Le pompe idrauliche sono strumenti fondamentali per il trasferimento efficiente dei liquidi in una vasta gamma di applicazioni. Le pompe idrauliche sono disponibili in una vasta gamma di tipologie, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi.
Principi di Funzionamento
Il funzionamento di una pompa idraulica dipende dal suo tipo. Tuttavia, il principio di base è quello di generare un flusso di liquido attraverso l'uso di energia meccanica. Le pompe per aspirare acqua sono progettate per creare un vuoto parziale all'interno del corpo della pompa, che a sua volta aspira il liquido da un serbatoio o da una fonte di approvvigionamento. Questo viene fatto creando una differenza di pressione tra la pompa e il punto di aspirazione.
Tipologie di Pompe Idrauliche
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.
Pompe Volumetriche
Le pompe volumetriche sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. Una prima comparsa delle pompe idrauliche avviene nel terzo secolo A.C. grazie ad Archimede, il quale progettò la pompa nota come Vite di Archimede: questo dispositivo era in grado di spostare grosse quantità di fluido, a basse prevalenze. Nello stesso periodo storico fece la sua comparsa la pompa Noria: si tratta di un meccanismo in grado di sollevare fluidi a più alte prevalenze, fino a 20/30 metri. Il funzionamento è quello tipico di un mulino, dove un corso d’acqua svolge la funzione di fonte di fluido e di energia meccanica. Intorno al 1600 l’invenzione dei primi sistemi biella-manovella permise la creazione delle prime pompe a stantuffo, azionate dalla forza delle braccia. Le pompe alternative (o a stantuffo) sono caratterizzate dal moto rettilineo alternato di un organo mobile, lo stantuffo. Questo esercita una pressione sul fluido trasferendovi energia.
Pompe Rotative
Le pompe rotative basano il loro funzionamento grazie al passaggio di un fluido attraverso un meato o gioco, cioè una millimetrica o micrometrica intercapedine, che separa le superfici di due corpi in movimento relativo, riempita di lubrificante che ne evita lo sfregamento. Esso viene realizzato meccanicamente attraverso l’uso di coppie di ingranaggi o di viti oppure sfruttando gli spazi generati da palette mobili.
Pompe ad Ingranaggi Esterni
In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni. La ruota dentata primaria (2) ruota nel senso indicato dalla freccia (vedi figura 2), trascinando la ruota dentata secondaria (3), in senso di rotazione contrario. A seguito della rotazione, si rendono liberi i vani di dentatura: la conseguente depressione che viene generata e l’azione della pressione atmosferica, fanno in modo che il fluido affluisca nella camera di aspirazione E. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita P, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi (5) e gli organi di tenuta, le ralle (6). Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi (7), i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.
Pompe Centrifughe
Le pompe centrifughe sono costituite da una camera a sezione crescente, detta chiocciola o diffusore, collegata al centro con la condotta d’aspirazione e alla periferia con quella di mandata. All’interno della chiocciola gira a grande velocità (da 1500 a 3000 giri/minuto) un organo rotante, chiamato girante o impulsore. Girante: si tratta di un organo rotante, con forma e profilo diversi, innestato sull’albero del motore da cui riceve l’energia da imprimere al liquido. Le pompe centrifughe, quando si ha la necessità di superare alte prevalenze, mantenendo comunque alti i valori di portata, possono essere a multi-girante. In queste, un certo numero di giranti sono connesse con lo stesso albero. La geometria interna obbliga il liquido in uscita da una girante ad entrare in quella successiva. La pompa funziona così come diverse pompe in serie, ma con una compattezza maggiore. Sono presenti sul mercato sia pompe ad asse orizzontale che ad asse verticale. Queste ultime possono essere impiegate quando lo spazio disponibile per l’installazione è veramente esiguo, in quanto il motore è posto proprio sopra la pompa. Un particolare tipo di pompa ad asse verticale è la pompa SOMMERSA, in cui il motore elettrico è posto all’interno di un contenitore ermetico. Queste pompe possono, perciò, essere installate sotto il livello del liquido e sono utilizzate quindi per pompare acqua da pozzi particolarmente profondi o da serbatoi interrati. Le centrifughe possono essere anche autoadescanti, queste pompe sono in grado, a differenza delle normali pompe centrifughe, di aspirare l’aria contenuta nella condotta d’aspirazione e di creare all’interno della pompa una depressione capace di assicurare l’aspirazione del liquido da pompare. Tali pompe sono a una girante, posseggono una buona prevalenza, ma hanno generalmente un rendimento inferiore rispetto alle normali pompe centrifughe, in considerazione del ricircolo di parte del liquido pompato.
Pompe Centrifughe Autoadescanti a Canale Laterale
Presentano dalla parte più esterna una camera separata in due settori che individuano la camera di aspirazione e la camera di mandata. Nella zona centrale delle due camere sono presenti rispettivamente una luce di aspirazione ed una luce di mandata. Posteriormente a questa camera esterna è presente una camera in cui ruota una girante aperta di tipo stellare, rotante con un gioco minimo, in modo da assicurare una elevata capacità d’innesco, lavora cioè a sfioramento con il corpo e la culatta della pompa, creando così una depressione che preleva il liquido che, dalla camera di aspirazione, tramite la luce di carico, viene trasferito alla luce di scarico e quindi alla camera di mandata.
Gli utilizzi principali delle pompe centrifughe includono il pompaggio di sostanze chimiche, di acqua, in agricoltura, galvanica, torri di abbattimento fumi e nel settore petrolchimico.
