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Guida ai sistemi e ai fluidi idraulici
Guida ai sistemi e ai fluidi idraulici
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Guida ai sistemi e ai fluidi idraulici

03.09.2024

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Che cos'è l'energia idraulica?

L'energia idraulica è l'energia ottenuta dal movimento o dalla pressione dei liquidi. È spesso associata all'acqua, utilizzata per produrre elettricità (idroelettricità), ma può includere anche altri liquidi in vari sistemi industriali per trasmettere energia o energia meccanica.

Dove si possono trovare i sistemi idraulici?

Grazie alla loro capacità di produrre grandi forze, i sistemi idraulici sono utilizzati in diversi settori per sollevare, guidare o spostare oggetti massicci con precisione.
Nell'industria manifatturiera, sono utilizzati per la pressatura, lo stampaggio e l'assemblaggio di parti. Nell'edilizia, alimentano attrezzature come escavatori, bulldozer e gru. In agricoltura, i trattori e le mietitrebbie incorporano sistemi idraulici nei caricatori frontali, nel sollevatore posteriore delle macchine portate e nei cambi idrostatici. I veicoli pesanti li utilizzano per i freni, il servosterzo e altri meccanismi di controllo. Il settore marittimo utilizza l'idraulica per azionare i timoni e sollevare le ancore. Infine, questo tipo di energia è essenziale nella movimentazione dei materiali per sollevare carichi pesanti.

Come funziona un sistema idraulico?

Un sistema idraulico è costituito da una serie di componenti: il serbatoio, la pompa, i tubi idraulici, la valvola di controllo direzionale e gli attuatori.
  1. La pompa idraulica preleva il fluido dal serbatoio. All'interno, un meccanismo come un ingranaggio, un pistone o una paletta pressurizza il fluido e lo pompa al distributore.
  2. La valvola direzionale riceve il fluido in pressione e lo dirige verso i componenti riceventi in base ai comandi dell'operatore. Ad esempio, in un cilindro idraulico, la valvola direzionale dirige il fluido verso una delle camere. La pressione nella camera aumenta, spingendo il pistone e poi lo stelo, generando un movimento. Questo movimento comprime il fluido nella seconda camera, costringendolo a tornare nel serbatoio.
  3. Ritorno al serbatoio: Dopo aver attivato l'attuatore, il fluido viene restituito al serbatoio per essere riutilizzato.
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Fluidi idraulici

Le loro funzioni

Il fluido idraulico (noto anche come "olio idraulico") svolge molti ruoli in questo tipo di sistema:
  • Trasmissione di potenza: la trasmissione di potenza idraulica richiede sempre un motore elettrico (applicazioni fisse) o un motore a combustione interna (applicazioni mobili) per azionare la pompa. È questa pompa che genera l'energia idraulica. L'energia idraulica viene trasmessa a un ricevitore (cilindro) attraverso un circuito. Il ricevitore muove un componente meccanico, come il braccio di un escavatore.
  • Lubrificazione: questi oli lubrificano e mantengono un film tra le superfici delle varie parti dell'impianto idraulico, riducendo l'attrito e quindi l'usura prematura dei componenti meccanici in movimento.
  • Raffreddamento delle parti di attrito: quando il fluido si muove nel circuito idraulico, distribuisce il calore generato dall'attrito e dal funzionamento dei componenti meccanici. Per un controllo ottimale della temperatura del fluido, è possibile installare nel circuito idraulico uno scambiatore di calore acqua-olio (radiatore).
  • Protezione contro la corrosione: la maggior parte degli oli idraulici ha proprietà che garantiscono la protezione interna dei componenti meccanici contro la corrosione e l'ossidazione.
  • Evacuazione degli inquinanti: Il fluido raccoglie e trasporta gli inquinanti verso i filtri del sistema.

Le diverse famiglie di oli idraulici

Gli oli idraulici sono suddivisi in quattro famiglie principali, adattate in base alle raccomandazioni del produttore e alle condizioni di utilizzo.
  • Oli minerali: sono economici ma di breve durata, sensibili alle temperature estreme, inquinanti e infiammabili. Sono utilizzati principalmente nei settori automobilistico, agricolo, industriale e delle vecchie attrezzature.
  • Oli sintetici: versatili, durevoli e resistenti alle temperature estreme, sono tuttavia più costosi. Sono comunemente utilizzati nell'industria, nell'aeronautica, nelle miniere e nei lavori pubblici.
  • Oli biodegradabili: sono meno tossici e si decompongono naturalmente, il che li rende ideali per le applicazioni in cui è necessario ridurre l'impatto ambientale (attrezzature marine, silvicoltura, centrali idroelettriche). Più costosi, sono anche vulnerabili alle alte temperature e all'acqua.
  • Oli a base d'acqua: resistenti al fuoco e meno dannosi per l'ambiente, sono utilizzati nelle industrie ad alto rischio di incendio, come la metallurgia e l'industria mineraria. Meno efficaci con il freddo e potenzialmente corrosivi, richiedono additivi anticorrosione.

Le loro importanti proprietà

Le proprietà di un fluido idraulico comprendono la viscosità, la resistenza alle variazioni di temperatura e la resistenza al fuoco.
  • La viscosità si riferisce alla resistenza al flusso ed è determinata dall'indice di viscosità, basato sulla variazione di spessore del fluido in base alle variazioni di temperatura. È essenziale utilizzare un fluido con una viscosità adatta all'apparecchiatura: troppo viscoso, può causare perdita di efficienza e cavitazione; troppo fluido, aumenta il rischio di grippaggio e rottura.
  • La resistenza alle variazioni di temperatura corrisponde all'intervallo di temperatura entro il quale il fluido può essere utilizzato senza perdere le sue proprietà.
  • La resistenza al fuoco si riferisce alla capacità di un fluido di ridurre al minimo il rischio di combustione, valutata in base al punto di infiammabilità, al punto di accensione e al punto di autoaccensione.

Un fluido idraulico ha anche caratteristiche ambientali, nonché proprietà di resistenza all'ossidazione e all'acqua.
 
Questi fluidi idraulici sono suscettibili di contaminazione da parte di particelle, acqua o gas, che possono compromettere le prestazioni del sistema. Per ridurre al minimo questi rischi, l'installazione di filtri adeguati sulle varie parti del circuito idraulico è una soluzione efficace. Per saperne di più, consultate il nostro articolo dedicato: [...]