Cos'è un tubo idraulico?
Un tubo idraulico è un condotto flessibile ad alta pressione che trasporta il fluido idraulico tra i componenti di un sistema idraulico, collegando pompe, valvole, cilindri e motori, assorbendo le vibrazioni e assecondando il movimento relativo delle parti della macchina.
A differenza dei tubi rigidi in acciaio, un tubo flessibile idraulico può flettersi, articolarsi e aggirare gli ostacoli. Questa flessibilità non è casuale, ma è la ragione stessa dell'esistenza dei tubi flessibili idraulici. In una macchina come un escavatore, il braccio compie centinaia di migliaia di cicli durante la sua vita utile. Un tubo rigido non può seguire questo movimento. Solo un tubo flessibile idraulico correttamente specificato e installato può sopportare flessioni continue senza rompersi per fatica.
Ogni tubo idraulico è un assemblaggio a tre strati: un Camera d'aria che entra in contatto con il fluido, uno o più strati di rinforzo che sopportano il carico di pressione e un copertura esterna che protegge l'assemblaggio dall'ambiente circostante. Il materiale di ogni strato viene scelto in base alle specifiche esigenze dell'applicazione. Un tubo flessibile che dall'esterno appare identico a un altro può essere realizzato con composti completamente diversi, progettati per fluidi, temperature e pressioni differenti.
Per una descrizione completa di cosa è composto ogni strato e perché è importante, consulta la nostra guida dettagliata: Di cosa è fatto il tubo idraulico?
Perché la scelta dei tubi idraulici è più importante di quanto la maggior parte degli acquirenti creda.
Il mercato dei tubi flessibili idraulici è saturo di prodotti apparentemente identici, con la stessa sigla SAE o EN stampata in fabbrica, ma con prezzi molto diversi. Questa differenza di prezzo è dovuta alla qualità del materiale: il costo a lungo termine di un guasto causato da un tubo flessibile di bassa qualità supera sempre il risparmio iniziale.
La rottura di un tubo flessibile idraulico non significa solo sostituirlo. Significa fermo macchina imprevisto. Significa che il fluido idraulico contamina l'ambiente di lavoro o il terreno. In applicazioni ad alto ciclo di utilizzo come l'edilizia o l'industria mineraria, può significare ore di perdita di produttività per ogni incidente. E nei casi peggiori, come la rottura di un tubo flessibile in prossimità di una superficie calda o di un componente elettrico, significa un incidente di sicurezza.
Una selezione corretta, adeguata alle effettive condizioni operative della macchina, è alla base di un sistema idraulico affidabile. Le sezioni seguenti illustrano le decisioni chiave.
Passo 1: Conosci la tua pressione — Pressione di lavoro, Pressione di picco e Pressione di scoppio
L'errore più comune nella selezione dei tubi flessibili è quello di dimensionarli in base alla pressione di lavoro nominale senza tener conto di picchi di pressioneOgni volta che una valvola direzionale si aziona rapidamente, il circuito idraulico genera un picco di pressione momentaneo – un'impennata – che può essere da 1.5 a 3 volte la pressione di esercizio a regime. Se il tubo flessibile è dimensionato solo per la pressione nominale del sistema, questi picchi affaticano sistematicamente il filo di rinforzo per migliaia di cicli, molto prima che il tubo flessibile mostri danni esterni.
L'approccio corretto consiste nello scegliere un tubo flessibile la cui pressione di esercizio nominale superi la pressione massima del sistema. compresi i picchi, con un fattore di sicurezza minimo di 4:1 tra pressione di scoppio e pressione di esercizio.
Per applicazioni standard a media pressione (fino a ~250 bar), una costruzione a treccia di filo singolo come la SAE 100R1AT / EN853 1SN è appropriato. Per pressioni più elevate e cicli di lavoro più impegnativi, il SAE 100R2AT / EN853 2SN La doppia treccia di filo metallico resiste fino a circa 400 bar per diametri più piccoli.
Per attrezzature con carichi impulsivi severi — martelli demolitori, circuiti del braccio di grandi escavatori, linee di gru per impieghi gravosi — costruzioni di filo a spirale come il EN856SP, EN856SH, SAE100R12, SAE100R13, o SAE100R15 sono progettati specificamente per resistere a quei picchi ripetitivi senza affaticamento del filo.
La differenza tra rinforzo a treccia e rinforzo a spirale, e quando utilizzare l'uno o l'altro, è spiegata in dettaglio qui: Tubo idraulico a spirale o intrecciato
Passaggio 2: Dimensionare il tubo in base al flusso, non solo in base al raccordo.
