ACCUMULATORI OLEODINAMICI, COSA SONO E COME ISPEZIONARLI CON GLI ENDOSCOPI

Gli impianti oleodinamici sfruttano la potenza dei fluidi per azionare macchinari complessi in grado di sollevare carichi imponenti o eseguire lavorazioni ad altissima precisione. Affinché questi funzionino sempre correttamente è di vitale importanza assicurare che il flusso del fluido sia sempre regolare. Esistono dei dispositivi appositi che espletano questa funzione: gli accumulatori oleodinamici. Che cosa sono e come funzionano?

A tutte questo domande risponderemo nelle prossime righe. Andremo ad osservare i componenti che caratterizzano gli accumulatori oleodinamici, così come ci soffermeremo sui principali campi di applicazione. Infine, apriremo una parentesi sull’utilità degli endoscopi per la loro ispezione e manutenzione.

Cosa sono gli accumulatori oleodinamici?

Un accumulatore oleodinamico è un serbatoio di contenimento pressurizzato progettato per immagazzinare energia idraulica sotto forma di fluido in pressione e rilasciarla all’occorrenza.

Per immaginare meglio la sua funzione possiamo equipararlo ad una molla meccanica. Quando applichiamo una forza esterna per schiacciarla, comprimiamo la sua struttura e accumuliamo al suo interno un quantitativo di energia potenziale. Nel momento esatto in cui rimuoviamo il blocco, la molla scatta, si estende e restituisce istantaneamente la spinta accumulata.

Il principio di carica alla base dell’accumulatore oleodinamico è il medesimo, ma al posto della molla meccanica, il dispositivo sfrutta le proprietà elastiche di un cuscinetto di gas inerte, solitamente l’azoto. Nella pratica, l’espansione di quest’ultimo spinge l’olio idraulico al di fuori dell’attuatore e lo immette nelle condotte dell’impianto.

Come funzionano gli accumulatori oleodinamici?

Il funzionamento degli accumulatori oleodinamici si basa su un principio fisico ben definito: l’incomprimibilità dei liquidi. Ciò significa che, anche se sottoposti a forze elevate, non riducono il proprio volume. Al contrario, i gas inerti come l’azoto risultano estremamente comprimibili, ovvero riducono sensibilmente lo spazio occupato quando ricevono una pressione dall’esterno.

Come abbiamo già accennato nell’involucro dell’accumulatore oleodinamico sono presenti:

• la camera del gas precaricata con azoto a un valore di pressione stabilito in fase di progetto;

• la camera del fluido collegata direttamente alla rete e alle tubazioni dell’impianto idraulico.

Le due camere sono suddivise da un elemento divisorio ermetico che consente ad esse di scambiarsi energia senza mescolarsi. Il funzionamento dell’attuatore si sviluppa attraverso due fasi cicliche continue.

La fase di carica

Quando la pressione all’interno della rete idraulica sale oltre il livello di precarica dell’azoto l’olio forza l’ingresso nell’accumulatore. Spingendo contro l’elemento di separazione, l’olio comprime l’azoto presente nella camera opposta, riducendone il volume e accumulando energia.

La fase di scarica

Non appena nel circuito si registra un calo repentino di pressione, un’interruzione di portata o una richiesta improvvisa di sforzo da parte dei cilindri, l’azoto compresso tende ad espandersi naturalmente. Così facendo, il gas spinge l’olio fuori dall’accumulatore, reiniettandolo lungo le tubazioni per riequilibrare istantaneamente la pressione ed evitare rallentamenti operativi.

Quali sono le principali tipologie di accumulatori oleodinamici?

A seconda del genere di applicazione esistono diverse tipologie di accumulatori oleodinamici: osserviamo le più comuni.

Accumulatori a membrana

In questa fattispecie l’elemento di separazione tra la camera contenente il gas e quella contenente il fluido è costituito da un diaframma flessibile in gomma elastica, ancorato al centro di un corpo cilindrico o sferico.

L’assenza di parti metalliche in scorrimento e la massa contenuta della membrana determinano un’inerzia ridottissima. Ciò si traduce in tempi di risposta pressoché immediati. Una delle applicazioni più comuni degli accumulatori a membrana è negli impianti frenanti idraulici assistiti tipici nei veicoli leggeri e nelle macchine agricole.

Accumulatori a pistone

Gli accumulatori a pistone rappresentano lo standard di riferimento negli impianti che operano attraverso la movimentazione di grandi quantità di fluido. In questa architettura, un pistone metallico dotato di guarnizioni ad alta resistenza scorre all’interno di un cilindro d’acciaio progettato per dividere la camera del gas da quella contenente l’olio.

