Accumulatore Idraulico a Membrana: Funzionamento e Manutenzione

Nell'era avanzata della tecnologia industriale, gli accumulatori idraulici emergono come elementi chiave. Questi componenti, spesso nascosti ma essenziali, rappresentano il fulcro di numerosi sistemi idraulici, essenziali per alimentare un'ampia varietà di applicazioni. Che si tratti di settori industriali pesanti o di operazioni di precisione, gli accumulatori idraulici sono presenti ovunque sia necessario conservare energia in forma di fluido pressurizzato.

La cura di questi accumulatori va oltre la semplice performance; è vitale per assicurare l’efficienza, la sicurezza e la durata del sistema. In questo documento, indagheremo l’importanza di questi componenti, il loro funzionamento e la necessità di una manutenzione regolare. Discuteremo anche dei servizi di manutenzione e revisione offerti da specialisti come Oleodinamica Mas, la cui esperienza e competenza garantiscono il massimo rendimento di questi sistemi essenziali.

A Cosa Serve un Accumulatore Idraulico?

Gli accumulatori sono componenti fondamentali nei sistemi idraulici moderni, utilizzati per conservare energia in forma di fluido pressurizzato. Questi dispositivi sono cruciali per equilibrare il carico, assorbire shock e mantenere una pressione costante nei sistemi.

Come Funzionano?

Un accumulatore idraulico immagazzina energia meccanica attraverso un fluido idraulico, comprimendolo in un contenitore pressurizzato. Quando un sistema idraulico richiede energia aggiuntiva o un abbassamento della pressione, l’accumulatore libera il fluido pressurizzato, fornendo energia al sistema.

Ruolo Cruciale degli Accumulatori nei Sistemi Idraulici

Gli accumulatori oleodinamici non sono semplici componenti, ma svolgono funzioni vitali che migliorano l’efficienza e la sicurezza degli impianti industriali. Una scelta accurata e una manutenzione regolare sono fondamentali.

Gli accumulatori idraulici sono componenti accessori che valorizzano al meglio i pregi della trasmissione di potenza oleodinamica, nonostante l'aggettivo "accessori" possa sembrare riduttivo, visto che la loro funzione è determinante. Questi dispositivi si trovano installati su tutti i circuiti, non solo oleodinamici, in cui operano fluidi incomprimibili soggetti a variazioni di pressione.

Nel caso dei circuiti oleodinamici, tali variazioni derivano sostanzialmente dalle normali modalità di impiego dei sistemi, in quanto i tipi di pompe volumetriche normalmente impiegati erogano un flusso assimilabile al continuo (pompe a ingranaggi, palette, pistoncini). Rimanendo nell’oleodinamica, brusche variazioni di pressione possono essere normalmente indotte dall’azionamento di valvole, da variazioni di carico, dall’arrivo a fine corsa degli attuatori e, non trascurabile, da sovrasollecitazioni dovute al comportamento degli operatori, errori compresi. 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.

Esiste anche il problema opposto, quello di bruschi cali di pressione, quando ad esempio la richiesta di portata degli attuatori supera la portata della pompa e la mancanza di continuità di pressione crea problemi nell’esecuzione della funzione richiesta (es. allentamento di un bloccaggio, movimenti discontinui, perdita di ciclo etc.). Per inciso, quanto sopra descritto costituisce anche un segnale per il manutentore. L’intensità del segnale può spaziare tra quella del “sintomo premonitore” , percepibile strumentalmente in sede di Predittiva a quella del malfunzionamento conclamato con effetti sul funzionamento ( con richiesta di intervento).

Funzionamento degli Accumulatori Idraulici

La 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”. Fisicamente questo compito viene svolto da un fluido comprimibile, tenuto separato dall’olio e in grado di comprimersi od espandersi in funzione e sincronia con le fluttuazioni di pressione dell’olio stesso.

Gli accumulatori possono essere impiegati in sostituzione o integrazione delle pompe, anche se ciò è possibile per intervalli di tempo molto brevi. In questo caso si realizzano vere e proprie batterie di accumulatori di grandi dimensioni, molto simili alle “rampe” di bombole per lo stoccaggio dei gas tecnici. Il funzionamento degli accumulatori destinati agli impieghi “normali”, come vedremo, è di tipo automatico; numero e dimensioni (es. per una centralina oleodinamica di una macchina utensile) sono decisamente contenuti.

