L'efficienza e le prestazioni di una macchina da sollevamento sono strettamente legate all'impianto idraulico. Questo sistema complesso, che unisce potenza e precisione, rappresenta un elemento cruciale per garantire la massima produttività e sicurezza sul campo. L'ottimizzazione del circuito idraulico, specialmente in contesti dove le richieste operative variano continuamente, non è solo una questione di efficacia, ma anche di intelligenza ingegneristica.
Grazie all'Ing. Davide Guerzoni, Mobile Division - Application Engineer e all'Ing. Matteo Bacchetta, Disegnatore e progettista Blocchi Idraulici dell'Ufficio Tecnico di HYDAC S.p.A., in questo articolo approfondiremo l'evoluzione e le soluzioni più innovative per gestire in modo intelligente la potenza idraulica nelle macchine da sollevamento, analizzando come passare da sistemi a potenza fissa a configurazioni che si adattano dinamicamente al carico.
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Nelle macchine da sollevamento (telehandler, autogru, gru da camion e altri) il circuito idraulico che gestisce i movimenti e il sollevamento del carico è parte integrante e caratteristica fondamentale. Questo impianto idraulico normalmente si suddivide in tre parti principali: unità di potenza, unità di controllo ed unità di attuazione operativa. Nella maggioranza dei casi viene integralmente realizzato attraverso un circuito aperto: la pompa aspira continuamente nel serbatoio olio nuovo/condizionato ovvero pulito.
Nella parte di potenza del circuito troviamo sempre una o più pompe a cilindrata fissa o variabile capaci di trasformare l’energia meccanica e/o elettrica, a meno dei rendimenti, in una potenza idraulica risultante come prodotto di pressione (normalmente misurata in bar anche se il SI chiederebbe l’unità di misura dei Pascal) e portata (litri al minuto).
Il valore della potenza elettrica o meccanica (normalmente misurata in kilowatt) massima disponibile su un impianto, rappresenta sia un limite di sicurezza per la struttura della macchina sia un limite prestazionale in termini di massima velocità (portata massima erogata dalla pompa) dei movimenti e massima capacità di sollevamento (pressione massima dell’impianto).
Nel sollevamento, spesso in funzione del ciclo di lavoro, le richieste dell’operatore variano pur a parità di potenza assorbita: quando il braccio di una gru o di un telescopico è senza carico ma deve raggiungere una determinata posizione (punto di lavoro pQ), la priorità è la velocità, per ridurre i tempi/ciclo; quando invece il carico è agganciato al braccio, l’operatore richiede la massima capacità di sollevamento e precisione, ma a bassa velocità (punto di lavoro p’Q’).
Normalmente questa rimodulazione della potenza in funzione della richiesta operativa della macchina viene realizzata attraverso la parte circuitale di controllo (ad esempio distributori, blocchi valvole e valvole controllo discesa) i quali però per limitare la velocità dello specifico movimento dissipano la portata in eccesso erogata dalla pompa (nel caso di pompa fissa) andando a limitare notevolmente la potenza disponibile da sfruttare in termini di pressione e quindi capacità di sollevamento.
Si noti infatti il grafico sottostante realizzato pensando di utilizzare una pompa a cilindrata fissa nell’impianto di movimentazione carico di una macchina di sollevamento: la richiesta di portata è inferiore a quella realmente utilizzata ma essendo la pompa a cilindrata fissa quest’ultima continua ad erogare la massima portata alla pressione di lavoro dissipando una grande potenza disponibile non utilizzabile per alzare la pressione massima erogabile e quindi la capacità di carico della macchina.
Figura 1: Circuito alimentato da pompa a cilindrata fissa
Non è così invece se nel medesimo circuito lavoro si monta una pompa a cilindrata variabile PPV100M HYDAC con regolatore LS e/o regolatore di potenza. Come evidenzia il grafico sotto infatti la potenza dissipata è limitata solo ai pilotaggi regolatori nonché perdite di carico poiché la pompa eroga solo la portata realmente necessaria andando a rendere disponibile la potenza non utilizzata in termini di portata per alzare la pressione massima di lavoro e quindi aumentare la capacità di carico della macchina.
La pompa a pistoni a piastra inclinata con cilindrata variabile è disponibile in diverse cilindrate, fino a 100cc con possibilità di diverse interfacce sia lato motore primo sia lato pompe eventuali aggiuntive (albero passante per pompe tandem).
Oltre ai regolatori idraulici tradizionali, la cilindrata può essere variata anche elettronicamente, realizzando sistemi di regolazione della potenza con monitoraggio costante della pressione di mandata e con sensore di inclinazione del piattello integrato.
In alcune macchine di sollevamento però (ad esempio gru montate su autocarri, o gru da carico o caricatori forestali nonché da movimentazione rifiuti) il costruttore non può prevedere la pompa che alimenterà la sua macchina poiché questa viene scelta e montata sulla presa di forza del camion direttamente dall’allestitore.
Come fare allora in questo caso a poter rimodulare la potenza in velocità e forza di sollevamento in funzione delle specifiche esigenze dell’operatore?
HYDAC propone diverse soluzioni per realizzare questa regolazione a valle e indipendentemente della pompa idraulica: il “BOOST MANIFOLD” un gruppo integrato capace di lavorare a massima potenza su 2 o più punti operativi differenti (Qi;pi) in funzione del comando logico inviato dalla VCU alle elettrovalvole integrate in questo gruppo.
Questa soluzione limita la portata massima erogabile della pompa in funzione del comando dell’operatore (in maniera ON/OFF o proporzionale e automatica o manuale) assicurando che nel momento del sollevamento del massimo carico la manovra sia consentita sfruttando al massimo la potenza disponibile ma limitando la velocità del movimento.
Spesso diversi costruttori in passato avevano presentato false soluzioni che limitavano sì la velocità di movimento ma laminavano olio in eccesso a scarico dissipando potenza non rendendola utile ad un innalzamento di pressione massima del sollevamento.
E se a monte di tutto abbiamo una pompa a cilindrata fissa?
HYDAC propone il gruppo “POWER UNLOADING” capace di gestire la portata di due pompe a cilindrata fissa la cui portata viene normalmente sommata: grazie ad un comando elettrico o ad un automatismo idraulico, raggiunto un certo livello di pressione una delle due pompe viene messa a scarico a pressione nulla, liberando così potenza motore primo, utilizzabile dalla pompa rimasta in pressione per innalzare la forza massima erogabile del sistema.
Altre soluzioni come quelle presentate lo scorso Bauma nella categoria “POWER ON DEMAND by HYDAC” (Ecopack, Ecopack plus, Ecoswitch…) completano l’offerta HYDAC su questo tema, offrendo al costruttore know-how e flessibilità nel personalizzare la soluzione più adatta alle necessità operative di lavoro della specifica macchina.
Per concludere, l’efficienza di una macchina da sollevamento dipende sì dalla sua struttura meccanica, ma soprattutto dalla capacità dell’impianto idraulico di adattarsi alle diverse condizioni operative. Che siano pompe a cilindrata variabile, sistemi di regolazione a valle o soluzioni “power on demand”, HYDAC affianca costruttori e operatori con innovazioni capaci di fare la differenza sul campo.
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