La struttura meccanica rigida permette di raggiungere pressioni di lavoro elevate, garantire un’ottima tenuta e sopportare sforzi gravosi senza rischiare il deterioramento prematuro del componente separatore. Non a caso, questi tipi di accumulatori oleodinamici vengono sfruttati nell’industria pesante.

Accumulatori a sacca 

La conformazione degli accumulatori a sacca prevede la presenza di una vescica elastica in gomma speciale, riempita d’azoto e inserita all’interno di un involucro d’acciaio forgiato collegato alla linea dell’olio. Quando il fluido penetra nel contenitore, la sacca si contrae, compattando il gas al suo interno. Al contrario, quando l’olio esce, la sacca si dilata riempiendo lo spazio disponibile.

La loro configurazione è eccellente per gestire variazioni volumetriche veloci e cicli di lavoro continui. Vengono utilizzati soprattutto nelle centraline idrauliche di presse industriali per lo stampaggio di metalli e plastiche.

Quali sono i vantaggi dell’applicazione degli accumulatori oleodinamici?

L’utilizzo degli accumulatori all’interno degli impianti oleodinamici comporta una serie di importanti vantaggi.

L’arresto improvviso di un flusso di fluido, causato ad esempio dalla chiusura rapida di una valvola, può generare un’onda d’urto ad alta pressione nota come colpo d’ariete. Tale sollecitazione si propaga lungo le condotte e rischia di spaccare tubazioni, deformare raccordi o danneggiare le valvole. L’accumulatore agisce come un ammortizzatore: assorbe l’urto iniziale e neutralizza le vibrazioni nocive.

Al tempo stesso gli accumulatori sono un antidoto ai cali di pressione. Infatti, nei cicli di lavori complessi, l’attivazione contemporanea di diverse utenze idrauliche può causare un calo generale della pressione. L’accumulatore interviene cedendo immediatamente la propria quota di fluido in pressione per compensare le fluttuazioni.

Inoltre, la carica d’energia accumulata dagli accumulatori è essenziale in caso di guasti elettrici. Quando uno stop improvviso blocca un impianto, il rilascio dell’energia accumulata permette di completare alcune manovre del macchinario, come ad esempio il rientro automatico di un braccio meccanico oppure il serraggio dei frani di stazionamento. Questa caratteristica permette di mettere in sicurezza i macchinari evitando incidenti o danni alle lavorazioni in corso.

In quali settori si usano gli accumulatori?

La grande versatilità degli accumulatori oleodinamici li rende presenti in quasi tutti i comparti legati alla meccanica:

• macchine movimento terra e sollevamento. Gli escavatori, le pale meccaniche, le gru mobili e i carrelli elevatori utilizzano gli accumulatori per assorbire i continui scossoni derivanti da terreni sconnessi e ridurre le sollecitazioni sui bracci idraulici durante la movimentazione di carichi sospesi;
• presse industriali. Negli impianti di stampaggio, tranciatura e piegatura della lamiera, dove serve un picco di spinta elevatissimo concentrato in poche frazioni di secondo, l’accumulatore affianca la pompa oleodinamica fornendo il surplus di energia necessario al colpo di stampa;
• automazione industriale e robotica. Nelle linee di assemblaggio automatizzate garantiscono la fluidità dei movimenti dei bracci robotici e mantengono precisa la forza di serraggio delle pinze di manipolazione;
• centrali idroelettriche. Gli accumulatori oleodinamici vengono impiegati nei sistemi di regolazione delle pale delle turbine e per l’azionamento d’emergenza delle valvole di sicurezza in impianti di generazione d’energia.

L’utilizzo degli endoscopi industriali per la manutenzione degli accumulatori

Gli endoscopi industriali favoriscono anche le operazioni di manutenzione degli accumulatori oleodinamici. Le sonde vengono sfruttare soprattutto per controllare lo stato degli elementi separatori. Infatti, proprio questi componenti sono soggetti al maggior numero di sollecitazioni e stress.

Negli accumulatori a diaframma e a vescica l’endoscopio industriale può individuare la presenza di fessurazioni e deformazioni anomale nella membrana o nella sacca. Allo stesso modo, può esaminare la superficie metallica del pistone presenti negli accumulatori a pistone. Qui, viene sfruttato per monitorare rigature e graffi, così come la presenza di ruggine generata dalla condensa causata dalla presenza di acqua nell’olio idraulico.

Ovviamente, gli endoscopi industriali permettono tutte queste verifiche senza alcuno smontaggio degli accumulatori. Tutto ciò si traduce in tempi di fermo estremamente ridotti per i macchinari.

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