Motore Diesel e Pompa Idraulica: Funzionamento e Applicazioni
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. In questo contesto, il binomio motore a scoppio e pompa idraulica rappresenta una soluzione versatile ed efficiente per diverse applicazioni, dall'agricoltura all'edilizia, passando per l'industria.
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
Le pompe idrauliche si suddividono principalmente in volumetriche e centrifughe. Esaminiamo le loro caratteristiche principali:
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. 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.
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 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
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 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.
Pompe Sommerse
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.
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 dei tubi 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.
- 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
La manutenzione e i test dei tubi oleodinamici sono fondamentali per garantirne l'efficienza e la sicurezza. Attraverso un banco di collaudo, è possibile eseguire 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 idraulici 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.
Pompe Oleodinamiche con Motore a Scoppio
La pompa idraulica, sia manuale che per trattore, è un dispositivo meccanico utilizzato per convertire l'energia meccanica in energia idraulica. Le pompe idrauliche per trattore, al contrario, sono montate su un trattore e azionate da un motore alimentato a combustibile. Entrambi i tipi di pompe idrauliche sono progettati per trasferire l'olio attraverso i tubi in modo da generare pressione e spingere una forza esercitata su un dispositivo.
Le pompe idrauliche manuali sono più adatte per applicazioni che richiedono una pressione moderata, come il sollevamento di oggetti pesanti o la movimentazione di liquidi. Le pompe idrauliche per trattore, d'altra parte, sono più adatte per applicazioni che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti. La pompa idraulica a seconda che essa sia manuale o per trattore è un dispositivo necessario per agevolare al meglio il lavoro di pompaggio utile nel settore agricolo.
È importante utilizzare questi strumenti con cautela per evitare danni a noi stessi e alle cose che ci circondano. Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo delle pompe idrauliche è che consentono di eseguire lavori che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti. Le pompe manuali sono anche più economiche rispetto a quelle alimentate a combustibile, e possono essere utilizzate in una varietà di applicazioni per lavori meno pesanti.
Inoltre, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più affidabili rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali, poiché utilizzano una tecnologia più avanzata. Inoltre, sono più facili da installare e richiedono una minore manutenzione rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali. Infine, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più sicure da utilizzare rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali.
Guida all'Acquisto: Fattori da Considerare
L'acquisto di un sistema motore a scoppio con pompa idraulica richiede un'attenta valutazione di diversi fattori:
- Potenza del motore: Deve essere adeguata alle esigenze della pompa e dell'applicazione.
- Tipo di pompa: Scegliere la pompa più adatta in base alla pressione, alla portata e al tipo di fluido idraulico utilizzato.
- Qualità dei componenti: Optare per componenti di alta qualità per garantire affidabilità e durata nel tempo.
- Facilità di manutenzione: Verificare che il sistema sia facilmente accessibile per la manutenzione ordinaria.
- Disponibilità di ricambi: Assicurarsi che i ricambi siano facilmente reperibili in caso di necessità.
- Assistenza tecnica: Valutare la disponibilità di un servizio di assistenza tecnica qualificato.
- Costo: Confrontare i prezzi di diversi modelli e marche, tenendo conto del rapporto qualità/prezzo.
È consigliabile consultare un esperto per valutare le proprie esigenze specifiche e scegliere il sistema più adatto.
Manutenzione: Preservare l'Efficienza e la Durata
Una corretta manutenzione è fondamentale per garantire il corretto funzionamento e prolungare la durata del sistema. Le principali operazioni di manutenzione includono:
- Controllo del livello dell'olio idraulico: Mantenere il livello corretto e rabboccare se necessario.
- Sostituzione dell'olio idraulico: Sostituire l'olio secondo le indicazioni del produttore, utilizzando un olio di qualità adeguata.
- Pulizia o sostituzione dei filtri: Pulire o sostituire i filtri dell'olio regolarmente per prevenire l'accumulo di impurità.
- Controllo delle tubazioni e dei raccordi: Verificare che non ci siano perdite o danni.
- Controllo del motore a scoppio: Eseguire la manutenzione ordinaria del motore (controllo del livello dell'olio, pulizia del filtro dell'aria, sostituzione della candela, ecc.).
- Controllo della pompa idraulica: Verificare che non ci siano rumori anomali o vibrazioni eccessive.
Seguire scrupolosamente le istruzioni del produttore per la manutenzione specifica del motore e della pompa. Una manutenzione preventiva regolare può evitare costosi guasti e prolungare la vita utile del sistema.
Considerazioni sulla Sicurezza
L'utilizzo di un sistema motore a scoppio con pompa idraulica richiede il rispetto di alcune precauzioni di sicurezza fondamentali:
- Leggere attentamente il manuale di istruzioni.
- Indossare dispositivi di protezione individuale.
- Lavorare in un'area ben ventilata.
- Mantenere l'area di lavoro pulita e ordinata.
- Non superare i limiti di pressione e portata.
- Eseguire la manutenzione regolarmente.
- Non tentare riparazioni complesse senza le competenze necessarie.
- Scollegare il motore prima di eseguire interventi di manutenzione.
Esempio di Pompe Oleodinamiche con Motore a Scoppio
Un esempio di pompe oleodinamiche con motore a scoppio è la serie ZG, caratterizzata da:
- Capacità serbatoio: 10 - 20 - 40 litri
- Portata alla pressione: 1,64 - 3,3 l/min
- Potenza del motore: 4,1 - 4,8 - 9,7 kW
- Pressione massima: 700 bar
Queste pompe sono ad alta efficienza, alta portata ed elevata pressione del by-pass del primo stadio. Il funzionamento a due velocità riduce il tempo del ciclo ed aumenta la produttività. Le valvole limitatrici di pressione sono regolabili dall’utente e integrate nelle valvole manuali. Sono dotate di bocche di collegamento 3/8” NPTF.
La serie ZG6, in particolare, è dotata di un motore a benzina di facile manutenzione da 9,7 kW a 4 tempi con avviamento elettrico, olio sotto pressione e presa elettrica da 12 Volt per gli accessori. Presenta inoltre scambiatori di calore doppi ad aria forzata che stabilizzano la temperatura dell’olio idraulico e un carrello mobile robusto con maniglie richiudibili.
| Caratteristica | Valore |
|---|---|
| Capacità serbatoio | 10 - 20 - 40 litri |
| Portata alla pressione | 1,64 - 3,3 l/min |
| Potenza del motore | 4,1 - 4,8 - 9,7 kW |
| Pressione massima | 700 bar |