Tubo Aspirazione Olio Idraulico: Caratteristiche e Applicazioni
L'oleodinamica è la scienza che studia il trasferimento di energia utilizzando un vettore energetico, di solito olio idraulico. Grazie alla pressione indotta all’interno del circuito idraulico tramite canali particolari chiamati tubi oleodinamici, avviene la movimentazione di un attuatore attraverso l’incomprimibilità del liquido, che trasmette in modo efficiente il moto al sistema meccanico.
Questo settore sta vivendo una forte espansione poiché permette di fruire di potenze elevate con componenti relativamente leggere e di grandezza minore rispetto ad altre tecnologie.
Struttura del Tubo Oleodinamico
In linea generale, un tubo oleodinamico è formato da tre strati:
- Tubo: La sua funzione è di convogliare il fluido idraulico, e la maggior parte dei tubi idraulici è realizzato in gomma sintetica. La tipologia di gomma utilizzata in fase di produzione è il parametro che influenza la sua qualità; inoltre deve essere progettato per essere flessibile e abbastanza forte da trasmettere il vettore energetico.
- Rinforzo: Rende tenace la struttura e mantiene la pressione. Anch’esso può essere progettato con diversi strati, ed è realizzato in filo di acciaio di trazione, acciaio inossidabile ma anche con altri materiali.
- Copertura: Il suo compito è proteggere il livello inferiore da agenti deterioranti come corrosione e abrasione nonché per garantire che il tubo idraulico possa essere esposto a una temperatura elevata per lunghi periodi. Può avere delle scanalature, per aggiungere l’attrito alle sue caratteristiche fisiche per aumentare il livello di protezione.
Tipologie di Tubi Oleodinamici
Esistono varie specifiche di tubi idraulici, sia appartenenti allo standard SAE100R, sia all’EN. Tuttavia le opzioni principali di scelta sono tre: gomma con fili metallici, termoplastica con rinforzo tessile, o Teflon con treccia in acciaio inossidabile.
Utilizzando il metodo di rinforzo come metro di classificazione, i tubi idraulici si possono suddividere in:
- A spirale: Sono costituiti da un rinforzo a spirale per incrementare la resistenza e la loro destinazione d’uso è rappresentata dai progetti idraulici ad alta pressione; la flessibilità è utile in progetti dove è richiesta questa proprietà, come in presenza di angoli stretti, angoli acuti e spazi ridotti.
- Intrecciati: Se il rinforzo è realizzato in filo di acciaio inossidabile, resistono a una pressione fino a 7000 psi, mentre se è in treccia tessile, lavorano bene fino a una pressione inferiore a 1000 psi.
- Elicoidali: Prendono il nome dal tipo di avvolgimento in filo d’acciaio che lo compongono e che lo rendono capace di non collassare a prescindere dalla situazione di utilizzo.
Inoltre, se si considera il numero degli strati costituenti il rinforzo, si avranno le seguenti specifiche:
- Uno strato: SAE 100R5, SAE 100R6, SAE 100R1AT / DIN EN857 1SC, DIN EN853 1SN
- Due strati: SAE 100R3, SAE 100R16, DIN EN853 2SN, DIN EN857 2SC
- Quattro strati: SAE 100R9, SAE 100R12, EN853 4SH, EN853 4SP
- Sei strati: SAE 100R13, SAE 100R15
Maggiore è il numero di strati della struttura, più elevata è la pressione alla quale i tubi possono lavorare.
Se si tiene presente il materiale con il quale sono prodotti, si avranno tubi in:
- Termoplastico: È costituita da un tubo di nylon, rinforzo in fibra sintetica e una copertura in poliuretano. Il tubo termoplastico trova la sua più frequente applicazione nell’idraulica generale, nei carrelli elevatori, nella movimentazione dei materiali e nei sistemi elettrici a sviluppo locale. Può gestire le medesime pressioni dei tubi a 1 e 2 fili, ed essere utilizzato in sostituzione del tubo in gomma con rinforzo del filo, quando questo non riesce a funzionare. La copertura in poliuretano ha elevata resistenza all’abrasione creata dalle pulegge che equipaggiano i carrelli elevatori. In quanto non conduttore di elettricità è ideale per alimentare gli attuatori idraulici di strumenti che devono essere usati in presenza di tale forma di energia, ad esempio un sollevatore per la riparazione di linee elettriche.
- Teflon o PTFE: Realizzato con un tubo in teflon e rinforzo con treccia in acciaio inossidabile, non ha necessità di una copertura poiché la treccia non si corrode in condizioni di posa in opera standard. Viene utilizzato in applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione, compatibilità chimica e alta temperatura, fino a 232 gradi Celsius. Possono esser anche rinforzati con acciaio, offrendo quasi gli stessi vantaggi della gomma rinforzata, anche se sono meno flessibili; ma resistono a sollecitazioni più ampie, collegate ai vari tipi di ambienti. Se sono presenti acqua salata, sostanze chimiche o altre sostanze potenzialmente corrosive, il teflon è la scelta migliore ed è anche adatto per lavori in spazi limitati e chiusi, poiché non rilascia fumi. Quando si opta per questo tipo di tubo, occorre prestare particolare attenzione alle dimensioni e al raggio di piegatura.
