Idraulica

Set direzione discendente

I trasmettitori di pressione Trafag sono utilizzati in applicazioni gravose, attrezzature agricole e banchi di prova ad alta precisione. Hanno dimostrato la stabilità a lungo termine in ambienti estremamente difficili, dal caldo polveroso dei deserti al freddo gelido delle foreste subartiche. Gli affidabili trasmettitori di pressione con grande stabilità a lungo termine sono molto apprezzati anche per l'idraulica fissa, poiché evitano costose interruzioni della produzione.

I prodotti Trafag sono utilizzati nell'idraulica, ad esempio:

  • Macchine agricole e forestali
    Trattori, macchine da raccolta, macchine da trasporto
  • Energie rinnovabili
    Controllo del rotore negli impianti eolici, tracciamento solare per impianti fotovoltaici
  • Macchine edili
    Escavatori, gru mobili, pompe per calcestruzzo e betoniere
  • Veicoli municipali e speciali
    Raccolta dei rifiuti, furgoni pesanti, veicoli antincendio
  • Costruzione di macchine e impianti
    Macchine per stampaggio ad iniezione, presse per formatura, stiro-soffiaggio
  • Impianti di collaudo e ispezione
    Banchi prova telai, sistemi di ispezione materiali, ispezione componenti idraulici
  • Componenti e sottosistemi idraulici
    Sistemi di blocco valvole, centraline, monitoraggio serbatoi

Misura affidabile della pressione in condizioni difficili 

Sensori di pressione e trasmettitori di pressione per applicazioni idrauliche, talvolta chiamati anche trasduttori di pressione (vedi anche Trasmettitori di pressione) misurano la pressione dell'olio idraulico medio in valvole, pompe, cilindri e accumulatori di pressione, ecc. Sono quindi elementi centrali per il controllo e la regolazione dei sistemi idraulici. Questi sistemi sono spesso componenti di macchine o impianti grandi e costosi, dove un arresto o addirittura un guasto avrebbe conseguenze di vasta portata. Per questo motivo, i trasmettitori di pressione per l'idraulica devono sempre funzionare in modo affidabile, anche in condizioni difficili. Pertanto, la progettazione robusta è molto importante.

Le applicazioni idrauliche si dividono in due categorie: La categoria dell'idraulica stazionaria comprende settori di applicazione come le macchine utensili o gli ascensori. La categoria dell'idraulica mobile comprende, ad esempio, le macchine edili e i veicoli municipali.

Molti requisiti si applicano sia alle applicazioni fisse che a quelle mobili. Nell'idraulica mobile, è necessario affrontare ulteriori sfide a causa delle difficili condizioni ambientali.

Sfide generali per i sensori di pressione in oleodinamica
Picchi di pressione 

Nelle applicazioni idrauliche, viene generalmente misurata la pressione di un fluido, di solito la pressione dell'olio idraulico. Poiché il fluido è solo leggermente comprimibile, i picchi di pressione causati dal sistema e dall'applicazione vengono trasmessi ai sensori quasi senza filtri come urti violenti. Questo carico di pressione enorme e di breve durata può danneggiare o addirittura far scoppiare i sensori. Come contromisura, la maggior parte dei produttori integra i cosiddetti elementi di smorzamento dei picchi di pressione nel foro di pressione del sensore. Poiché questi elementi hanno un'apertura più piccola rispetto al foro di pressione nella parte del trasmettitore di pressione che incontra il fluido, agiscono come un orifizio davanti al diaframma e quindi in molti casi forniscono una protezione iniziale per il sensore contro brevi picchi di pressione.

In caso di sovrapressioni estreme, tuttavia, gli elementi di smorzamento non sono più sufficienti e il diaframma deve essere costruito in modo più robusto. La resistenza alla sovrapressione, pari al doppio del campo di misura o del campo nominale per i sensori di pressione disponibili in commercio, serve come variabile di misura per la robustezza della membrana contro le sovrapressioni. I sensori di pressione idraulica di Trafag offrono di serie una resistenza alla sovrapressione pari a tre volte la pressione nominale e, come opzione, una resistenza alla sovrapressione pari a cinque volte la pressione nominale.

Perdita dovuta alla rottura della membrana di un sensore in un'applicazione di pompa dell'acqua.Perdita dovuta alla rottura della membrana di un sensore in un'applicazione di pompa dell'acqua.

