di calore hanno il compito di mantenere l’olio e i fluidi idraulici in genere entro un range prestabilito di temperatura. Per le macchine semoventi ( tipiche quelle di movimento terra ) si possono sfruttare i gas di scarico dei motori termici, convogliandoli in appositi fasci tubieri situati nei serbatoi o addirittura utilizzando veri e propri scambiatori accessori inseribili in parallelo al circuito principale.

Compensazione delle espansioni e contrazioni di volume dovute alle variazioni di temperatura dell’olio, in “affiancamento” agli accumulatori. Sono impiegati anche serbatoi pressurizzati. La pressione è relativamente bassa. Lo scopo è quello di impedire l’ingresso di contaminanti/umidità dall’esterno ed il traboccamento del liquido dal serbatoio.

Anche l’olio può essere sistematicamente pulito mediante l’utilizzo di filtri carrellati con pompa autonoma. La filtrazione (più spinta di quella effettuata dai filtri a bordo macchina) può quasi sempre essere effettuata senza fermare l’impianto.

Interessantissime le possibilità di manutenzione predittiva (diagnostica precoce), attraverso l’analisi periodica dell’olio: esistono correlazioni precise tra i tipi di inquinanti, la relativa concentrazione, la progressione della medesima e il grado di affidabilità del sistema.

La manutenibilità (e non solo in questo caso ! ) si persegue soprattutto in fase di progetto e viene perfezionata eventualmente come manutenzione migliorativa. Nel caso rappresentato nelle figure precedenti, il serbatoio è facilmente ispezionabile e pulibile grazie ai due portelli di ispezione (fase progettuale espressamente rivolta alla manutenibilità).

Si trovano installati su tutti i circuiti, oleodinamici ma non solo, in cui operano fluidi incomprimibili soggetti a variazioni di pressione. In figura è riportata una classica centralina con accumulatore a sacca e blocco di sicurezza. In altri circuiti industriali gestiti con pompe volumetriche di altra tipologia è invece il tipo di pompa stesso a produrre pulsazioni ( pompe a membrana, a pistoni, a disco cavo, peristaltiche etc.).

Essendo l’olio incomprimibile, repentini incrementi di pressione determinano quello che in idraulica prende il nome di “colpo di ariete”. L’energia in eccesso impatta su tutto il circuito, causando danni o usura precoce.

Funzione fondamentale degli accumulatori è mantenere il più possibile regolare nel tempo l’andamento dei valori di pressione e di portata dell’olio che circola nel sistema oleodinamico, rendendone “fluide” e senza picchi le variazioni. Spesso infatti sono detti anche “smorzatori”.

Abbiamo scritto “funzione fondamentale” in quanto gli accumulatori possono essere impiegati in sostituzione o integrazione delle pompe, anche se ciò è possibile per intervalli di tempo molto brevi.

Scelta dell'Olio Idraulico

La scelta dell’olio giusto per i pistoni idraulici è di fondamentale importanza per garantire il corretto funzionamento del sistema idraulico. L’olio idraulico non solo lubrifica le parti mobili, ma consente anche di trasmettere la forza attraverso il sistema, mantenendo una pressione costante e riducendo l’usura dei componenti.

Gli oli per i pistoni idraulici devono soddisfare determinate caratteristiche tecniche per garantire il loro corretto funzionamento. È fondamentale scegliere un olio con la giusta viscosità, che è la resistenza al flusso.

  • Oli minerali: Sono tra i più utilizzati nei sistemi idraulici per la loro versatilità e prestazioni affidabili. Questa tipologia è la scelta ideale per molti impianti industriali e mobili, è utilizzato comunemente in macchinari agricoli, attrezzature per la costruzione e in sistemi che operano a temperature moderate.
  • Olio sintetico: Offre prestazioni superiori rispetto agli oli minerali, in particolare per quanto riguarda la resistenza alle temperature estreme e la durata. Questo olio è indicato per applicazioni in cui i sistemi idraulici sono sottoposti a temperature elevate o molto basse, oppure dove è richiesta una resistenza maggiore all’usura e all’ossidazione.
  • Oli biodegradabili: Sono ideali per applicazioni in cui esiste il rischio di perdite o sversamenti nell’ambiente, come nei macchinari utilizzati in parchi naturali, nelle foreste o vicino a corsi d’acqua.

Prima di selezionare l’olio idraulico per i pistoni, è importante consultare le raccomandazioni del produttore dell’attrezzatura. La temperatura operativa del sistema è un fattore cruciale nella scelta dell’olio idraulico. Se il sistema opera in ambienti ad alte temperature, un olio sintetico potrebbe essere più adatto. Verificare periodicamente il livello e lo stato dell’olio idraulico è fondamentale per prevenire problemi.

Funzionamento e Vantaggi dei Pistoni Idraulici

I pistoni idraulici sono componenti fondamentali nei sistemi idraulici, che utilizzano fluidi incompressibili per generare forza e movimento. Un pistone idraulico è costituito da un cilindro in cui scorre un pistone sigillato. Quando una pressione idraulica viene applicata al fluido all’interno del cilindro, il pistone viene spinto in avanti o tirato indietro, generando una forza lineare.

I pistoni idraulici offrono diversi vantaggi rispetto ad altri attuatori meccanici. Innanzitutto, possono generare una forza molto elevata in un piccolo spazio, grazie alla non compressibilità del fluido idraulico. Un altro aspetto importante dei pistoni idraulici è la loro durata e affidabilità. Essi sono progettati per resistere ad alte pressioni e ad ambienti di lavoro rigidi.

