In un impianto oleodinamico, la pressione generata dalla pompa deve essere trasferita attraverso tubazioni, raccordi, valvole, filtri e altri componenti fino agli attuatori.
Durante questo percorso una parte dell’energia disponibile viene dissipata a causa della resistenza che il fluido incontra nel circuito. Questo fenomeno prende il nome di perdita di carico.
Le perdite di carico sono normali in qualsiasi circuito oleodinamico, ma quando diventano eccessive possono compromettere l’efficienza dell’impianto, provocare un aumento della temperatura dell’olio e influire sulle prestazioni di pompe, valvole e cilindri.
Per questo motivo, la corretta progettazione del circuito e la scelta adeguata dei componenti sono fondamentali per mantenere un impianto efficiente e affidabile.
Cosa sono le perdite di carico?
Le perdite di carico rappresentano la diminuzione di pressione del fluido durante il suo passaggio all’interno del circuito.
Quando l’olio attraversa una tubazione o un componente, incontra una determinata resistenza al movimento. Questa resistenza provoca una differenza di pressione tra il punto di ingresso e quello di uscita. Dunque più il fluido incontra resistenza, maggiore sarà la perdita di pressione.
Le perdite di carico possono essere suddivise principalmente in due categorie:
1.Perdite di carico distribuite
Sono causate dall’attrito tra il fluido e le pareti interne delle tubazioni. Dipendono, tra gli altri fattori, da:
- lunghezza della tubazione
- diametro interno
- portata del fluido
- viscosità dell’olio
- caratteristiche della tubazione
Una tubazione troppo lunga o con un diametro insufficiente può quindi aumentare sensibilmente la resistenza al passaggio dell’olio.
2. Perdite di carico localizzate
Si verificano invece in corrispondenza di elementi che modificano il percorso o la sezione di passaggio del fluido. Tra questi troviamo:
- curve
- raccordi
- restringimenti
- valvole
- filtri
- distributori
- giunti
- altri componenti del circuito
Anche la disposizione dei componenti può quindi influenzare il comportamento complessivo dell’impianto.
Da cosa dipendono le perdite di carico?
Le perdite di carico sono il risultato dell’interazione tra diverse caratteristiche dell’impianto.
1. Portata dell’olio
All’aumentare della portata aumenta generalmente anche la velocità con cui il fluido attraversa le tubazioni.
Una velocità elevata può comportare maggiori perdite di carico e, in determinate condizioni, un aumento delle turbolenze. Per questo motivo il dimensionamento delle tubazioni deve essere effettuato considerando la portata effettivamente richiesta dal circuito.
2. Diametro delle tubazioni
Il diametro interno della tubazione è un parametro particolarmente importante.
Una tubazione con diametro troppo piccolo può costringere l’olio a scorrere a velocità elevate, aumentando la resistenza al passaggio del fluido.
Al contrario, utilizzare tubazioni correttamente dimensionate permette di contenere le perdite di carico e favorire un funzionamento più efficiente.
3. Lunghezza delle tubazioni
Maggiore è la lunghezza del percorso che l’olio deve compiere, maggiore può essere la perdita di pressione dovuta all’attrito.
Nella progettazione è quindi importante evitare, quando possibile, percorsi eccessivamente lunghi o inutilmente complessi.
4. Viscosità dell’olio
La viscosità influenza il comportamento del fluido all’interno del circuito.
Un olio troppo viscoso può aumentare la resistenza al flusso, soprattutto quando la temperatura è bassa.
Al contrario, una viscosità troppo bassa può ridurre la capacità del fluido di lubrificare adeguatamente alcuni componenti e può favorire fenomeni di perdita interna.
La scelta dell’olio deve quindi essere compatibile con le caratteristiche dell’impianto e con le condizioni operative previste.
5. Raccordi e curve
Ogni curva, raccordo o variazione della sezione di passaggio introduce una resistenza al flusso.
Un circuito con numerosi raccordi, curve strette o passaggi ridotti può quindi presentare perdite di carico superiori rispetto a un circuito progettato con percorsi più lineari e componenti correttamente dimensionati.
6. Filtri e valvole
Filtri e valvole sono elementi fondamentali per il funzionamento del circuito, ma introducono necessariamente una determinata resistenza al passaggio dell’olio.
Nel caso dei filtri, inoltre, la perdita di carico può aumentare quando l’elemento filtrante si sporca o tende a intasarsi.
Per questo motivo è importante controllare periodicamente le condizioni del filtro e, quando previsto, il relativo indicatore di intasamento.
Perché le perdite di carico eccessive sono un problema?
Una perdita di carico contenuta rientra nel normale funzionamento di un impianto. Quando però diventa eccessiva, possono comparire diversi problemi.
Riduzione della pressione disponibile
Una parte della pressione generata dalla pompa viene dissipata lungo il circuito. Di conseguenza, all’attuatore potrebbe arrivare una pressione inferiore rispetto a quella prevista dal progetto.