Per ulteriori informazioni sul tema dei "picchi di pressione" e su come proteggere i sensori di pressione dai picchi di pressione, fare clic qui:

Importanza della selezione dei sensori per la misurazione della pressione in idraulica

Nel caso in cui si verifichino picchi di pressione significativamente superiori alla resistenza alla sovrapressione, l'uso di sensori a film sottile su acciaio come trasduttori di pressione offre un'ulteriore sicurezza contro lo scoppio del diaframma. È essenziale evitare che il diaframma scoppi. Un diaframma difettoso, infatti, causerebbe la fuoriuscita di olio e il danno che ne deriverebbe sarebbe di gran lunga superiore a quello di un sensore di pressione danneggiato.

Il vantaggio dei sensori a film sottile su acciaio è la duttilità della membrana che sostiene la pressione. Questa può infatti allungarsi in caso di sovraccarico prima di strapparsi. Ciò contrasta con i sensori a film spesso su ceramica e con i sensori piezoresistivi, dove gli elementi portanti della pressione sono fragili e quindi presentano un comportamento di rottura brusca.

Un altro vantaggio dei sensori a film sottile su acciaio è che eventuali danni possono essere rilevati con relativa facilità anche prima dello scoppio. Questo perché il sovraccarico del diaframma porta a un errore di punto zero, che può essere rilevato molto facilmente con opportune routine nel controllo della macchina.

Le celle di misura robuste e resistenti alle sovrapressioni sono un must dell'idraulica 

Oltre ai picchi di pressione, che rappresentano deviazioni particolarmente elevate dalla pressione nominale, la pressione nominale dei sistemi idraulici è più elevata rispetto a quella della pneumatica, ad esempio. Le pressioni di esercizio nei sistemi idraulici sono generalmente comprese tra 160bar e 600bar. Fanno eccezione le pressioni nei filtri, dove spesso si misura la pressione differenziale, e i livelli nei serbatoi dei liquidi, la cui pressione idrostatica varia da 100mbar a meno di 2bar.

L'alta pressione nei sistemi idraulici pone requisiti elevati alla resistenza meccanica e alla precisa fabbricazione dei componenti del trasmettitore di pressione: Ad esempio, le parti di collegamento devono essere realizzate con precisione per garantire la tenuta con la controparte e impedire la fuoriuscita di olio. Inoltre, l'acciaio inossidabile utilizzato per il collegamento deve avere la resistenza necessaria per resistere alle forze agenti anche dopo diversi anni di utilizzo in condizioni ambientali difficili.

Le parti di connessione e le membrane del sensore di pressione sono realizzate in acciaio inossidabile e sono molto compatibili con i comuni oli idraulici. Solo nel caso di guarnizioni in elastomero è necessario assicurarsi che il materiale di tenuta utilizzato sia compatibile anche con l'olio di contatto. Questo vale non solo per le guarnizioni nella connessione al processo, ma anche per le guarnizioni sull'alloggiamento e sull'otturatore. Questo perché l'olio che fuoriesce, a causa di perdite o contaminazioni durante i lavori di riparazione e manutenzione, può far entrare in contatto con l'olio anche i componenti esterni.

Sensori a film sottile su acciaio di TrafagSensori a film sottile su acciaio di Trafag
Significato del segnale di uscita selezionato per la misurazione della pressione nell'impianto idraulico 

Il valore misurato viene trasmesso al controllo tramite il segnale di uscita. La maggior parte dei trasmettitori in uso sono quelli con uscita analogica, come 4 ... 20mA, perché sono molto convenienti. Tuttavia, i segnali digitali, come IO-Link o CANopen, stanno diventando sempre più popolari. Essi offrono ulteriori vantaggi oltre alla valutazione del valore misurato. Grazie alla loro maggiore immunità alle interferenze elettromagnetiche, i segnali digitali offrono la possibilità di trasmettere altri parametri oltre al valore di pressione misurato, come la temperatura del dispositivo o del fluido (a condizione che un sensore di temperatura nel trasmettitore renda disponibili i valori misurati). Inoltre, i segnali digitali possono anche trasmettere dati diagnostici, che possono essere utilizzati, ad esempio, per il monitoraggio delle condizioni.

Anche la parametrizzazione è molto semplice grazie all'interfaccia digitale. È particolarmente importante per i trasmettitori di pressione dotati di una o più uscite di commutazione o per i dispositivi con display. Trafag offre una serie di trasmettitori di pressione (DPC 8380 e DPS 8381) con display. I vari parametri possono essere configurati in modo semplice e rapido tramite l'applicazione per smartphone e l'interfaccia NFC sul display. Oltre ai parametri per le uscite di commutazione e il display, è possibile regolare facilmente anche il campo di misura. Inoltre, l'uscita analogica può essere commutata da un segnale di corrente da 4 ... 20mA a un segnale di tensione da 0 ... 10VDC. Tramite questa interfaccia è possibile ottenere anche i dati del logger integrato.