Una scorciatoia diffusa durante le installazioni consiste nel dimensionare il nuovo tubo flessibile in modo che corrisponda al raccordo esistente o alla porta del componente. Questo metodo funziona quando l'impianto è stato progettato correttamente fin dall'inizio. Fallisce invece quando il tubo originale era già sottodimensionato o quando l'impianto è stato modificato per gestire portate maggiori.
Il diametro interno (ID) del tubo idraulico determina la velocità del fluido. Le linee guida del settore raccomandano di mantenere la velocità del fluido nelle linee di mandata tra 2 e 4 metri al secondo e inferiore a 1 metro al secondo nelle linee di ritorno e aspirazione. Il superamento di questi limiti genera turbolenza, calore e caduta di pressione, fattori che accelerano l'usura di ogni componente a valle del tubo, non solo del tubo stesso.
La regola è semplice: Dimensionare il tubo flessibile in base alla portata, quindi verificare la pressione nominale.Un tubo flessibile sottodimensionato, che gestisce una portata superiore a quella per cui è stato progettato, si surriscalderà, limiterà le prestazioni del sistema e si guasterà prima della sua durata di vita nominale.
I tubi idraulici sono specificati da dimensione del trattino — una designazione numerica in cui ogni unità rappresenta 1/16 di pollice di diametro interno. Un tubo flessibile -8 ha un diametro interno di ½ pollice; un tubo flessibile -16 ha un diametro interno di 1 pollice. La dimensione del trattino è coerente tra i tubi flessibili standard SAE, EN e la maggior parte di quelli standard DIN, il che lo rende un pratico riferimento universale per l'approvvigionamento e la sostituzione.
Passaggio 3: Abbinare il tubo flessibile al fluido e alla temperatura
La camera d'aria di ogni tubo idraulico è formulata per essere compatibile con una specifica classe di fluidi idraulici. L'utilizzo di una mescola errata per la camera d'aria provoca il rigonfiamento, l'ammorbidimento o la delaminazione del tubo stesso, rilasciando particelle di gomma nel circuito idraulico e contaminando il fluido, il che a sua volta causa guasti a pompe, valvole e attuatori in tutto il sistema.
Le tre situazioni più comuni:
Olio minerale fluido idraulico (la grande maggioranza dei sistemi): Tubo interno standard in NBR (gomma nitrilica) — utilizzato nella maggior parte della gamma di tubi idraulici in gomma di Kingdaflex, incluse le serie R1AT, R2AT, EN856 4SP/4SH e a spirale. Intervallo di temperatura di esercizio da -40 °C a +100 °C con la maggior parte dei gradi standard.
Fluidi ignifughi a base di acqua, glicole o estere fosfatico: Richiede una camera d'aria in EPDM. Le mescole standard di NBR sono chimicamente incompatibili con questi fluidi e si degradano rapidamente. Le applicazioni includono attrezzature minerarie e presse industriali dove i fluidi ignifughi sono obbligatori per legge.
Sostanze chimiche aggressive, temperature molto elevate o trasferimento di fluidi alimentari/farmaceutici: tubo interno in PTFE (Teflon), come quello presente nel Tubo flessibile SAE 100R14 / TeflonIntervallo di temperatura da -73 °C a +260 °C. Compatibile con praticamente tutti i fluidi idraulici e i prodotti chimici industriali.
Applicazioni in prossimità di impianti elettrici: costruzione termoplastica (tubo interno in nylon, rinforzo in fibra sintetica, rivestimento in poliuretano) come nel SAE100R7 and SAE100R8Non conduttivo. Standard per piattaforme aeree, attrezzature di servizio e qualsiasi macchina che operi in prossimità di infrastrutture elettriche sotto tensione.
Qui è disponibile una descrizione completa di tutte le opzioni relative a camere d'aria, rinforzi e materiali di rivestimento: Di cosa è fatto il tubo idraulico?
Passaggio 4: Tenere conto dell'ambiente di installazione
Il rivestimento esterno di un tubo idraulico viene spesso trascurato nella fase di progettazione, finché il tubo non si rompe prematuramente a causa di un rivestimento inadeguato all'ambiente di lavoro. La scelta del materiale di rivestimento deriva direttamente dalla risposta a una semplice domanda: A cosa sarà esposto questo tubo flessibile all'esterno?
