Divaricatore Idraulico Manuale: Funzionamento e Applicazioni

L'industria moderna si basa su un film d'olio, non più spesso di 10 micron. L’olio, oltre che lubrificare, viene utilizzato per trasferire energia e quindi muovere cilindri, motori, ruote, interagendo con tutte le parti di un circuito.

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.

Principio di Pascal e Pompe Volumetriche

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. Le 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.

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. In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni.

La ruota dentata primaria ruota nel senso indicato dalla freccia, trascinando la ruota dentata secondaria, 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. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi e gli organi di tenuta, le ralle.

Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi, i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi. 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 Accumulatori

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 diviso i componenti accessori in due gruppi: quelli dedicati alla regolazione del regime di flusso e quelli dedicati al collegamento delle varie parti del circuito. In questo articolo inizieremo col trattare i componenti accessori “di regolazione”, ad eccezione dei filtri che, avendo un’importanza fondamentale ed una diversificazione particolarmente complessa saranno trattati in forma specifica.

Si trovano installati su tutti i circuiti, oleodinamici ma non solo, 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). 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.).

Rimanendo nell’oleodinamica, sempre a titolo esemplificativo e non esaustivo, 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). 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.

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. Tipicamente, “punte” di fabbisogno di energia oppure il caso di dispositivi di emergenza che debbano comunque intervenire in caso di blocco dei componenti operatori veri e propri (es. Valvole di intercettazione ad azionamento oleodinamico) oppure l’impiego di accumulatori a scarica comandata preposti a fornire un surplus di energia in fase di avviamento e messa a regime di impianti complessi.

Gestione Termica dell'Olio e Serbatoi

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. Alla dissipazione in calore corrispondono diminuzione di energia: potenziale, di velocità o di pressione; l’energia corrispondente rimane nel sistema ma non è utilizzabile.

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.

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. In caso di perdite d’olio, l’acqua di raffreddamento potrebbe risultarne contaminata: pertanto è obbligatorio usare circuiti chiusi.

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. Scambio termico: raffreddamento a regime e/o riscaldo in avviamento (climi freddi, viscosità elevata), in “affiancamento” agli scambiatori veri e propri.

I serbatoi svolgono diverse funzioni, tra cui: 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.

Filtrazione, Analisi dell'Olio e Manutenibilità

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. La manutenibilità (e non solo in questo caso!) si persegue soprattutto in fase di progetto e viene perfezionata eventualmente come manutenzione migliorativa.

Divaricatori Idraulici: Funzionamento e Applicazioni Specifiche

Grazie ai martinetti ad espansione idraulici (o divaricatori) è possibile effettuare la demolizione del calcestruzzo senza l'impiego di acqua, senza emettere rumori, senza produrre polvere e senza creare vibrazioni. L'impiego di questa macchina è ideale per la demolizione ad esempio dei basamenti delle gru, dei plinti, delle rocce negli scavi di fondamenta, ecc...

Sul blocco da demolire vanno eseguiti fori Ø 200 mm che consentono l'inserimento al suo interno del martinetto (o divaricatore) idraulico. Quest'ultimo è collegato tramite dei tubi ad altissima pressione ad una centralina idraulica che lo azionerà. La messa in funzione della centralina azionerà l'uscita dei due pistoni del martinetto che con l'aiuto di una o due piastre metalliche inserite nel foro tra il divaricatore e il materiale, causerà, con la spinta, la rottura del materiale. La piastra di compressione serve a distribuire uniformemente la forza, salvaguardanto l'integrità dei pistoni.

I pistoni idraulici spingeranno con una forza massima pari a 250 tonnellate e sarà sufficiente a spaccare il calcestruzzo e portare al totale stiramento o rottura dell'armatura presente nel calcestruzzo.

Esempi di Divaricatori Idraulici sul Mercato

LUKAS SP 778 e³: Forze enormi, ampia corsa del divaricatore e grande aderenza.
LUKAS SP 777 e³ CONNECT: Forze enormi, diffusione espansiva e grande presa.
LUKAS SP 555 e³ CONNECT: Capolavoro: classe media con un sacco di potere e piatti di spremitura integrati.
LUKAS SP 333 e³ CONNECT: Classe compatta con potenza e impugnatura speciale.

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