fundamentos básicos de hidráulica

1. Hydraulic Drilling Rigs HH Series
CORSO DI OLEOIDRAULICA PER IL PERSONALE
TECNICO

2. Introduzione
• Obiettivo di questa corso è fornire informazioni di
base sui principi di idraulica, per il personale
operativo, per il funzionamento e la manutenzione
delle macchine Drillmec serie HH utilizzate da
Petreven nei suoi cantieri

3. Programma
Argomenti del corso:
• Corso di Oleoidraulica
• Descrizione dei circuiti oleoidraulici Macchine Drillmec Serie
HH
• Descrizione ed Analisi dei principali componenti idraulici
• Training On Site

4. Descrizione dei circuiti oleoidraulici Macchine
Drillmec Serie HH
ANALISI E COMPRENSIONE FUNZIONALE
• Centrale di Potenza, Circuito e Disposizione
• Circuito Oleoidraulico sulla Macchina
• Pannello di Controllo Oleoidraulico
• Blocchi Funzionali a Bordo Macchina
• Disegni di Assieme
SCHEMI OLEOIDRAULICI DELLE MACCHINE DRILLMEC SERIE
HH

5. PRINCIPALI COMPONENTI OLEOIDRAULICI DEL CIRCUITO
• Descrizione/Caratteristiche Tecniche
• Documentazione
• Cataloghi di Installazione e di Manutenzione
Descrizione dei principali componenti
oleoidraulici Macchine Drillmec Serie HH

6. Esercitazioni Pratiche
ESERCITAZIONI PRATICHE IN LABORATORIO
• Identificazione di Pompe simili a quelle utilizzate sulle
macchine HH
• Operazioni di normale e straordinaria manutanzione
• Identificazione di Blocchi Assemblati simili a quelli
utilizzati sulle macchine HH
• Descrizione dei Componenti
• Operazioni di normale e straordinaria manutanzione
• Domande e Varie

7. INDICE
1 Introduzione
2 Funzioni delle
apparecchiature
oleodinamiche
3 Statica dei fluidi
4 Dinamica dei fluidi
5 Fluidi idraulici
6 Impianto Oleodinamico
Elementare
7 Componenti
oleodinamici
8 Pompe
9 Pompe rotative
10 Motore elettrico
11 Gruppi motopompa
12 Valvole di sicurezza
13 Valvole di ritegno
14 Valvole distributrici
15 Solenoidi
16Regolazione portata
17 Scambiatori di calore
18 Cilindri

8. FUNZIONI DELLE
APPARECCHIATURE
OLEODINAMICHE

9. 1 Introduzione
In un qualsiasi macchinario industriale si ha normalmente una
alimentazione con energia elettrica; nei mezzi semoventi, come
trattori, escavatori ruspe o sollevatori l'energia viene immessa
tramite un motore termico, a scoppio o diesel.
Considerando perciò il caso più comune che è quello in cui si ha
a disposizione dell'energia elettrica, si deve provvedere alla sua
trasformazione nell'energia meccanica necessaria per gli scopi a
cui è adibita la macchina che viene considerata.
• L'energia elettrica viene resa disponibile sotto la forma di
moto rotatorio per mezzo di un motore elettrico. Quando il
moto richiesto dalla macchina che viene considerata è di
tipo rotatorio, risulta relativamente facile ottenere gli
azionamenti, derivandosi direttamente dal motore elettrico
(per mezzo d'ingranaggi, alberi di trasmissione o pulegge
con cinghie).
• Per semplificare, invece, la trasformazione dell'energia
elettrica in arrivo, in energia meccanica sotto forma di moto
rettilineo, sono stati ideati dei sistemi funzionanti per mezzo
di fluidi in movimento, quali i gas e i liquidi.
ATTUATORE
CILINDRO
MOTORE

10. 1.1 Impianto Oleodinamico
Contrariamente ai solidi, che sono caratterizzati da una struttura molecolare rigida, i fluidi si
caratterizzano per la libertà che hanno le loro molecole di spostarsi le une rispetto le altre.
In un gas le molecole si respingono ed esso tende ad espandersi e ad occupare tutto lo spazio
disponibile; però la forza di repulsione è limitata e quindi i gas risultano molto comprimibili.
In un liquido le molecole possono spostarsi le une rispetto le altre, ma la loro distanza relativa rimane
invariata, perciò un liquido ha la libertà di forma di un gas e l’incomprimibilità di un solido. I fluidi
impiegati normalmente negli impianti industriali sono quelli sotto elencati:
• Olio minerale
• Soluzione di acqua e glicole
• Fluidi sintetici ininfiammabili
• Emulsioni di olio minerale e acqua
• Acqua
• Aria compressa
Gli impianti funzionanti con i primi tre tipi di fluidi sono concettualmente identici tra di loro; si dovranno
solamente adottare materiali diversi per la costruzione delle apparecchiature in quanto occorre tenere
presente il più o meno elevato potere lubrificante o l'azione corrosiva di alcuni fluidi.
Detti impianti sono comunemente denominati: "Impianti Oleodinamici".
L'acqua e l'aria compressa sono fluidi che richiedono apparecchiature con particolari caratteristiche
costruttive e che non vengono considerate in questa trattazione.