I tubi oleodinamici possono essere corrugati e articolati, progettati in particolare per flettersi ove necessario, senza influire sull’integrità e sulla longevità del tubo. Inoltre, se si usano per per liquidi a temperature estreme o a una temperatura specifica, il tubo scelto deve essere in grado di operare all’interno di queste linee guida e soddisfare tutte le condizioni richieste dalle specifiche esigenze. La scelta del condotto dovrà essere effettuata allineando la sua tipologia e materiale costitutivo con le apparecchiature di cui dovrà assicurare il ciclo produttivo, oltre a garantire la sicurezza degli operatori a esse connessi.
Altri Utilizzi dei Tubi Oleodinamici
La lista dei sistemi meccanici in cui i tubi oleodinamici espletano la loro funzione è molto vasta, visto il rapporto qualità/prezzo in relazione alla loro durata e posa in opera. Alcune delle loro applicazioni più particolari sono:
- Linea di ritorno: È un condotto idraulico in grado di gestire l’aspirazione e riporta il fluido idraulico all’inizio del sistema. Questa tipologia è di solito un tubo di gomma con copertura con treccia tessile per la pressione e un filo elicoidale per l’aspirazione.
- Per autocarri: Appartiene a una categoria speciale all’interno dei tubi oleodinamici. La normativa SAE 100R5 li prevede con una copertura in tessuto, flessibili a uno strato di rinforzo e utilizzati per molti sistemi negli autoveicoli.
Manutenzione e Sicurezza
L’assemblaggio di tubazioni flessibili per bassa ed alta pressione richiede attenzione non solo per fornire una lunga durata alla raccordatura stessa, ma anche per prevenire guasti potenzialmente pericolosi. La rottura o sfilamento di una tubazione flessibile danneggiata, usurata o installata in modo errato, può provocare seri infortuni anche mortali oltre che danni alle cose.
Gli utilizzatori devono rispettare un buon programma di manutenzione dell’impianto evitando così costosi fermi macchina, fissando programmi di ispezione, collaudo o sostituzione prima che si verifichino guasti; occorre tenere in considerazione fattori quali applicazioni pesanti, frequenza d’uso delle apparecchiature oltre che le prestazioni del circuito. È buona pratica documentare in modo appropriato tutte le operazioni di manutenzione, ispezione e collaudo.
L’ispezione, il collaudo e la manutenzione delle tubazioni flessibili raccordate devono essere riservate a personale adeguatamente addestrato e il cui addestramento venga aggiornato regolarmente. L’utilizzatore deve rispettare con cura le precauzioni elencate di seguito oltre a seguire strettamente le raccomandazioni per la scelta di tubi e raccordi.
Occorre inoltre fare attenzione a non scendere al di sotto del raggio di curvatura minimo indicato per ogni dimensione e tipo di tubo. La massima pressione e temperatura di servizio non deve superare quella indicata. Vanno seguite attentamente le istruzioni per il montaggio di raccordi sui vari tubi in modo da assicurare prestazioni sicure al circuito nel suo complesso.
Seguendo le raccomandazioni sul montaggio e sull’installazione delle tubazioni raccordate si otterranno una maggior sicurezza ed una più lunga durata d’esercizio per qualsiasi tipo di tubo. Il fluido sotto pressione è potenzialmente pericoloso!
Un fluido fortemente pressurizzato che fuoriesca da un piccolo foro può essere quasi invisibile ma esercitare ugualmente una forza estrema in grado di penetrare sotto la pelle o altri tessuti corporei provocando eventuali gravi infortuni. I fluidi o i prodotti chimici molto caldi possono provocare gravi ustioni. I fluidi pressurizzati, se rilasciati in modo incontrollato, possono avere una tremenda forza esplosiva.
Quando si lavora nei pressi di una qualsiasi tubazione flessibile in pressione, interporre sempre tra la persona e la tubazione una protezione o, in alternativa, togliere la pressione. Indossare occhiali di sicurezza. Non utilizzare le mani per controllare eventuali perdite. Non toccare un tubo flessibile in pressione con nessuna parte del corpo.
Eventuali infiltrazioni di un fluido sotto la pelle costituiscono una grave emergenza, anche se non si avverte alcun dolore. Rivolgersi immediatamente all’assistenza medica. Il mancato rispetto di tale precauzione potrebbe provocare la perdita della parte del corpo ferita o, addirittura, la morte. Restare al di fuori delle aree pericolose quando si eseguono collaudi di tubazioni flessibili sotto pressione.
