Oleodinamica: cos’è e come funziona
principi, componenti e applicazioni, spiegati dall’officina

L’oleodinamica è la tecnica che trasmette e controlla la potenza attraverso un olio in pressione. Il nome dice già il significato: oleo, olio, e dinamica, movimento e forze. Una pompa trasforma l’energia meccanica di un motore in energia idraulica; valvole e tubazioni la portano dove serve; un cilindro o un motore oleodinamico la riconvertono in forza o in coppia. È la tecnologia che solleva il braccio di un escavatore, chiude una pressa da centinaia di tonnellate, governa il timone di una nave e apre la paratoia di una diga.

Il principio: perché un liquido trasmette forza

Alla base c’è il principio di Pascal: la pressione esercitata su un fluido chiuso si trasmette in modo uguale in ogni punto del fluido. L’olio, a differenza dell’aria, è praticamente incomprimibile, quindi ogni bar di pressione generato dalla pompa arriva all’attuatore senza essere “assorbito” dal fluido.

La forza che ne risulta è il prodotto della pressione per la superficie su cui agisce. Un esempio concreto: un cilindro con pistone da 100 mm di diametro ha una superficie di circa 78,5 cm². Alimentato a 200 bar, spinge con una forza di circa 157.000 newton, cioè circa 16 tonnellate, con un componente che sta in una mano. È questa densità di forza a rendere l’oleodinamica insostituibile dove servono carichi elevati in spazi ridotti.

Oleodinamica, idraulica e pneumatica: le differenze

• Idraulica: è il termine generale per la tecnica dei fluidi in movimento. Nel linguaggio industriale italiano idraulico e oleodinamico si usano spesso come sinonimi: una centralina idraulica e una centralina oleodinamica sono la stessa cosa.
• Oleodinamica: è l’idraulica che usa olio come fluido, con pressioni di esercizio tipiche fra 100 e 350 bar sugli impianti industriali e sulle macchine mobili. L’olio trasmette la potenza e allo stesso tempo lubrifica e raffredda i componenti.
• Pneumatica: usa aria compressa, normalmente fra 6 e 10 bar. L’aria è comprimibile: la pneumatica è pulita, veloce ed economica, ma sviluppa forze molto minori e posiziona con meno rigidità. Dove servono forza, precisione sotto carico o mantenimento della posizione, si passa all’oleodinamica.

Come funziona un impianto oleodinamico

Ogni impianto oleodinamico esegue una doppia trasformazione di energia: da meccanica a idraulica, e di nuovo da idraulica a meccanica. Il percorso è sempre lo stesso:

• Motore primo: elettrico o endotermico, trascina la pompa
• Pompa: aspira l’olio dal serbatoio e lo invia nel circuito, generando la portata
• Valvole: regolano pressione, portata e direzione del flusso
• Attuatori: cilindri e motori oleodinamici, che trasformano l’energia del fluido in forza o in coppia
• Ritorno: l’olio torna al serbatoio passando dai filtri e, se previsto, dallo scambiatore di calore

Un concetto che in officina chiariamo spesso: la pompa genera portata, non pressione. La pressione nasce dalla resistenza che l’olio incontra, cioè dal carico da muovere. Una pompa che scarica liberamente in serbatoio lavora quasi a pressione zero; la stessa pompa che spinge un cilindro sotto carico arriva fino alla taratura della valvola limitatrice. Per questo, davanti a un impianto che “non ha pressione”, la pompa è solo uno dei sospettati: spesso la causa è una valvola che scarica o un trafilamento interno.

I componenti di un circuito oleodinamico

• Pompe: a ingranaggi, a palette o a pistoni assiali e radiali; a cilindrata fissa o variabile, quando la portata deve adattarsi alla richiesta del carico
• Attuatori lineari: i cilindri oleodinamici, a semplice o doppio effetto
• Attuatori rotativi: i motori oleodinamici: a ingranaggi, orbitali, a pistoni assiali e a pistoni radiali, fino ai motori a bassa velocità e coppia elevata usati su argani e mulini
• Valvole: di pressione (limitatrici, riduttrici, di sequenza), di portata, direzionali e distributori, fino alle valvole proporzionali e servovalvole per il controllo elettronico di precisione
• Serbatoio: contiene l’olio, lo lascia decantare, separa l’aria e contribuisce a smaltire il calore
• Filtri, accumulatori e scambiatori: mantengono pulito l’olio, immagazzinano energia e assorbono i picchi di pressione, controllano la temperatura (filtrazione e condizionamento del fluido)
• Tubazioni, raccordi e strumentazione: collegano i componenti e permettono di misurare pressione, temperatura e livello

Quando motore, pompa, serbatoio, filtri e valvole principali sono riuniti in un unico gruppo si parla di centralina oleodinamica: è il cuore dell’impianto, mentre gli attuatori stanno sulla macchina.

Lo schema di un impianto oleodinamico

Gli impianti si progettano e si documentano con uno schema oleodinamico che usa i simboli grafici unificati della norma ISO 1219: ogni componente ha il suo simbolo, e chi conosce la simbologia legge il funzionamento del circuito senza vedere la macchina.