11. 1.2 Impianto Oleodinamico
Un impianto oleodinamico ha la funzione di trasmettere la forza
mediante un fluido contenuto in un serbatoio. Il fluido viene
aspirato da una pompa e mandato, attraverso organi di
regolazione e distribuzione, ad azionare un attuatore cui
trasmette la forza richiesta.
Il carico gravante sull'attuatore determina la resistenza
incontrata dall'attuatore stesso nel suo movimento. Tale
resistenza richiede al fluido oleodinamico una pressione
proporzionale al carico, pressione regolata da apposite valvole
inserite nel circuito.
L'entità e la direzione della mandata dalla pompa all'attuatore
possono inoltre essere regolate mediante valvole supplementari.
Per la sua ridotta comprimibilità, il fluido oleodinamico si presta
bene a trasmettere forze anche cospicue, è facilmente regolabile
e idoneo a risolvere numerosi problemi di azionamento.

12. 1.3 Impianto Oleodinamico
Un impianto oleodinamico si può
suddividere in tre gruppi fondamentali:
•Gruppo di trasformazione dell’energia
elettrica in energia idraulica (serbatoio,
motore, pompa ed accessori)
•Gruppo di regolazione e distribuzione
dell’energia idraulica (regolatori di
pressione, regolatori di portata e valvole
direzionali)
•Gruppo di trasformazione dell’energia
idraulica in energia meccanica (attuatori)

13. 1.4 Impianto Oleodinamico
Un sistema di tubazioni collega tali gruppi e si dirama fra i componenti dei gruppi
stessi.
La disposizione dei gruppi può essere molto diversa. In generale il serbatoio, i motori
elettrici, le pompe nonché gli organi di distribuzione e regolazione vengono riuniti in
un complesso denominato "centralina". Nel caso di impianti grandi può essere
conveniente separare il gruppo motore-pompa-serbatoio dal gruppo di regolazione e
distribuzione. La sistemazione del serbatoio, del motore e delle pompe, in un gruppo
separato dalla macchina operatrice o dall'impianto cui sono destinati, rappresenta la
soluzione più diffusa e riesce generalmente vantaggiosa.
Quale vettore di energia, il fluido è un elemento essenziale dell'impianto
oleodinamico. Le caratteristiche e prestazioni di esercizio del fluido sono determinanti
per il funzionamento regolare e la durata delle apparecchiature.
Le caratteristiche fisiche del fluido, combinate alle prestazioni delle apparecchiature
determinano il rendimento dell'impianto. Un elemento fondamentale è poi l'integrità
del fluido. Temperature di funzionamento oltre 70°C e la presenza di sporcizia per
filtraggio insufficiente provocano rapidamente l'ossidazione e l'invecchiamento del
fluido. Tali condizioni determinano usure anomale nelle apparecchiature con
disfunzioni e avarie degli impianti.

