POMPA OLEODINAMICA, COME FUNZIONA E A COSA SERVE?

Il cuore pulsante di un impianto oleodinamico è indubbiamente la cosiddetta pompa oleodinamica. Senza di essa, infatti, non sarebbe possibile generare la pressione necessaria per azionare attuatori, cilindri e motori idraulici. Ma come funziona nello specifico?

A questa domanda proveremo a rispondere nelle prossime righe, analizzando nel dettaglio i suoi componenti e le tipologie di pompe oleodinamiche esistenti. Lasceremo spazio anche all’aspetto della manutenzione degli impianti oleodinamici soffermandoci su quanto gli endoscopi industriali siano utili per tale attività e su come permettano di risparmiare sui costi ed evitare fastidiosi fermi produttivi.

A cosa serve una pompa oleodinamica?

La pompa oleodinamica è un dispositivo progettato per convertire l’energia meccanica in energia idraulica. Tale conversione avviene attraverso il movimento di un fluido, generalmente olio minerale o sintetico, il quale viene pressurizzato e fatto circolare all’interno di un circuito.

Il flusso generato alimenta la pressione all’interno del sistema oleodinamico ed attiva i componenti dell’impianto, come i martinetti, le valvole ed i motori. È proprio l’attività della pompa oleodinamica che consente al fluido di muoversi all’interno del circuito e rendere possibile le diverse lavorazioni industriali.

Gli aspetti da considerare di una pompa oleodinamica

Quando si parla di pompe oleodinamiche il pensiero corre subito al concetto di pressione. In realtà, credere che il suo funzionamento dipenda solo da questo aspetto è limitativo. Infatti, è caratterizzata da un sistema ben più articolato: osserviamo tutti i parametri da tenere in considerazione.

Cilindrata

La cilindrata di una pompa indica la quantità di fluido che essa è in grado di spostare in un solo giro dell’albero motore. Questo valore è espresso in centimetri cubi per giro (cm³/giro) e dipende direttamente dalla geometria interna della pompa: dimensione delle camere, diametro dei pistoni o volume compreso tra i denti degli ingranaggi.

In sostanza, più alta è la cilindrata, maggiore sarà la quantità di fluido movimentato a parità di velocità di rotazione. Le pompe possono avere cilindrata fissa, la quale si contraddistingue per una portata costante, oppure cilindrata variabile, la quale permette di modulare la portata in funzione del carico o della pressione richiesta. 

Portata

La portata è la quantità di fluido che una pompa riesce a trasferire in un determinato periodo di tempo. Generalmente espressa in litri al minuto (l/min), è un parametro strettamente legato alla cilindrata e alla velocità di rotazione della pompa.

Un errore comune è quello di scegliere pompe sovradimensionate, pensando che una portata elevata equivalga a migliori performance. In realtà, un eccesso di portata può causare surriscaldamenti, perdite di efficienza o addirittura danni ai componenti, come valvole o attuatori non progettati per gestire volumi così elevati.

La portata ideale è quella che soddisfa il fabbisogno idraulico reale dell’impianto, senza creare surplus non gestibili. 

Rendimento volumetrico

Il rendimento volumetrico misura l’efficacia con cui una pompa riesce a spostare il fluido rispetto alla sua capacità teorica. In altre parole, è il rapporto tra il volume di fluido realmente pompato e quello che la geometria della pompa suggerirebbe in condizioni ideali.

Un rendimento volumetrico alto (superiore al 90%) indica che la pompa è in buono stato, ben progettata e adatta alle condizioni operative. Un calo di questo valore nel tempo può trasformarsi in un campanello d’allarme per perdite interne o componenti danneggiati.

Rendimento idromeccanico

Oltre a muovere fluido, abbiamo osservato che il compito principale di una pompa oleodinamica è trasformare l’energia meccanica in energia idraulica utile. Il rendimento idromeccanico esprime proprio questa capacità, mostrando quanta parte dell’energia fornita viene effettivamente convertita in potenza idraulica.

In genere, valori superiori all’85% sono considerati ottimi, soprattutto per pompe a pistoni e a palette. Al contrario, un basso rendimento idromeccanico può indicare problemi strutturali, eccessiva usura o scelte progettuali poco efficienti.

Rendimento globale

Il rendimento globale è il parametro che più di tutti sintetizza l’efficienza complessiva della pompa, in quanto deriva dalla combinazione del rendimento volumetrico e di quello idromeccanico.

Esso rappresenta il rapporto tra la potenza idraulica effettiva in uscita e la potenza meccanica assorbita in ingresso. In altre parole, misura quanto “lavoro utile” la pompa riesce a produrre rispetto all’energia che consuma.

Quali sono le tipologie di pompe oleodinamiche esistenti?

In ambito industriale esistono svariate tipologie di pompe oleodinamiche a seconda della loro applicazione. Quali sono le più comuni?

Pompe ad ingranaggi

Le pompe ad ingranaggi rappresentano quelle più sfruttate all’interno degli impianti oleodinamici. Il motivo? Costi contenuti e buona affidabilità nel tempo.

A sua volta le pompe ad ingranaggi si suddividono:

• pompe ad ingranaggi esterni, funzionano grazie a due ruote dentate che ruotano in direzioni opposte all’interno di una carcassa, intrappolando e spingendo l’olio lungo il circuito. Sono robuste e resistenti, ideali per impieghi generici dove non si richiedono pressioni elevate.
• pompe ad ingranaggi interni, prevedono un ingranaggio più piccolo che ruota all’interno di uno più grande. Questo design permette un flusso più regolare e meno rumoroso.

In generale, queste pompe si prestano molto bene a sistemi semplici e compatti, come quelli di macchine agricole, impianti di lubrificazione o piccoli circuiti oleodinamici.