Riduzione delle prestazioni
Una pressione o una portata non adeguata può influire sulla velocità e sulla forza sviluppata dagli attuatori. In alcune applicazioni questo può tradursi in movimenti più lenti, difficoltà nel raggiungere le prestazioni richieste o comportamento non regolare.
Aumento della temperatura dell’olio
L’energia dissipata a causa delle resistenze al flusso viene trasformata in calore.
Se il calore prodotto supera la capacità del sistema di smaltirlo, la temperatura dell’olio può aumentare eccessivamente. Una temperatura elevata può influire sulla viscosità dell’olio e sulle condizioni operative dei componenti.
Maggiore consumo energetico
Quando il circuito richiede una pressione superiore per compensare perdite eccessive, la pompa e il motore primo possono dover lavorare in condizioni meno efficienti.
Una corretta progettazione del circuito contribuisce quindi anche a contenere le dispersioni energetiche.
Come individuare una perdita di carico anomala?
Quando un impianto presenta prestazioni inferiori rispetto a quelle previste, è importante individuare il punto in cui si verifica la perdita.
Una delle modalità di controllo consiste nel misurare la pressione in diversi punti del circuito e confrontare i valori rilevati. Ad esempio, può essere utile verificare la pressione:
- all’uscita della pompa
- prima e dopo un filtro
- prima e dopo una valvola
- in prossimità dell’attuatore
- nei punti principali del circuito
Una differenza di pressione particolarmente elevata in corrispondenza di un determinato componente può indicare una resistenza anomala.
È comunque necessario interpretare le misurazioni considerando le condizioni operative dell’impianto, la portata e le caratteristiche dei componenti installati.
Come ridurre le perdite di carico?
Ridurre le perdite di carico non significa semplicemente aumentare il diametro di tutte le tubazioni. È necessario valutare l’intero circuito e dimensionare correttamente ogni componente.
Utilizzare tubazioni correttamente dimensionate
Il diametro deve essere scelto in funzione della portata e delle condizioni operative previste. Una tubazione sottodimensionata può aumentare la velocità del fluido e le perdite di carico.
Ridurre i percorsi inutilmente lunghi
Quando possibile, è utile progettare percorsi razionali, evitando lunghezze eccessive e curve non necessarie.
Scegliere correttamente raccordi e valvole
Raccordi, valvole e altri componenti devono essere compatibili con la portata e con la pressione richiesta dall’impianto.
Controllare i filtri
Un filtro sporco può aumentare la resistenza al passaggio dell’olio. La manutenzione deve quindi comprendere il controllo dell’elemento filtrante e la sostituzione quando necessario, utilizzando componenti compatibili con il sistema.
Utilizzare un olio adeguato
La viscosità dell’olio deve essere compatibile con il tipo di impianto, i componenti utilizzati e le temperature di esercizio.
Progettare il circuito nel suo insieme
La soluzione più efficace è intervenire già durante la fase di progettazione, valutando contemporaneamente portate, pressioni, tubazioni, valvole, filtri, attuatori e condizioni operative.
Perdite di carico e manutenzione dell’impianto
La manutenzione può contribuire a mantenere sotto controllo le perdite di carico nel tempo. Durante i controlli è utile verificare:
- stato dei filtri
- eventuali variazioni anomale di pressione
- condizioni dell’olio
- presenza di perdite
- stato di tubazioni e raccordi
- condizioni delle valvole
- eventuali variazioni nelle prestazioni degli attuatori
- aumento anomalo della temperatura dell’olio
Un cambiamento improvviso delle prestazioni dell’impianto può essere un segnale che merita un controllo tecnico.
Domande frequenti sulle perdite di carico negli impianti oleodinamici
Come si misura una perdita di carico in un circuito oleodinamico?
La perdita di carico può essere valutata misurando la pressione in due punti del circuito e calcolando la differenza tra la pressione a monte e quella a valle del componente o della linea analizzata.
Il diametro delle tubazioni influenza le perdite di carico?
Sì. A parità di portata, una tubazione con diametro interno ridotto determina una maggiore velocità del fluido e generalmente maggiori perdite di carico.
Per questo il corretto dimensionamento delle tubazioni è fondamentale nella progettazione di un impianto oleodinamico.
Cosa succede se un filtro oleodinamico è intasato?
L’intasamento aumenta la resistenza al passaggio dell’olio e può provocare una maggiore perdita di carico.
Se il problema persiste, possono ridursi le prestazioni del circuito e aumentare lo stress sui componenti.
Anche raccordi e curve possono aumentare le perdite di carico?
Sì. Curve, raccordi, riduzioni e derivazioni modificano il percorso del fluido e introducono ulteriori resistenze.
Un circuito con numerosi cambi di direzione può quindi presentare perdite di carico maggiori rispetto a un percorso più diretto.
Come si possono ridurre le perdite di carico in un impianto oleodinamico?
È possibile intervenire dimensionando correttamente tubazioni e componenti, limitando lunghezze e curve non necessarie, scegliendo raccordi adeguati e verificando che filtri e valvole siano dimensionati in funzione della portata richiesta.
