Nei sistemi oleodinamici, la gestione della temperatura dell'olio è cruciale per garantire prestazioni ottimali e prolungare la durata dei componenti. 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. Questo articolo esplora il funzionamento e la manutenzione dei radiatori olio idraulici, componenti essenziali per il controllo termico nei circuiti idraulici.
Funzionamento dei Radiatori Olio Idraulici
Gli scambiatori di calore, comunemente chiamati "radiatori", hanno il compito di mantenere l'olio e i fluidi idraulici in genere entro un range prestabilito di temperatura. L'aumento della temperatura dell'olio è un fenomeno inevitabile, simile all'effetto Joule in un circuito elettrico, dove la dissipazione in calore comporta una diminuzione di energia. Alla dissipazione in calore corrispondono diminuzione di energia: potenziale, di velocità o di pressione; l’energia corrispondente rimane nel sistema ma non è utilizzabile. Il calore generato deve essere dissipato per evitare il surriscaldamento dell'olio, che potrebbe compromettere la viscosità e le proprietà lubrificanti. É 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.
Tipologie di Radiatori Olio Idraulici
Esistono due tipologie principali di radiatori olio idraulici:
- Radiatori acqua-olio: Sono normalmente a fascio tubiero e con flussi in controcorrente. Questo permette la regolazione di temperatura dell’olio variando la portata dell’acqua. In caso di perdite d’olio, l’acqua di raffreddamento potrebbe risultarne contaminata: pertanto è obbligatorio usare circuiti chiusi.
- Radiatori aria-olio: 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”. Mentre nelle realizzazioni più complesse sono previsti ventilatori azionati da una o più cinghie e convogliatori a sezioni asportabili per favorire il controllo e pulizia delle alette teste e cilindri.
Serbatoi e Funzioni Accessorie
I serbatoi non servono solo come contenitori per l'olio idraulico.
Essi svolgono diverse funzioni importanti:
- Prima purificazione/separazione di particelle solide estranee via decantazione sul fondo.
- Prima filtrazione (in aspirazione).
- 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. L’applicazione è tipica dei servomeccanismi di aerei, sommergibili e altri semoventi.
Manutenzione dei Radiatori Olio Idraulici
La manutenzione regolare dei radiatori olio idraulici è essenziale per garantire un efficiente scambio termico e prevenire guasti.
Radiatori Acqua-Olio
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. Si tratta quindi di monitorare le temperature di entrata e uscita dell’acqua e dell’olio secondo uno scadenziario adeguato. E’ una tipica attività di “automanutenzione” , ovvero di manutenzione svolta autonomamente dall’Esercizio.
Radiatori Aria-Olio
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. Una macchina di movimento terra che lavori nella Pianura Padana nel mese di maggio, è esposta a vere e proprie nuvole di fiocchi (pappi) provenienti dai pioppi, che ostruiscono rapidamente qualsiasi alettatura. Una pulizia periodica con aria compressa è indispensabile.
Manutenzione Predittiva e Analisi dell'Olio
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. Questa attività è di norma affidata a Specialisti esterni ed è normalmente utilizzata per tutti i tipi di olio (lubrificanti, isolanti nei trasformatori etc.). Il ricorso a Specialisti esterni è raccomandabile anche perché condizione necessaria che la diagnostica precoce sia attendibile è che i campioni di olio siano prelevati con modalità assolutamente rigide e ripetitive nonchè in posizioni indicate e (meglio ancora) predisposte dal provider.
Manutenibilità in Fase di Progetto
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).
Accessori per la Trasmissione di Potenza Oleodinamica
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.
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