Sempre per completezza è anche necessario puntualizzare che esistono accumulatori in cui il fluido incomprimibile (olio o altro) è a diretto contatto col gas compresso. Sono i più diffusi sugli impianti oleodinamici. Il punto di installazione ottimale è il più possibile vicino agli attuatori che generano le perturbazioni da controllare. Tra l’accumulatore e il punto del circuito in cui questo è installato (molto frequentemente sulle centraline) è interposto il blocco di sicurezza.

Tipi di Accumulatori Idraulici

I due tipi di accumulatori (a sacca e a membrana) sono abbastanza simili, somigliando a una piccola bombola ed essendo accomunati dal fatto che olio e gas compresso sono separati da un elemento in elastomero, ma hanno caratteristiche diverse. Quello a membrana infatti è costituito da due metà, saldate di testa dopo il fissaggio della membrana oppure filettate. Anche per sacca e membrana la varietà di elastomeri disponibili è molto ampia, in quanto le condizioni di esercizio sono tra le più diverse.

Pensiamo ad una macchina di movimento terra che opera in climi rigidi, dove le basse temperature possono produrre indurimento degli elementi deformabili. In questo caso si raccomandano compositi a base di epicloroidrina (ECO), mentre applicazioni più “tranquille” la famiglia delle membrane in gomma nitrile (NBR) copre una vasta gamma di fabbisogni.

L’accumulatore a membrana saldato, in caso di rottura della medesima non è riparabile, mentre quello filettato lo è. I costruttori di accumulatori forniscono appositi kits di pre-carica (manometro e connessioni varie) che devono essere consegnati alla Manutenzione in fase di Commissioning, assieme ai dati di taratura previsti. Il kit è tipicamente fornito in apposita valigetta.

Esistono anche accumulatori a pistone. In questo caso la variazione controllata di volume è affidata allo scorrimento di un pistone flottante, che funge anche da elemento di separazione tra l’olio e l’azoto. Il principio di funzionamento non cambia. La testa del pistone lato olio (piana o opportunamente sagomata) funge anche da otturatore.

Gli accumulatori a pistone sono utilizzati per impieghi mediamente più gravosi degli altri e richiedono una lavorazione accurata della camicia di scorrimento; pertanto si usano di norma acciaio al Carbonio, acciaio Inox e alluminio.

Limitatamente alla famiglia degli accumulatori a pistone, lo sforzo antagonista che permette di mantenere l’olio in pressione, anziché da un gas può anche essere esercitato da dispositivi meccanici, quali molle a caratteristica idonea, dispositivi meccanici proporzionali o anche da un carico costante. In questo ultimo caso l’assorbimento delle variazioni di portata avviene senza variazioni di pressione.

Accumulatore a pistone
Accumulatore vescicale
Accumulatore a membrana

Monitoraggio e Diagnostica

Volendo abbinare il controllo di posizione alla funzione principale di accumulatore, la tendenza dominante è quella di dotare di appositi sistemi (senza contatto diretto) il pistone flottante classico con contrasto a gas in pressione. Affidabilità, precisione, compattezza e facilità di regolazione ne traggono indiscutibili vantaggi.

Questo grazie a sensori - trasduttori magnetici, capacitivi etc. che dialogano con centraline esterne. Modalità e frequenza di intervento dell’accumulatore risultano monitorabili in continuo, consentendo un controllo in tempo reale della funzionalità dell’accumulatore da parte della Manutenzione e di eventuali scostamenti dal range prefissato.

Funzioni di un Accumulatore

Principali Esempi di Utilizzo

Utilizzo di Accumulatori nel Settore delle Macchine Edili

Pala gommata/escavatore: circuito pilota
Escavatore: demolitore
Pala gommata
Gru fuoristrada/autocarro con cassone ribaltabile: sospensione
Accatastatrice
Carrello elevatore: accumulatore per l’assorbimento degli urti

Accumulatore Idraulico a Membrana: Analisi Dettagliata

Gli accumulatori idraulici a membrana rappresentano una soluzione efficiente e versatile per l'accumulo di energia idraulica in una vasta gamma di applicazioni industriali e mobili. Questo articolo esplora in dettaglio il loro funzionamento, i vantaggi specifici che offrono e le diverse applicazioni in cui trovano impiego, analizzando anche le possibili problematiche e le soluzioni per ottimizzarne l'utilizzo.