Il circuito più semplice, quello che si studia per primo, comprende una pompa che aspira dal serbatoio, una valvola limitatrice di pressione che protegge il circuito dal sovraccarico, un distributore a tre posizioni che comanda l’uscita, il rientro e l’arresto di un cilindro a doppio effetto, e un filtro sulla linea di ritorno. Gli impianti reali aggiungono regolazione della velocità, controllo dei carichi sospesi, più utenze contemporanee e, sempre più spesso, controllo elettronico. Lo schema resta però il primo documento da chiedere quando si interviene su un impianto: senza, ogni diagnosi è più lenta.

Il fluido: l’olio idraulico

L’olio non è solo il mezzo che trasmette la potenza. Lubrifica le superfici in movimento, porta via il calore, protegge dalla corrosione e mantiene la tenuta fra parti accoppiate con giochi di pochi micron. La sua scelta parte dalla viscosità, indicata dalla classe ISO VG (32, 46 e 68 sono le più diffuse), in funzione delle temperature di lavoro e dei componenti installati.

La sua condizione decide la vita dell’impianto. La contaminazione da particelle, acqua e aria è la causa più frequente di usura e di guasto dei componenti oleodinamici: per questo la pulizia dell’olio si misura con una classe codificata (ISO 4406) e si mantiene con una filtrazione adeguata, non a vista.

Dove si usa l’oleodinamica: le applicazioni

• Industria: presse, macchine utensili, impianti di stampaggio e laminazione, linee siderurgiche
• Movimento terra e agricoltura: escavatori, pale, gru, trattori e attrezzature
• Navale e offshore: argani, gru di bordo, timoneria, portelloni, stabilizzatori
• Energia: oil & gas, regolazione delle turbine e movimentazione delle paratoie negli impianti idroelettrici
• Ferroviario: sospensioni e attuatori di bordo, mezzi d’opera per la manutenzione della linea

Per ognuno di questi ambiti descriviamo componenti e criteri di scelta nelle pagine dei settori industriali.

Vantaggi e limiti dell’oleodinamica

I vantaggi sono la ragione per cui l’oleodinamica resiste in un mondo sempre più elettrico: forze e coppie molto elevate con componenti compatti, regolazione continua di velocità e forza, protezione naturale dal sovraccarico grazie alla valvola limitatrice, possibilità di mantenere fermo un carico, trasmissione della potenza anche lontano dal motore con semplici tubazioni.

I limiti vanno conosciuti per progettare e mantenere bene: una parte dell’energia si trasforma in calore e va smaltita, i componenti sono sensibili alla contaminazione, le tenute possono perdere, alcune pompe sono rumorose. Oggi molti di questi limiti si riducono con pompe a cilindrata variabile, azionamenti a velocità variabile e controllo elettronico, che fanno lavorare l’impianto solo quando e quanto serve.

Perché un impianto oleodinamico si guasta

In officina vediamo ogni giorno le stesse cause, quasi sempre in combinazione fra loro:

• Contaminazione: particelle che rigano pistoni, piastre e cassetti delle valvole
• Surriscaldamento: l’olio oltre la temperatura prevista perde viscosità, si degrada e lascia le superfici senza film lubrificante
• Cavitazione e aerazione: bolle di vapore o di aria che implodono ed erodono le superfici: le descriviamo nel dettaglio nella pagina sulla riparazione dei motori Hägglunds
• Usura e tarature: tolleranze che si aprono con le ore di lavoro, valvole tarate male o manomesse

Riconoscere la causa è decisivo: sostituire una pompa senza eliminare ciò che l’ha danneggiata significa rivederla in officina dopo pochi mesi. Per questo ogni componente che ripariamo viene smontato, misurato e poi collaudato su banco prova con valori misurati, non stimati.

Le grandezze da conoscere

• Pressione (bar): determina la forza o la coppia disponibile
• Portata (l/min): determina la velocità del cilindro o del motore
• Cilindrata (cm³/giro): il volume d’olio spostato da una pompa o da un motore a ogni giro
• Potenza idraulica: in kW è pari a pressione in bar per portata in l/min, diviso 600: 200 bar e 60 l/min corrispondono a 20 kW
• Viscosità: la “densità al moto” dell’olio, che cambia con la temperatura
• Trafilamento: l’olio che passa internamente fra parti accoppiate: cresce con l’usura e fa calare il rendimento

L’oleodinamica secondo TFS

Dal 1997 TFS lavora sull’oleodinamica industriale dal punto di vista di chi ripara, progetta e mantiene gli impianti: riparazione e revisione di pompe e motori di ogni marca, progettazione di impianti e centraline, manutenzione programmata e collaudo su banchi prova fino a 470 bar e 600 l/min. Per domande più specifiche abbiamo raccolto le risposte più richieste nelle domande frequenti.

Tecnologie e servizi TFS coinvolti

• Catalogo componenti oleodinamici
• Riparazione pompe e motori
• Progettazione impianti
• Manutenzione programmata
• Banco prova