Ambienti standard (La maggior parte delle attrezzature mobili, edilizia, agricoltura): Rivestimento in neoprene: lo standard del settore, che offre un'ottima resistenza all'abrasione, all'ozono, ai raggi UV e agli agenti atmosferici. Utilizzato su tutta la gamma di tubi flessibili in gomma standard di Kingdaflex.
Abrasioni intense (tubi instradati contro roccia, aggregati o altri tubi): considerare tubi con composti di rivestimento migliorati o aggiungere protezione esterna. Kingdaflex Guaina per tubi idraulici and Protezione a spirale in plastica sono progettati specificamente per prolungare la durata della copertura in condizioni abrasive.
prossimità ad alta temperatura (tubi flessibili posizionati vicino a collettori di scarico, centraline idrauliche o forni industriali): il rivestimento può carbonizzarsi e screpolarsi anche quando la temperatura del fluido interno rientra nelle specifiche, perché il calore radiante esterno attacca la mescola di gomma. Manica di fuoco Fornisce isolamento termico e resistenza al fuoco per i tubi flessibili in queste condizioni.
Layout di macchine compatte dove lo spazio di instradamento è ristretto: tubi flessibili compatti per costruzioni come il EN857SC and EN857SC — o il SAE100R16 and SAE100R17 — offrono valori di pressione pari o superiori rispetto alle costruzioni standard con diametri esterni più piccoli e raggi di curvatura minimi più stretti.
Passaggio 5: Instradare e installare correttamente
Un tubo flessibile specificato correttamente ma installato in modo errato si guasterà prematuramente. Gli errori di instradamento sono una delle cause più comuni di guasto prematuro dei tubi flessibili idraulici sul campo e sono completamente prevenibili.
Raggio di curvatura minimo È il requisito di installazione più frequentemente violato. Ogni tubo flessibile idraulico ha un raggio di curvatura minimo pubblicato: la curva più stretta che il tubo può compiere senza piegare il tubo interno o affaticare i fili di rinforzo. Far passare un tubo con un raggio di curvatura inferiore al suo minimo concentra lo stress nel punto di curvatura, causando affaticamento dei fili che non può essere rilevato esternamente fino alla rottura del tubo. Il raggio di curvatura minimo è sempre pubblicato nella scheda tecnica del tubo flessibile; deve essere rispettato nella progettazione del percorso.
Vedi: Come prevenire le curve strette nei tubi idraulici
Lunghezza adeguata del tubo flessibile L'escursione del tubo flessibile deve essere pianificata prima dell'installazione. Un tubo flessibile che ha la lunghezza corretta quando la macchina si trova in una determinata posizione può risultare eccessivamente teso, trasmettendo tensione ai raccordi, all'altro estremo della sua escursione. I tubi flessibili tesi possono allentare i raccordi; la fatica da tensione in corrispondenza della crimpatura terminale è una delle principali cause di perdite legate ai raccordi.
Installazione senza torsioneUn tubo flessibile idraulico non deve mai essere installato con una torsione lungo il suo asse. Anche un piccolo disallineamento rotazionale posiziona i fili di rinforzo con un'angolazione non ottimale rispetto al carico di pressione, riducendo la pressione nominale effettiva e accelerando la rottura per fatica. La striscia di vernice o la linea di riferimento stampata lungo la lunghezza del tubo flessibile serve proprio a consentire agli installatori di verificare che non sia stata introdotta alcuna torsione.
Protezione dal contatto con le parti in movimentoQualsiasi tubo flessibile che possa entrare in contatto con un componente in movimento, come un albero rotante, un braccio oscillante o un'asta a movimento alternato, deve essere fissato a distanza da tale componente mediante appositi morsetti e staffe. Un tubo flessibile idraulico può usurare il rivestimento e i rinforzi in tempi sorprendentemente brevi se sottoposto a ripetuti contatti con superfici in movimento.
Comprensione degli standard per i tubi flessibili idraulici: SAE, EN e DIN
Quando un tubo flessibile idraulico riporta una designazione standard — SAE 100R2AT, EN853 2SN, DIN 2SNK — tale designazione rappresenta una specifica prestazionale, non solo una convenzione di denominazione. Indica i requisiti minimi di costruzione (tipo e quantità di rinforzo), la pressione di esercizio minima per ciascun diametro standard, la temperatura nominale e le prestazioni del ciclo impulsivo che il tubo flessibile deve dimostrare.