Principi di Funzionamento

Un accumulatore idraulico a membrana è un dispositivo che immagazzina energia potenziale sotto forma di gas compresso (tipicamente azoto) separato dal fluido idraulico tramite una membrana elastica. Il serbatoio, solitamente sferico o cilindrico, è progettato per resistere a pressioni elevate. La membrana, realizzata in gomma sintetica o materiali elastomerici compatibili con il fluido idraulico, funge da barriera flessibile che permette la compressione e l'espansione del gas.

Fase di Carica:

Quando la pressione del sistema idraulico aumenta, il fluido idraulico entra nell'accumulatore, comprimendo l'azoto. L'energia viene immagazzinata come energia potenziale nel gas compresso. La membrana si deforma, adattandosi alla pressione crescente.

Fase di Scarica:

Quando la pressione del sistema diminuisce o si verifica una richiesta di fluido idraulico, l'azoto compresso si espande, spingendo il fluido idraulico fuori dall'accumulatore e nel sistema. Questo fornisce un flusso supplementare di fluido o mantiene la pressione del sistema durante i picchi di domanda.

La precarica di azoto, ovvero la pressione iniziale del gas quando l'accumulatore è vuoto, è un parametro fondamentale che influenza le prestazioni dell'accumulatore. Una corretta precarica garantisce un funzionamento efficiente e prolunga la durata della membrana.

Componenti Chiave

Serbatoio: Realizzato in acciaio ad alta resistenza, progettato per sopportare le pressioni di esercizio.
Membrana: Realizzata in elastomero (es. gomma nitrilica, EPDM, Viton) resistente agli oli idraulici e alla pressione. La sua forma e materiale determinano la capacità di accumulo e la durata.
Valvola di Carica del Gas: Permette il riempimento e la regolazione della pressione dell'azoto.
Attacco del Fluido: Connette l'accumulatore al sistema idraulico.
Pulsante di Sicurezza (opzionale): In alcuni modelli, un pulsante di sicurezza chiude il condotto del liquido quando l'accumulatore è completamente scarico, prevenendo danni alla membrana.

Vantaggi degli Accumulatori a Membrana

Gli accumulatori a membrana offrono numerosi vantaggi rispetto ad altre tipologie di accumulatori idraulici (es. a sacca o a pistone):

Dimensioni Compatte: Generalmente più piccoli e leggeri degli accumulatori a pistone, rendendoli ideali per applicazioni con spazio limitato.
Basso Costo: Solitamente più economici degli accumulatori a pistone, soprattutto per applicazioni a bassa e media pressione.
Elevata Velocità di Risposta: La membrana elastica permette una risposta rapida alle variazioni di pressione, ideale per applicazioni dinamiche.
Minima Manutenzione: Richiedono una manutenzione minima rispetto agli accumulatori a pistone, poiché non hanno parti mobili complesse. La verifica periodica della precarica di azoto è comunque raccomandata.
Installazione Flessibile: Possono essere installati in diverse posizioni, sia verticalmente che orizzontalmente.
Smorzamento delle Pulsazioni: Efficaci nello smorzare le pulsazioni e i picchi di pressione nei sistemi idraulici, riducendo il rumore e l'usura dei componenti.

