Ecco perché i sistemi di potenza pneumatici sono superiori ai sistemi idraulici quando si tratta di velocità, prestazioni e affidabilità.
I sistemi idraulici e pneumatici sono entrambi utilizzati per far funzionare i macchinari che incontriamo nella nostra vita quotidiana, dai freni delle auto e dalle attrezzature edili agli ascensori e alle porte automatizzate dei treni e degli autobus.
Mentre i circuiti di potenza idraulici e pneumatici hanno una serie di somiglianze meccaniche, e condividono anche alcuni componenti integrali tra cui pompe specifiche e una serie di valvole che dirigono il flusso, fornendo forza e controllo della velocità degli attuatori.
Ancora, gli utenti finali di molti tipi di macchine possono chiedersi quale tipo di sistema sia migliore per le loro specifiche applicazioni. Continuate a leggere per imparare le differenze chiave tra i sistemi di potenza idraulici e pneumatici.
Come funzionano i sistemi idraulici
I sistemi idraulici applicano pressione al fluido per generare potenza. Una pompa muove l’energia meccanica nel sistema trasportando il fluido – di solito un olio idraulico o un lubrificante sintetico – in un serbatoio, dove il fluido viene immagazzinato e il materiale residuo, tra cui aria e altre particelle di umidità, viene rimosso.
Poi, la pressione viene esercitata contro un lato del serbatoio, forzando il liquido attraverso le valvole utilizzando metodi elettrici, manuali, idraulici, pneumatici o meccanici. Il fluido viene forzato contro un attuatore, come un motore idraulico, un cilindro o un pistone sul lato opposto del serbatoio. L’energia viene trasferita all’attuatore e trasformata da energia idraulica in energia meccanica, forzando l’attuatore a muoversi.
A causa della pressione esercitata attraverso il fluido, l’attuatore non è in grado di muoversi nella direzione opposta a meno che la pressione non venga rilasciata da un operatore del sistema. Se l’attuatore è un pistone usato, per esempio, per sollevare i denti di un carrello elevatore, i denti rimarranno sollevati finché la pressione idraulica non sarà rilasciata.
I vantaggi e gli svantaggi dei sistemi idraulici
Siccome l’olio idraulico è compresso solo di circa 0,5% per ogni 1000 PSI, è considerato non elastico, o non comprimibile. Il vantaggio dell’incapacità di un fluido di diminuire di volume in risposta alla pressione è che agisce come un mezzo più efficiente per il trasferimento di energia. Poca energia si perde per la compressione del fluido nelle valvole, quindi il trasferimento di energia idraulica di nuovo in energia meccanica all’attuatore è altamente efficiente.
Grazie alla sua anelasticità e all’alto modulo di massa, l’olio idraulico offre una maggiore densità di potenza rispetto a mezzi come l’aria, che si traduce in alte prestazioni ad alte pressioni. Secondo gli esperti di Mobile Hydraulics Tips, infatti, il funzionamento di un sistema idraulico a 10.000 PSI può danneggiare meno le prestazioni della macchina rispetto al funzionamento di un sistema pneumatico simile a 300 PSI.
Lo svantaggio principale di molti sistemi idraulici ha a che fare con la sfida di trasportare l’olio non elastico attraverso valvole e sistemi idraulici.
In confronto all’aria compressa usata nei sistemi pneumatici, l’olio idraulico affronta alti tassi di resistenza ed elevate perdite di energia quando scorre attraverso spazi ristretti. Come tale, se i componenti all’interno di un sistema idraulico sono montati in modo improprio o non sono correlati nelle dimensioni alle portate desiderate, gli operatori subiranno grandi perdite di energia e costi in ogni applicazione.
Come funzionano i sistemi pneumatici
I sistemi pneumatici funzionano in modo molto simile a quelli idraulici. In generale, richiedono un compressore d’aria, che aspira l’aria atmosferica attraverso una valvola di aspirazione e la immette in un serbatoio ricevitore.
La pressione viene quindi applicata all’aria all’interno del serbatoio ricevitore. I gas, a differenza dei fluidi, possono essere compressi, rendendo l’alta densità di pressione facilmente raggiungibile attraverso l’esercizio della forza. L’aria viene compressa e fatta passare in una rete di tubi e valvole che dirigono il flusso d’aria verso un attuatore. L’attuatore ritrasferirà l’energia in energia meccanica per avviare il movimento, come in un sistema idraulico.
Perché i sistemi pneumatici battono i sistemi idraulici
Mentre i sistemi idraulici possono garantire minori perdite di energia durante il funzionamento, in generale i sistemi pneumatici assicurano un costo iniziale inferiore, minori esigenze di manutenzione, maggiore durata e un più alto grado di affidabilità meccanica, rendendoli l’opzione più conveniente a lungo termine.
Inoltre, l’aria compressa ha il vantaggio unico della velocità – a differenza dell’olio idraulico, quando l’aria viene rilasciata, si espande ad alta velocità e forza, permettendo velocità di attuazione molto più elevate. Come tale, i sistemi pneumatici offrono ampie possibilità di applicazione e sono la scelta ovvia per le applicazioni che richiedono alta velocità e precisione.
I sistemi pneumatici possono facilitare in modo efficiente la maggior parte delle applicazioni su scala industriale che richiedono movimenti come il serraggio, il posizionamento, la pressatura, il sollevamento, l’ordinamento e l’impilamento – come quelli visti nella produzione, nell’assemblaggio e negli impianti di distribuzione. Ulteriori modifiche al sistema possono aumentare la precisione con cui opera un sistema pneumatico, consentendo applicazioni che richiedono l’etichettatura, il taglio, l’aggraffatura o la goffratura.
Grazie alla loro durata, alle prestazioni superiori e alla capacità di fornire energia agli attuatori ad alta velocità, i sistemi pneumatici rimangono tra le scelte più affidabili per alimentare tutto, dai sistemi di transito dei pendolari e l’estrazione del gas naturale ai dispositivi agtech che possono mungere una mucca in modo autonomo.