La tubazione flessibile (così come l’assieme raccordato), ha una durata limitata secondo le condizioni d’esercizio nelle quali è impiegata. Sottoporre una tubazione flessibile (o l’assieme raccordato) a condizioni più gravose dei limiti consigliati riduce in modo determinante la durata d’esercizio.
Dopo aver determinato la pressione necessaria per un dato circuito, si deve eseguire la scelta del tubo in modo tale che la pressione massima d’esercizio raccomandata e specifica per un dato tubo, sia pari o superiore alla pressione massima del circuito. L’utilizzo continuativo alle massime temperature insieme alle massime pressioni va sempre evitato.
L’utilizzo continuativo alla temperatura massima nominale o in prossimità della stessa provoca il deterioramento delle proprietà fisiche del sottostrato e della copertura nella maggior parte del tubo. Tale deterioramento ridurrà la durata del tubo. Picchi di pressione che superino la massima pressione d’esercizio (impostazione della valvola di sicurezza della pressione) influiscono sulla durata d’esercizio dei componenti di un sistema, ivi compreso il tubo raccordato e vanno quindi necessariamente tenuti in considerazione.
Accertarsi che la temperatura di servizio del fluido da trasportare e la temperatura ambientale non superino i limiti del tubo. La scelta del tubo deve rispettare la compatibilità del sottostrato, del rivestimento, del rinforzo e dei raccordi Alcuni fluidi resistenti al fuoco necessitano dello stesso tubo impiegato per olio minerale.
Va curata in modo particolare la scelta del percorso in modo da minimizzare i problemi connessi. Fissare, proteggere o guidare il tubo utilizzando, se necessario, appositi morsetti in modo da minimizzare il rischio di danni dovuti a flessione eccessiva, colpi di frusta o semplice contatto con altre parti in movimento o comunque abrasive.
Assicurarsi che il tubo ed i raccordi siano compatibili con l’ambiente al quale sono esposti e al tempo stesso protetti dai suoi effetti. Forze esterne possono ridurre in modo significativo la durata del tubo. I carichi meccanici da tenere in considerazione comprendono eccessiva flessione, torsione, attorcigliamento, carichi longitudinali o trasversali raggi di curvatura e vibrazioni.
L’uso di raccordi o adattatori girevoli può rendersi necessario per garantire che non venga esercitata sul tubo alcuna torsione. Anche se un tubo è progettato con un’opportuna resistenza all’abrasione, occorre proteggere il tubo dall’eccessiva abrasione che può dar luogo ad erosione, strappi e tagli dello strato di copertura.
Le persone preposte alla preparazione di un tubo raccordato devono essere ben addestrate sull’uso adeguato delle attrezzature e dei materiali. Seguire le istruzioni del produttore. Raccordi montati correttamente sono di vitale importanza per l’integrità di un tubo raccordato. Il passaggio del fluido nel tubo ad alta velocità può creare elettricità statica con conseguente scarico della stessa. Ciò può provocare scintille che possono perforare il tubo.
L’installazione di un tubo con un raggio di curvatura inferiore al minimo indicato può ridurre notevolmente la durata del tubo. In molte applicazioni può rendersi necessario contenere, proteggere o guidare il tubo per impedire che si danneggi a causa di eccessiva flessione, picchi di pressione e contatto con altri componenti meccanici.
I tubi ed i raccordi sono progettati pensando soprattutto alle forze interne dei fluidi condotti. Anche con una giusta scelta ed una corretta installazione, la durata del tubo può essere seriamente ridotta in mancanza di un programma di manutenzione regolare. La frequenza degli interventi va determinata in base alla criticità dell’applicazione ed al potenziale di rischio.
Ognuna delle seguenti condizioni richiede l’immediata messa fuori servizio e la sostituzione dei componenti del circuito:
- Copertura danneggiata, tagliata o abrasa (rinforzo esposto).
- Tubo duro, rigido, crepato o bruciacchiato.
- Raccordi crepati, danneggiati o corrosi.
- Perdite sui raccordi o sul tubo.
- Tubo attorcigliato, spaccato, schiacciato o in torsione.
La scelta dei componenti va effettuata in modo da garantire una portata del fluido regolare, diminuire le di cadute di pressione evitando una eccessiva velocità e turbolenza del fluido convogliato. Per una prolungata durata in servizio dell’assemblato è necessario scegliere opportunamente il tipo di connessioni da utilizzare seguendo le indicazioni fornite dal costruttore per ogni tipologia di tubo per il corretto accoppiamento (boccola + inserto) con le relative indicazioni di serraggio.
La SAE J1273 indica chiaramente che i componenti di due produttori diversi non sono solitamente compatibili tra di loro. La fuoriuscita di un tubo in pressione dalla sua estremità può causare il rilascio ad alta velocità del raccordo terminale e/o pericolosi e improvvisi colpi e vibrazioni del tubo.
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