Applicazioni degli Accumulatori a Membrana

Gli accumulatori a membrana trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

Macchine Movimento Terra: Utilizzati per fornire potenza supplementare agli attuatori idraulici, migliorare l'efficienza del sistema frenante e smorzare le vibrazioni.
Macchine Utensili: Impiegati per compensare le variazioni di pressione, fornire energia di emergenza in caso di interruzione di corrente e migliorare la precisione dei movimenti.
Presse Idrauliche: Utilizzati per immagazzinare energia e rilasciarla rapidamente durante il ciclo di pressatura, aumentando la produttività.
Sistemi di Frenatura Idraulici: Forniscono una riserva di energia per il sistema frenante in caso di guasto alla pompa principale, garantendo la sicurezza.
Sistemi di Sospensione Idraulici: Contribuiscono a migliorare il comfort di guida e la stabilità del veicolo, smorzando le vibrazioni e compensando le variazioni di carico.
Sistemi Idraulici Industriali: Utilizzati per stabilizzare la pressione, compensare le perdite di carico e fornire energia di backup.
Turbine Eoliche: Utilizzati nei sistemi di pitch control delle pale per regolare l'angolo di attacco e ottimizzare la produzione di energia.
Sistemi di Riscaldamento e Raffreddamento: Utilizzati per compensare le variazioni di volume del fluido dovute alle variazioni di temperatura, mantenendo la pressione costante.
Sistemi di Irrigazione: Utilizzati per fornire un flusso costante di acqua, anche in presenza di fluttuazioni nella pressione di alimentazione.

Considerazioni Progettuali e di Selezione

La scelta dell'accumulatore a membrana appropriato richiede un'attenta valutazione dei seguenti fattori:

Pressione di Esercizio: La pressione massima a cui l'accumulatore sarà sottoposto.
Volume Richiesto: Il volume di fluido idraulico necessario per soddisfare i requisiti dell'applicazione.
Tipo di Fluido Idraulico: La compatibilità del fluido con il materiale della membrana.
Temperatura di Esercizio: La temperatura ambiente e la temperatura del fluido.
Frequenza dei Cicli: Il numero di cicli di carica e scarica al minuto.
Ambiente di Lavoro: La presenza di agenti corrosivi o condizioni estreme.
Precarica di Azoto: La corretta precarica è essenziale per un funzionamento efficiente e per la durata della membrana.

Un'errata selezione dell'accumulatore può portare a prestazioni insoddisfacenti, guasti prematuri e potenziali pericoli per la sicurezza. È consigliabile consultare un esperto per determinare l'accumulatore più adatto alle proprie esigenze.

Manutenzione e Risoluzione dei Problemi

La manutenzione degli accumulatori a membrana è relativamente semplice, ma è importante eseguire controlli periodici per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente:

Verifica della Precarica di Azoto: Controllare periodicamente la precarica e regolarla se necessario.

Manutenzione e Riparazione di Accumulatori di Pressione

Il funzionamento sicuro e affidabile dei sistemi di accumulatori a pressione dipende da una manutenzione regolare, che comprende controlli del livello di riempimento e della pressione della carica di gas. La manutenzione e la riparazione degli accumulatori a pressione richiedono conoscenze specifiche. Pertanto, solo le persone ufficialmente autorizzate per le attrezzature a pressione, in conformità alla Direttiva europea sulle attrezzature a pressione e alla Legge tedesca sulla salute e la sicurezza industriale, possono eseguire questo lavoro.

Servizi e Prodotti per la Manutenzione degli Accumulatori Idraulici

Si consiglia di tenere sempre in loco un accumulatore idraulico identico come ricambio. In questo modo si possono evitare lunghe soste. Nel negozio online di HANSA-FLEX è disponibile un'ampia scelta di accumulatori di pressione. Altri accumulatori possono essere su

Rapido Ritorno al Funzionamento

Gli esperti di fluidi sono qualificati come persone ufficialmente autorizzate per le attrezzature a pressione. Sono in grado di assistervi in tutte le operazioni di sostituzione di vesciche, membrane e guarnizioni difettose.

Supporto nella Preparazione delle Valutazioni dei Rischi

Sostituzione e riparazione di accumulatori di pressione difettosi
Riempimento con azoto
Controllo della pressione del gas e della valvola dell'olio sulla base
Individuazione dei guasti dopo un guasto improvviso

Kit di Riparazione per Accumulatori a Vescica

Il negozio online di HANSA-FLEX offre una selezione di kit di riparazione per il ripristino degli accumulatori a vescica.