DPSDPS

Per ulteriori informazioni sulla parametrizzazione dei sensori di pressione con display, consultare i libri bianchi:

I pressostati elettronici senza display vengono sempre più spesso sostituiti da dispositivi IO-Link. Le uscite di commutazione dei dispositivi IO-Link, che sono compatibili con i pressostati tradizionali grazie allo standard IO-Link, possono essere parametrizzate molto facilmente tramite l'interfaccia.

Requisiti speciali per i sensori di pressione nell'oleodinamica mobile

Nel settore dell'idraulica mobile, i sistemi idraulici sono utilizzati in macchinari mobili, come macchine da costruzione, macchine forestali, macchine agricole e macchine da miniera. Questi sistemi si affidano a sensori di pressione per garantire un funzionamento sicuro ed efficiente. Tuttavia, la misurazione della pressione in questi ambienti presenta alcune sfide aggiuntive:

Temperature estreme nell'idraulica mobile 

Le applicazioni di idraulica mobile sono spesso utilizzate in ambienti con temperature estreme: ad esempio, nel deserto o persino nell'Artico. Le forti fluttuazioni di temperatura possono causare una deriva nei segnali dei sensori di pressione, con conseguenti risultati di misura imprecisi. I trasmettitori di pressione Trafag della serie NAX (NAT 8252 e NAH 8254 con uscita analogica, NAI 8273 con IO-Link e CMP 8271 con segnale di uscita CANopen) hanno dato prova di sé per quasi dieci anni nelle condizioni più difficili in tutte le parti del mondo.

Urti, colpi e vibrazioni nell'idraulica mobile 

Le macchine mobili sono utilizzate in ambienti difficili, dove sono frequenti urti e vibrazioni significative. Questo può portare i sensori di pressione scelti in modo inappropriato a fornire letture imprecise o addirittura a fallire del tutto. Per resistere in modo affidabile alle vibrazioni, la struttura interna dei trasmettitori di pressione deve essere progettata e prodotta per essere altrettanto affidabile. È qui che i trasmettitori di pressione Trafag si distinguono per l'affidabilità della costruzione e delle tecniche di connessione. Grazie all'elevato livello di integrazione di molte funzionalità nel Trafag ASIC, il microchip sviluppato internamente e idealmente abbinato al sensore di pressione Trafag, l'elettronica dei trasmettitori di pressione Trafag richiede un minor numero di componenti ed è quindi più robusta di fronte alle vibrazioni e meno soggetta a guasti.

Excavator loading - Where Trafag's products are usedExcavator loading - Where Trafag's products are used
Contaminazione nell'idraulica mobile 

Le macchine mobili sono spesso utilizzate in ambienti sporchi e polverosi, il che porta alla contaminazione dei sensori di pressione. I contaminanti, spesso solo acqua o umidità, di solito entrano nel sensore attraverso il connettore - il principale punto debole di qualsiasi trasmettitore di pressione - e possono danneggiare l'elettronica o la cella di misura. Pertanto, una classe di protezione elevata e affidabile (IP 67 o addirittura IP 69 / IP 69K) è fondamentale. La polvere e la corrosione causate dalla condensazione dell'umidità portano a sporadici falsi segnali o addirittura a un valore di uscita permanentemente errato. La custodia in acciaio inox completamente saldata e le misure di protezione aggiuntive nel connettore proteggono in modo affidabile il trasmettitore di pressione Trafag dalle influenze ambientali dannose, anche nelle condizioni più avverse.

Limiti di dimensione e peso nell'idraulica mobile 

Le macchine mobili sono progettate per essere il più possibile compatte e leggere. Pertanto, i sensori di pressione devono essere piccoli e leggeri, ma in grado di resistere a pressioni elevate e ad ambienti difficili. La serie NAX, con un diametro della custodia di soli 19mm, non è solo molto compatta e quindi leggera. I trasmettitori di pressione NAX sono anche molto robusti e resistenti grazie alla custodia in acciaio completamente saldata.

In sintesi, la misurazione della pressione nelle applicazioni idrauliche mobili è molto impegnativa a causa degli intervalli di pressione elevati, delle temperature estreme, degli urti e delle vibrazioni, della contaminazione e delle limitazioni di dimensioni e peso delle macchine, rendendo la scelta corretta e ponderata dei sensori di pressione un compito importante. I sensori di pressione, infatti, devono essere in grado di rispondere in modo affidabile a queste sfide, fornendo al contempo letture accurate per un funzionamento sicuro ed efficiente della macchina.

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