I concetti di base dell’oleodinamica: definizione, campi di applicazione, progettazione e principali problematiche

L’oleodinamica è una tecnica di trasmissione dell’energia meccanica mediante fluido(olio)in pressione. Una applicazione tipica prevede due trasformazioni energetiche al fine di rendere disponibile energia meccanica all’asse di un motore idraulico(Coppia)o sullo stelo di un cilindro(Forza).L’energia meccanica disponibile all’asse di un motore primo(Elettrico,endotermico) viene elaborata da una macchina operatrice(pompa)che energizza il fluido di lavoro(olioidraulico) che viene poi elaborato da una macchina motrice(motore,cilindro oleodinamico) per ottenere nuovamente in energia meccanica. Tale doppia trasformazione permette il trasferimento di energia e la regolazione della stessa, la quale avviene mediante apposite valvole interposte tra la pompa e l’attuatore.

Il fluido di lavoro viene energizzato sotto forma di pressione e di portata, che determinano il funzionamento e le prestazioni dell’impianto oleodinamico. La portata è direttamente proporzionale alla velocità(lineare/rotatoria)dell’attuatore, la pressione alla forza(forza/coppia)dell’attuatore. La regolazione della portata e della pressione mediante apposite valvole permette dunque la regolazione dell’energia meccanica disponibile in uscita dall’attuatore. Tutto questo comporta la possibilità di realizzare impianti, anche di elevate potenze, flessibili e con ampie possibilità di regolazione.

Semplificando, i principali componenti di un impianto oleodinamico sono: serbatoio, gruppo motopompa, gruppo valvole, tubazioni, sistema di condizionamento dell’olio(principalmentesistemi filtranti e unità di raffreddamento), attuatori(sialineari che rotativi).

I campi di applicazione sono vastissimi e spaziano dalle macchine movimento terra, all’industria e al settore navale. A tal proposito, si fa riferimento a trattori, presse, gru, ai sistemi di sollevamento gravi di una nave. In tutti i casi dove c’è bisogno di trasferire potenza meccanica da un’unità primaria e poi di poterla regolare, l’oleodinamica viene largamente utilizzata.

La progettazione di un impianto oleodinamico parte dalla definizione della o delle utenze e delle caratteristiche meccaniche richieste, per poi poter definire l’unità di potenza(centraleoleodinamica) e il sistema di regolazione(blocchivalvole).

Entrando più nello specifico, si definisce centrale oleodinamica il sistema comprendente il serbatoio dell’olio, il gruppo motopompa, il sistema di condizionamento del fluido e gli accessori(indicatoridi livello e temperatura, indicatori di pressione ed altri sensori). Seguendo il percorso dell’olio lungo la linea di mandata della pompa, si troveranno tubazioni, blocchi valvole e attuatori. L’insieme della centrale oleodinamica con tubazioni, blocchi valvole e attuatori si definisce impianto oleodinamico. Tutti i componenti di un impianto vanno opportunamente scelti o dimensionati, tenendo conto delle esigenze della specifica applicazione.

Le problematiche di un impianto oleodinamico sono molteplici pur se tutti aspetti legati all’obiettivo di riduzione del costo di gestione e dell’allungamento della vita utile e degli interventi di manutenzione di un impianto oleodinamico.

Negli ultimi anni, alcuni aspetti su cui i progettisti si stanno concentrando riguardano l’efficienza energetica, l’affidabilità e il condizionamento del fluido(principalmentefiltrazione).

Un altro aspetto particolarmente sentito è quello della riduzione del rumore. In questo esempio si riporta uno studio (Senatore A., Cardone M., Buono D., and Balsamo F., 2008, “Experimental Analysis of a Ship Stabilization Hydraulic System”, in Ovidius University Annals of Mechanical, Industrial and Maritime Engineering) effettuato su un impianto oleodinamico utilizzato per la movimentazione di pinne stabilizzatrici per imbarcazioni da diporto. Le pinne stabilizzatrici hanno il compito di ridurre le oscillazioni dell’imbarcazione, sia in navigazione che all’ancora al fine di migliorare il confort a bordo dei passeggeri. Tale articolo, prettamente sperimentale, evidenzia tra l’altro, l’influenza di un accumulatore sul funzionamento e sulle prestazioni di un impianto oleodinamico.