Acquistare tubi flessibili conformi a uno standard riconosciuto e provenienti da un produttore certificato significa poter sostituire un tubo con un altro senza dover ripetere i test sull'intero gruppo, poiché entrambi devono soddisfare gli stessi requisiti minimi di prestazione.
Kingdaflex produce tubi flessibili idraulici conformi a tutti gli standard internazionali, tra cui:
- Serie SAE J517: R1AT, R2AT, R1A, R2A, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R12, R13, R14, R15, R16, R17
- norme EN: EN853 1SN/2SN, EN856 4SP/4SH, EN857 1SC/2SC, EN854 1TE/2TE/3TE
- Norme DIN: DIN 1SNK, DIN 2SNK
Come ispezionare un tubo idraulico e sapere quando sostituirlo
I tubi flessibili idraulici non durano in eterno. Nelle applicazioni con macchinari mobili ad alto ciclo di utilizzo, la durata media è di 2-5 anni. Nei circuiti industriali a ciclo di utilizzo inferiore e in ambienti più puliti, i tubi flessibili durano generalmente più a lungo. Il programma di sostituzione corretto non si basa solo sul tempo trascorso, ma su ispezioni visive periodiche effettuate in base a criteri oggettivi.
Ad ogni intervallo di manutenzione programmata e ogni qualvolta si riscontri un comportamento anomalo del sistema, è necessario verificare i seguenti punti di controllo:
Condizioni della copertina esternaQualsiasi crepa, taglio o abrasione che penetri fino allo strato di filo di rinforzo richiede la sostituzione immediata. Il filo esposto si corroderà a causa dell'infiltrazione di umidità e i prodotti di corrosione accelereranno l'affaticamento del rinforzo. Un piccolo taglio esterno che sembra solo estetico può nascondere un tubo flessibile strutturalmente compromesso.
Gonfiore o vescicheUn rigonfiamento localizzato nel corpo del tubo flessibile indica che il tubo interno si è separato dallo strato di rinforzo o che il rinforzo si è rotto. Il rigonfiamento è dovuto alla fuoriuscita del tubo interno sotto pressione. Questo tubo flessibile è a rischio di rottura e deve essere sostituito immediatamente.
Durezza o fragilitàUn tubo idraulico correttamente invecchiato rimane flessibile. Un tubo che si è irrigidito, indurito o che presenta crepe superficiali quando viene flesso ha subito una degradazione termica o chimica della mescola di gomma. I tubi rigidi si crepano sotto l'effetto delle vibrazioni e devono essere sostituiti prima che si verifichino danni visibili.
Ammorbidimento o gonfioreUn tubo flessibile che risulta più morbido del normale, gonfio oltre il suo diametro originale o appiccicoso sulla superficie esterna ha probabilmente subito un attacco chimico, dovuto a un fluido idraulico incompatibile o a una contaminazione chimica esterna. I tubi flessibili morbidi o gonfi hanno perso la loro integrità strutturale e devono essere sostituiti.
Condizioni di montaggioPerdite o trasudamenti all'interfaccia tra la ghiera e il tubo flessibile, corrosione sui corpi dei raccordi o qualsiasi segno di distacco del raccordo dall'estremità del tubo flessibile. Le perdite dovute ai raccordi raramente si risolvono da sole; tendono a peggiorare progressivamente.
Segnare l'etàLa maggior parte dei tubi flessibili idraulici riporta un codice data del produttore. Indipendentemente dalle condizioni visive, i tubi flessibili più vecchi della durata di vita raccomandata dal produttore dovrebbero essere sostituiti a scopo preventivo. La fatica del rinforzo interno non può essere valutata solo tramite un'ispezione esterna.
Raccordi per tubi idraulici: completamento del montaggio
L'affidabilità di un tubo flessibile idraulico dipende in gran parte dalla qualità dei suoi raccordi terminali. Il tubo e i raccordi devono essere compatibili, non solo dimensionalmente, ma anche in termini di specifiche di crimpatura. Un raccordo crimpato in modo insufficiente si staccherà sotto pressione; un raccordo crimpato in modo eccessivo danneggerà l'estremità del tubo e creerà un punto di concentrazione delle sollecitazioni che porterà alla rottura in corrispondenza della crimpatura.
Kingdaflex fornisce una gamma completa di raccordi per tubi idraulici per completare la nostra gamma di tubi flessibili, tra cui: Raccordi per tubi flessibili pressati, Ghiere per tubi flessibili pressatee adattatori in tutti i principali standard di connessione — DIN, BSP, JIC, NPTe ORFS.