Pompe a palette

Le pompe a palette, al posto dei denti, utilizzano un rotore con palette mobili, che scorrono all’interno di uno statore creando delle camere a volume variabile. Tutto ciò permette un funzionamento molto più fluido, silenzioso e preciso.

Sono spesso utilizzate in contesti dove la regolarità del flusso e il controllo della portata sono fondamentali: pensiamo a macchinari per la lavorazione della plastica, a sistemi di lubrificazione centralizzati o a macchine utensili ad alta precisione.

Pompe a pistoni

Le pompe a pistoni sono ideali quando l’impianto oleodinamico richiede pressioni superiori a 300-400 bar. Il loro principio di funzionamento si basa sul movimento alternativo di pistoni all’interno di cilindri, che aspirano e spingono l’olio nel circuito. 

In base alla disposizione dei pistoni, distinguiamo due categorie principali:

• pompe a pistoni assiali, dove i pistoni sono disposti in parallelo all’albero di trasmissione. Possono essere progettate con piastre inclinate o corpi inclinati e spesso offrono cilindrata variabile, permettendo una modulazione dinamica della portata in base alle condizioni di carico.
• pompe a pistoni radiali, invece, hanno i pistoni disposti come i raggi di una ruota. Sono particolarmente indicate per impianti che richiedono pressioni molto elevate e grande precisione, come nei sistemi di sollevamento industriale, nelle presse idrauliche o nei macchinari per la lavorazione dei metalli.

Pompe a vite

Le pompe a vite sono un’ottima soluzione per chi lavora con fluidi densi, sporchi o particolarmente viscosi. Il loro funzionamento si basa su uno o più rotori elicoidali che, ruotando, spostano il fluido in modo continuo.

Non a caso, sono particolarmente adatte per:

• impianti di trattamento delle acque reflue,
• industrie alimentari e farmaceutiche,
• settori chimici o petroliferi.

Pompe elicoidali

Simili alle pompe a vite, le pompe elicoidali utilizzano tre viti contrapposte per spingere il fluido in avanti. Hanno una costruzione più complessa, ma offrono un vantaggio importante: garantiscono uniformità di movimento, aspetto fondamentale in sistemi dove anche piccole variazioni di pressione potrebbero compromettere il funzionamento.

Il funzionamento di una pompa oleodinamica

In apertura di questo articolo abbiamo definito la pompa oleodinamica come il cuore di un impianto oleodinamico. Per comprendere meglio il suo funzionamento continuiamo ad utilizzare questa metafora.

Proprio come il cuore spinge il sangue nei vasi, la pompa muove l’olio all’interno del circuito idraulico, generando quel flusso che permette a cilindri e attuatori di lavorare con forza e precisione.

Le fasi di aspirazione e mandata

Il ciclo inizia con l’aspirazione. Quando la pompa entra in funzione, crea una depressione nella zona di ingresso, richiamando il fluido dal serbatoio. Non è il motore che “spinge” l’olio verso la pompa: è proprio questa depressione, come quella che si crea quando si beve da una cannuccia, a far sì che l’olio risalga nel tubo di aspirazione.

Una volta che il fluido è entrato nella pompa inizia la fase di mandata: viene spinto nel circuito con la forza necessaria a far muovere gli elementi collegati. Il processo consente, ad esempio, di sollevare una pala meccanica, azionare un cilindro o alimentare un motore idraulico.

Spesso si pensa che sia la pompa oleodinamica a generare direttamente la pressione, ma in realtà il suo compito è fornire una portata costante di fluido. La pressione si sviluppa solo quando il fluido incontra una resistenza: una valvola chiusa, un carico da sollevare, un pistone da spingere. Più è alta la resistenza, maggiore sarà la pressione nel circuito.

La manutenzione delle pompe oleodinamiche con gli endoscopi

Le pompe oleodinamiche, per quanto siano dei piccoli capolavori di ingegneria, sono soggette a possibili criticità. Una delle più comuni è la cavitazione, un fenomeno pericoloso che si verifica quando il fluido non riesce a riempire correttamente la camera d’aspirazione, formando bolle d’aria che implodono e danneggiano i componenti interni. 

Anche la gestione della temperatura dell’impianto è un aspetto a dir poco fondamentale: un fluido troppo caldo perde viscosità, influendo negativamente sulla tenuta, sull’efficienza e sulla durata della pompa.

Per evitare di incorrere in tutte queste problematiche è importante effettuare costantemente le attività di manutenzione. Sapevi, che gli endoscopi industriali le possono facilitare?

Le sonde rendono possibile l’ispezione dell’interno della pompa oleodinamica senza alcun smontaggio. Ciò si traduce in costi di intervento minori. Al tempo stesso si limitano i tempi di fermo dell’impianto per la manutenzione.

Gli endoscopi flessibili vengono inseriti attraverso bocchelli, tappi di ispezione o linee dell’olio per raggiungere camere, ingranaggi, pistoni, cuscinetti e tenute. Il loro utilizzo serve ad identificare precocemente difetti tipici:

• segni di usura anomala su ingranaggi, piste dei cuscinetti e superfici in movimento (rigature, microfratture, scolorimenti da surriscaldamento); 
• fenomeni di cavitazione, riconoscibili da piccoli crateri e pitting sulle superfici interne;
• depositi, morchie e verniciature dovuti all’invecchiamento o alla contaminazione dell’olio;
• inizio di corrosione in zone critiche o danneggiamenti alle tenute in prossimità dell’albero.

Fiber Optic realizza da decenni applicazioni di endoscopia industriale in ogni settore produttivo: i nostri tecnici sono pronti a progettare dispositivi in grado di soddisfare qualunque esigenza di ispezione.