Vescica di ricambio, valvola del gas con tappo protettivo e kit di guarnizioni
Per vesciche NBR standard
Comprese le istruzioni per la riparazione

I Team di Assistenza di HANSA-FLEX Offrono Tutti Questi Vantaggi

Con HANSA-FLEX, gli esperti leader nella tecnologia dei fluidi, avete sempre un partner esperto al vostro fianco.

Consulenza per la selezione e la progettazione di accumulatori di pressione
Vendita di accumulatori a pressione, accessori e kit di riparazione
Installazione di accumulatori di pressione
Ispezione di accumulatori idraulici da parte di persone ufficialmente autorizzate
Formazione e seminari sulla manutenzione e il funzionamento degli accumulatori di pressione

Cosa Considerare Quando Si Sostituiscono Gli Accumulatori Idraulici

Persona autorizzata
Sostituzione
Cambio di sede
Apparecchiature in magazzino
Altri suggerimenti

Esecuzione del Lavoro

La manutenzione e l’ispezione degli accumulatori a pressione devono essere eseguite da una persona ufficialmente autorizzata in conformità alla legge tedesca sulla salute e la sicurezza industriale. Una persona ufficialmente autorizzata possiede le conoscenze specialistiche necessarie per la manutenzione e l’ispezione di materiale operativo come le attrezzature a pressione. Queste conoscenze derivano dall’istruzione, dalla formazione e dall’esperienza professionale della persona. Una persona ufficialmente autorizzata deve inoltre aver superato il relativo esame al termine della formazione. La sua funzione all’interno dell’azienda diventa effettiva solo dopo la nomina a persona ufficialmente autorizzata da parte del responsabile tecnico o operativo. Se ci chiedete di eseguire la manutenzione delle vostre attrezzature, potete contare sul fatto che tutti i lavori eseguiti da HANSA-FLEX sugli accumulatori idraulici sono stati eseguiti da persone ufficialmente autorizzate per le attrezzature a pressione.

Sostituzione con un Accumulatore di Pressione Identico

La sostituzione di un accumulatore idraulico su una macchina o un impianto con un accumulatore di pressione identico non richiede una nuova approvazione. Tuttavia, la sostituzione deve essere registrata nella documentazione di fabbrica. Il tempo necessario per la prima ispezione ricorrente inizia dal momento in cui il nuovo accumulatore idraulico viene messo in uso e prosegue agli intervalli specificati. Anche la sostituzione della guarnizione, eseguita correttamente, non costituisce una modifica dell’accumulatore idraulico rilevante ai fini della sicurezza.

Stoccaggio di Accumulatori Idraulici

Avere a portata di mano un ricambio adeguato è sempre una buona idea. Questo vale anche per gli accumulatori di pressione.

I Nostri Esperti Consigliano

Quando si esegue la manutenzione dell’accumulatore di pressione, è necessario assicurarsi che l’accumulatore idraulico venga sempre restituito dopo la manutenzione presso il produttore o il centro di assistenza. In questo modo, in caso di guasto dell’accumulatore di pressione attualmente installato, è possibile disporre di un ricambio esatto. HANSA-FLEX esegue la riparazione direttamente per voi in loco. Questo vi fa risparmiare tempo e costi di spedizione. Qualsiasi intervento sugli accumulatori di pressione deve essere conforme ai requisiti della sezione 14 (5) della legge tedesca sulla salute e la sicurezza industriale (BetrSichV). Inoltre, dopo una riparazione come la sostituzione di una vescica, di un diaframma o di una guarnizione, è necessario che venga effettuata un’ispezione periodica da parte di personale specializzato.

Una vescica difettosa indica che la pressione del gas nel sistema oleodinamico era eccessiva o insufficiente. Gli specialisti HANSA-FLEX sono sempre lieti di fornirvi la loro consulenza.

"Il rapporto tra la pressione di esercizio del sistema e la pressione di carica del gas nell'accumulatore deve essere compreso nell'intervallo specificato dal produttore. Una differenza di pressione troppo elevata o forti fluttuazioni di pressione possono causare il danneggiamento della membrana o della vescica."

In collaborazione con l'International Hydraulics Academy (IHA), HANSA-FLEX organizza seminari per installatori e manutentori di accumulatori di pressione.

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