14. 2. FUNZIONI DELLE
APPARECCHIATURE OLEODINAMICHE
La trasmissione oleodinamica svincola il punto di utilizzazione dell'energia dal punto di produzione.
Consente poi di regolare la forza e la velocità in modo progressivo e continuo.
Per realizzare la trasmissione oleodinamica occorrono, in entrata, pompe che trasformino la potenza
meccanica in idraulica e, in uscita, attuatori che ritrasformino la potenza idraulica in potenza meccanica
proporzionale ad una forza o una coppia e ad una velocità.
In entrata si dispone di potenza meccanica, ossia di coppia e velocità rotatoria. In uscita si dispone di
attuatori rotanti - ossia motori oleodinamici eroganti una coppia e una velocità angolare - oppure si
dispone di attuatori lineari - ossia cilindri oleodinamici eroganti una forza e una velocità lineare.
La pompa oleodinamica dev'essere volumetrica, deve, cioè, offrire una buona tenuta interna fra la zona
di aspirazione e quella di mandata, tenuta indispensabile per mantenere pressione alla mandata.
Secondo le esigenze dell'impianto, la pompa oleodinamica può avere cilindrata fissa, oppure cilindrata
variabile con dispositivi di regolazione incorporati.
A differenza delle pompe non volumetriche (pompe centrifughe e pompe ad elica), la mandata di una
pompa oleodinamica è poco influenzata dalla pressione creata dal carico, ossia dalla resistenza
incontrata dall'attuatore nell'azionare la macchina operatrice.
Un carico eccessivo potrebbe pertanto provocare una pressione altissima. Da qui la necessità di limitare
la pressione massima dell'impianto oleodinamico mediante una valvola di regolazione pressione
denominata valvola di sicurezza o limitatore di pressione.
Una volta raggiunto il valore di pressione tarato sulla valvola di sicurezza, la valvola stessa si apre e
scarica al serbatoio tutta o parte della mandata della pompa. In tal modo l'attuatore, sotto posto a
resistenza eccessiva, riduce od interrompe il proprio movimento.

15. 2.1 FUNZIONI DELLE
APPARECCHIATURE OLEODINAMICHE
Nelle loro diverse varianti, le valvole di regolazione pressione presiedono alle seguenti funzioni:
• limitare la pressione massima dell'impianto;
• ridurre la pressione di un ramo secondario rispetto a quella del ramo principale;
• alimentare o escludere più rami di un circuito in successione;
• creare una contropressione;
• mantenere una pressione residua;
• caricare l'accumulatore idraulico alla pressione prevista.
Le valvole direzionali provvedono a smistare la portata; presentano molte varianti idonee ad esigenze
diverse, nonché con comando manuale, meccanico, elettrico, idraulico od elettroidraulico.
Le valvole di intercettazione e di blocco provvedono ad intercettare o bloccare la portata. Possono
essere munite di sbloccaggio idraulico.
Le valvole di regolazione portata, o regolatori di portata, provvedono a variare la portata; hanno diverse
conformazioni, quali la valvola di strozzamento e il regolatore di portata con compensazione di
pressione e temperatura. Esistono inoltre in esecuzione a due o tre vie. Completano l'impianto
oleodinamico il serbatoio, i filtri d'aria, i filtri d'olio, gli accumulatori idraulici e i presso stati (interruttori
a pressione).
Tutte le apparecchiature e funzioni qui appena citate verranno in seguito analizzate nei dettagli
funzionali e costruttivi.
Passiamo ora ad esaminare i principi basilari della meccanica dei fluidi.

16. FONDAMENTI DI IDRAULICA
IDROSTATICA
•Principio di Pascal
IDRODINAMICA
•Teorema di Bernoulli

17. FONDAMENTI DI IDRAULICA
IDROSTATICA
Principio di Pascal
Blaise Pascal (Clermont-Ferrand, 19 giugno 1623 – Parigi, 19 agosto 1662) è stato un
matematico, fisico, filosofo e teologo francese. Bambino precoce, fu istruito dal
padre. I primi lavori di Pascal sono relativi alle scienze naturali e alle scienze
applicate. Contribuì in modo significativo alla costruzione di calcolatori meccanici e
allo studio dei fluidi. Egli ha chiarito i concetti di pressione e di vuoto per ampliare il
lavoro di Torricelli. Pascal scrisse importanti testi sul metodo scientifico. A sedici anni
scrisse un trattato di geometria proiettiva e, dal 1654 lavorò con Pierre de Fermat
sulla teoria delle probabilità che influenzò fortemente le moderne teorie
economiche e le scienze sociali.[1] Dopo un'esperienza mistica seguita ad un
incidente in cui aveva rischiato la vita [2], nel 1654, abbandonò matematica e fisica
per dedicarsi alle riflessioni religiose e filosofiche. Morì due mesi dopo il suo 39º
compleanno, nel 1662, dopo una lunga malattia che lo affliggeva dalla fanciullezza.
IDRODINAMICA
Teorema di Bernoulli
Daniel Bernoulli (Groninga, 29 gennaio 1700 – Basilea, 27 luglio 1782) è stato un
matematico svizzero, uno dei più importanti matematici della famiglia Bernoulli. Egli
è ricordato in particolar modo per le applicazioni della matematica alla meccanica,
specialmente la fluidodinamica, e per il suo pionieristico lavoro sulla probabilità e la
statistica. I lavori di Bernoulli sono ancora oggi studiati in molti ambienti scientifici in
ogni parte del mondo.