Pompe Sommerse
Premesso che aumentando l’altezza diminuisce la portata (perché le giranti devono sopportare anche il peso della colonna d’acqua che le sovrasta), anche tra le pompe sommerse esistono diverse varianti che tengono conto del tipo di funzione e della qualità del liquido. Le pompe sommerse sono diverse per potenza, portata, prestazioni e vanno scelte in funzione dell’uso specifico a cui sono destinate.
- Pompa sommersa acque nere - Esistono versioni adatte all’acqua pulita e altre indicate per l’acqua che contiene impurità.
- Pompa sommersa per pozzo - Si tratta di una pompa ad immersione per acque chiare che permette di svuotare l’ambiente nel quale è inserita in maniera praticamente completa (lasciando solo un velo d’acqua di circa 1 mm di altezza). Può inoltre funzionare in modo del tutto automatico grazie all’interruttore flottante.
Per calare in posizione la pompa non si deve assolutamente utilizzare il cavo di alimentazione. L’unico intervento di manutenzione richiesto dalla pompa è la pulizia periodica della griglia che protegge la girante, per eliminare incrostazioni e detriti. La scelta della pompa immersione è guidata innanzitutto dalla situazione a cui dobbiamo fare fronte. Se devo svuotare una cantina allagata, devo vincere un dislivello modesto, ma ho bisogno di fare in fretta e non posso escludere la presenza di impurità.
Supponiamo invece di possedere un serbatoio nel quale si raccoglie l’acqua piovana, e di voler alimentare l’impianto di irrigazione; la portata dipende dal numero e dalla capacità di erogazione degli irrigatori, mentre è necessaria anche una certa prevalenza che, nel nostro caso, si traduce in pressione.
Componenti Essenziali di Sistemi Idraulici
Nei sistemi idraulici, i tubi oleodinamici rappresentano elementi fondamentali, che sono impiegati nel trasporto dell'olio idraulico sotto pressione tra i vari componenti. Essi garantiscono il flusso vitale del fluido che aziona i dispositivi idraulici all’interno di una vasta gamma di macchine ed attrezzature utilizzati in diversi settori industriali e commerciali.
I tubi oleodinamici si differenziano fra loro non solo per il materiale con cui vengono realizzati, ma anche per precise caratteristiche tecniche come la pressione, il tipo e la temperatura di fluido che devono gestire, il diametro etc. I tubi oleodinamici si dividono principalmente in tubi oleodinamici flessibili e tubi oleodinamici rigidi ad alta pressione.
Tubi Flessibili
La caratteristica principale deitubi flessibili trecciati consiste nell’avere uno strato di rinforzo composto da una o più trecce metalliche avvolte intorno al tubo interno. A differenza dei tubi flessibili trecciati, i tubi flessibili spiralati presentano un rinforzo interno realizzato con una o più spirali di filo metallico ad alta resistenza, normalmente realizzato in acciaio ad alta resistenza.
Strati di Rinforzo
- Strato di rinforzo: fornisce resistenza alla pressione interna del fluido impedendo così la dilatazione del tubo.
- Termoplastica: Offre maggiore resistenza chimica e all'abrasione rispetto alla gomma, con minor peso. Es.
- Metallica: Realizzata con fili in acciaio, offre elevata resistenza alla pressione e flessibilità.
I tubi per oleodinamica trovano impiego in svariati settori industriali e applicazioni proprio grazie alla loro flessibilità e adattabilità in vari tipi di contesti.
Generalmente la vita media dei tubi oleodinamici può variare da 5 a 10 anni e dipende da una serie di fattori che bisogna tenere in considerazione.
I tubi oleodinamici rappresentano dunque un componente essenziale all’interno di moltissimi sistemi idraulici e macchinari, fornendo tutta la potenza necessaria per un funzionamento efficiente e sicuro di varie tipologie di applicazioni.
Manutenzione e Test
In Promatec ci occupiamo, su richiesta del cliente, di una serie di attività e servizi proprio rivolti alla manutenzione e test dei tubi oleodinamici. Lo facciamo attraverso una serie di strumenti e macchinari presenti nel nostro HQ. Uno dei servizi più richiesti è il processo di flussaggio mediante l’ausilio di una Flushing Machine presente nel nostro HQ munita di misuratore di particelle e PLC. Attraverso un banco di collaudo (fino a 1400 bar), eseguiamo inoltre test a scoppio o a determinate pressioni, per valutare la resistenza dei tubi flessibili raccordati e assicurare sempre un prodotto efficiente, performante e sicuro.
Motori Idraulici
I motori idraulicii svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi. Gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti.
Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM. I motori lenti detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque) oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità; infatti in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati.
Nell’esempio in esame, ciò è realizzato tramite un anello fisso che presenta una serie di condottini disposti in direzione assiale, di questi una metà (pari al numero delle camme) è posta in comunicazione con condotto toroidale in comunicazione con l’ammissione e l’altra metà con un condotto toroidale collegato allo scarico.
Il rotore, all’interno del quale sono realizzati i cilindri in cui alloggiano i corrispondenti pistoni, presenta, per ciascun cilindro, un condottino disposto anch’esso in direzione assiale e collegato al cilindro stesso. Questo condotto, a causa della rotazione del rotore, viene in contatto, alternativamente, con i condotti fissi di alta e bassa pressione.
La versione multicorsa di questi motori presenta, al posto del piatto inclinato, un disco che è disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione. Solo i motori a palette fanno eccezione in quanto all’avviamento, per l'iniziale assenza delle forze centrifughe, le palette non riescono ad aderire sufficientemente ai fianchi dello statore per fare una adeguata tenuta, conseguentemente la coppia di avviamento si riduce notevolmente.
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%.