La manutenzione dei pistoni idraulici è cruciale per garantirne un funzionamento ottimale. Ciò include la pulizia regolare dei componenti, la lubrificazione delle superfici di contatto e la sostituzione delle guarnizioni usurati o danneggiate.

Grazie alla loro capacità di generare forze elevate, di operare a diverse velocità e di essere controllati con precisione, i pistoni idraulici sono ampiamente utilizzati in una vasta gamma di applicazioni industriali.

La Pompa a Pistone

La pompa a pistone fa parte delle nostre tecnologie di alimentazione più potenti. Consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità. La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo.

Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo. L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.

Quando il pistone si allontana dall'ingresso, si crea un vuoto, un'aspirazione. La valvola si apre quindi automaticamente e il materiale viene aspirato nella camera del cilindro. Quando il pistone viene spinto nella direzione opposta della biella, cioè verso l'uscita, la pressione solleva l'elemento di chiusura della valvola di uscita e il materiale alimentato viene pressurizzato nel tubo.

Quali sono i vantaggi della pompa a pistone? Una pompa a pistone assicura un'elevata aspirazione e un'ottima portata, in particolare per i materiali ad alta viscosità. La pompa stessa è robusta e resistente, due caratteristiche importanti per la lavorazione di materiali ad alto riempimento.

La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile. La pompa a pistone è concepita, sviluppa e ottimizzata per uso professionale. Essa consente la lavorazione di un ampio spettro di materiali che spazia dai colori agli intonaci, fino agli adesivi, per cui è ovviamente ideale per lavori artigianali e di pittura.

Pompe a Pistoni nei Sistemi Oleodinamici

Le pompe a pistoni sono uno degli elementi fondamentali nel design e nel funzionamento di sistemi oleodinamici. Queste pompe sono progettate per generare un flusso costante di fluido ad alta pressione, mediante il movimento alternato di uno o più pistoni all'interno di cilindri.

Tipologie di pompe a pistoni:

  1. Pompe a pistoni assiali: Il movimento dei pistoni è parallelo all'asse della pompa.

Vantaggi delle pompe a pistoni:

  1. Regolabilità del flusso: Molte pompe a pistoni sono dotate di un sistema di controllo della portata, che permette di regolare il flusso in base alle esigenze del sistema.

Le pompe a pistoni sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, soprattutto dove è richiesto un alto livello di potenza e precisione nel controllo del flusso.

  • Sistemi idraulici industriali: Le pompe a pistoni sono impiegate per alimentare macchinari industriali ad alta pressione, come presse, piegatrici, e sistemi di movimentazione.
  • Sistemi di trasmissione su macchine movimento terra e veicoli: In queste applicazioni, la pompa a pistoni è utilizzata per alimentare i sistemi di sterzo, le leve di comando e i sistemi di sollevamento idraulico.
  • Sistemi di controllo in ambito navale e offshore: Le pompe a pistoni sono utilizzate per il controllo di timoni, gru e altre attrezzature marine.

Le pompe a pistoni richiedono una manutenzione regolare per garantire il corretto funzionamento nel tempo.

Considerazioni Tecniche ed Economiche

Aspetti propriamente tecnici, il costo degli stessi attuatori e dei relativi azionamenti, non sono tutto ciò che si deve considerare. Sono da stimare anche le apparecchiature ausiliarie, nonché valutare l’entità dei costi che possono sorgere lungo l’intero ciclo di vita, comprese le spese di manutenzione e riparazione.

Tali apparecchiature comprendono un serbatoio d’olio in pressione, una pompa, possibilmente un accumulatore, un sistema di filtraggio e tutte le tubazioni ad alta pressione che distribuiscono il fluido idraulico e ritornano al serbatoio.

Prendiamo ora in considerazione il fluido idraulico: a volte, per motivi legati all’ambiente o a particolari problemi di sicurezza antincendio, si utilizzano oli idraulici biodegradabili (es: fluidi a base d’acqua), sostenendo così spese aggiuntive.

Come ogni altro fluido tecnico, l’olio idraulico andrà controllato regolarmente per determinarne le condizioni (tipo e quantità delle particelle sospese nel fluido, eventuale contenuto d’acqua e proprietà lubrificanti). Inoltre c’è da considerare che nelle applicazioni operanti in ambiente aperto, o soggette a basse temperature, talvolta si ricorre all’ausilio di un sistema di riscaldamento per migliorare le proprietà di scorrevolezza del fluido nelle tubazioni.

Posso confermare come la prima scelta, per applicazioni come le macchine “movimento terra”, sia la tecnologia idraulica. Il fluido idraulico si comprime e assorbe l’urto, prevenendo così i danni alle parti mobili del mezzo.

Dopotutto è noto che ogni tipo di conversione energetica comporta delle perdite. Nelle macchine elettriche, al contrario, se è richiesto un basso output, viene utilizzata una bassa quantità di corrente. Non appena il carico aumenta, l’input di corrente si adatta alla richiesta senza alcun ritardo e le performance del sistema aumentano. I sistemi elettromeccanici quindi non presentano perdite, non dovendo immagazzinare alcun tipo di energia.

Tabella riassuntiva degli oli idraulici

Tipo di olio Caratteristiche Applicazioni
Oli minerali Versatilità, prestazioni affidabili Macchinari agricoli, attrezzature per la costruzione, sistemi a temperature moderate
Olio sintetico Resistenza a temperature estreme, durata Sistemi idraulici sottoposti a temperature elevate o basse, alta resistenza all'usura
Oli biodegradabili Ridotto impatto ambientale Macchinari in parchi naturali, foreste, vicino a corsi d'acqua

TAG: #Idraulici

Potrebbe interessarti anche: