Linea di tubi idraulici

Un tubo idraulico è un componente flessibile dei sistemi idraulici che trasporta il fluido idraulico ad alta pressione tra i vari componenti. È costituito da un tubo multistrato con raccordi aggraffati su entrambe le estremità. La sua flessibilità consente il movimento, la vibrazione e la compensazione delle variazioni di lunghezza tra componenti rigidi, il che lo distingue fondamentalmente dalle tubazioni.

Struttura di un gruppo tubo idraulico

Ogni tubo idraulico segue un principio di progettazione multistrato in grado di resistere a varie sollecitazioni meccaniche e chimiche. La struttura è suddivisa in tre strati funzionali, ciascuno dei quali svolge un compito specifico.

Strato interno

Lo strato interno è a diretto contatto con il fluido idraulico, solitamente olio minerale, ma anche fluidi speciali come gli HFC o gli HFD. È costituito da gomme sintetiche resistenti all’olio come l’NBR (gomma nitrilica) o, per requisiti di temperatura più elevati, l’FKM (gomma fluorurata). Lo strato interno deve essere chimicamente resistente al fluido pompato e, al contempo, presentare una superficie liscia per ridurre al minimo la resistenza al flusso.

Strato di rinforzo (strato portante)

Lo strato di rinforzo assorbe il carico di pressione effettivo. È costituito da filo d’acciaio avvolto attorno allo strato interno sotto forma di treccia o di spirale. Il numero di strati determina la pressione nominale del tubo idraulico. Tra i singoli strati di filo metallico sono inseriti strati intermedi in gomma per ridurre l’attrito tra i fili e fornire sostegno tra gli strati. In alternativa, per pressioni nominali inferiori si utilizzano fibre tessili o aramidiche.

Strato esterno (rivestimento)

Lo strato esterno protegge i componenti portanti dalla pressione dagli influssi ambientali quali ozono, radiazioni UV, abrasione meccanica e sostanze chimiche. È costituito da gomma sintetica resistente agli agenti atmosferici, spesso CR (gomma cloroprenica). In ambienti particolarmente abrasivi, è possibile montare sul tubo flessibile ulteriori guaine protettive o molle protettive a spirale.

Tipi di costruzione e norme

I tubi idraulici sono classificati in base al tipo di rinforzo e alle relative norme di prodotto. Queste norme definiscono i requisiti relativi ai valori di pressione nominali, agli intervalli di temperatura e alle prove di impulso.

Tubi intrecciati con filo metallico secondo la norma DIN EN 853

I tubi con uno o due strati di treccia in filo d’acciaio rientrano nella norma DIN EN 853. I tipi 1SN e 2SN coprono pressioni nominali fino a circa 225 bar, a seconda della gamma di diametri nominali. Si caratterizzano per una buona flessibilità e vengono utilizzati in applicazioni con pressioni di esercizio moderate, come nelle macchine agricole o nelle linee di ritorno degli impianti industriali.

Tubi flessibili con filo d’acciaio avvolto a spirale secondo la norma DIN EN 856

Per pressioni di esercizio elevate fino a 420 bar e oltre, si utilizzano tubi flessibili con quattro o sei strati di filo d’acciaio avvolti a spirale, come specificato dalla norma DIN EN 856. I tipi 4SP, 4SH e 6SP sono progettati per sistemi soggetti a forti impulsi di pressione, come quelli presenti nelle presse, nelle macchine per lo stampaggio a iniezione e nelle attrezzature edili. La struttura a spirale offre una resistenza alla pressione superiore rispetto ai tubi flessibili intrecciati, ma comporta un raggio di curvatura minimo maggiore e una minore flessibilità.

Tubi flessibili compatti secondo la norma DIN EN 857

La norma DIN EN 857 specifica tubi flessibili con trecce metalliche altamente flessibili (tipi 1SC e 2SC). Questi raggiungono pressioni nominali fino a 400 bar, pur mantenendo un design compatto e un raggio di curvatura ridotto. Questa caratteristica li rende particolarmente adatti per applicazioni idrauliche mobili in cui sono richiesti spazi di installazione ristretti e frequenti movimenti di rotazione.

Classificazione delle prestazioni secondo la norma ISO 18752

La norma ISO 18752 classifica i tubi idraulici in base alle classi di prestazione (da A a D) anziché in base al design. Questo approccio basato sulle prestazioni tiene conto della pressione, delle pulsazioni e della temperatura all’interno di un unico sistema di classificazione e sta sostituendo sempre più la classificazione basata sul design. I progettisti selezionano la classe appropriata in base alle condizioni operative effettive, non alla disposizione delle trecce metalliche.

Tubi flessibili idraulici e tubazioni rigide

In pratica, le linee di tubi flessibili e le tubazioni si integrano a vicenda all’interno di un sistema idraulico. La scelta varia a seconda dei requisiti di flessibilità, durata e stabilità della pressione.

Le tubazioni vengono tipicamente utilizzate per le linee principali di mandata e di ritorno in sistemi fissi in cui non vi è alcun movimento relativo tra i punti di collegamento. Le linee con tubi flessibili idraulici, invece, collegano componenti in movimento quali cilindri, attuatori girevoli o bracci che ruotano sulle macchine. In molti sistemi, entrambi i tipi di linee formano un unico sistema integrato.

Assemblaggio e raccordi

Il termine “assemblaggio” descrive il processo di produzione di un gruppo di tubi flessibili idraulici pronto all’uso a partire dai singoli componenti: tubo flessibile e raccordi. Il tubo viene tagliato alla lunghezza richiesta e i raccordi vengono crimpati su entrambe le estremità.

La crimpatura come processo di giunzione

Una corretta crimpatura è la fase più critica dell’assemblaggio. Durante questo processo, il raccordo viene deformato utilizzando una pressa idraulica in modo da formare un collegamento a bloccaggio positivo e a tenuta stagna con il tubo. La pressione di crimpatura, la profondità di crimpatura e la scelta dell’utensile devono rispettare rigorosamente le specifiche del produttore dei raccordi. Una crimpatura non corretta può causare perdite o lo strappo del raccordo sotto pressione.

Scelta dei raccordi

I raccordi devono essere compatibili con il tubo flessibile e con il tipo di connessione. La pressione nominale del raccordo deve essere almeno pari a quella del tubo flessibile. La pressione di esercizio applicabile del gruppo tubo flessibile idraulico finito è determinata dal componente più debole, ovvero dalla pressione nominale più bassa tra quella del tubo flessibile e quella del raccordo. Ciò è espressamente previsto dalla norma DGUV 113-020.

Raggio minimo di curvatura e installazione

Il raggio minimo di curvatura è uno dei parametri di progettazione più importanti per un tubo idraulico assemblato. Se tale raggio non viene rispettato, lo strato interno sul lato esterno della curva subirà un allungamento eccessivo, mentre gli strati portanti la pressione sul lato interno saranno compressi. Ciò provoca crepe nell’anima, una ridotta resistenza alla pressione e un guasto prematuro.

Il raggio minimo di curvatura dipende dal tipo di tubo flessibile e dalla gamma di diametri nominali. I tubi a spirale presentano raggi minimi di curvatura maggiori rispetto ai tubi intrecciati dello stesso diametro nominale. Durante l’installazione del tubo flessibile, vale quanto segue: il raggio di curvatura effettivo dovrebbe superare in modo significativo il valore minimo per garantire un margine di sicurezza. Inoltre, nessuna sollecitazione di trazione deve agire sulla zona di raccordo tra il tubo flessibile e il raccordo.

Cause di guasto e manutenzione

Le linee di tubi idraulici sono soggette a un naturale invecchiamento, poiché gli elastomeri modificano le loro proprietà nel tempo. Anche fattori esterni accelerano l’usura. Le cause più comuni di guasto possono essere suddivise in diverse categorie.

Cause meccaniche

L’abrasione esterna causata dal contatto con componenti adiacenti o con altri tubi flessibili è una delle cause più comuni di guasto. Anche il mancato rispetto del raggio di curvatura minimo e la formazione di pieghe possono portare a guasti prematuri. Le sollecitazioni di trazione in corrispondenza del raccordo indeboliscono il giunto crimpato.

Cause termiche

Temperature di esercizio superiori al limite consentito accelerano significativamente l’invecchiamento degli elastomeri. Anche il superamento del limite di temperatura di esercizio continuo di pochi gradi può ridurre significativamente la durata di vita. Al contrario, le basse temperature rendono la gomma fragile.

Cause chimiche

Un fluido idraulico incompatibile può attaccare lo strato interno, provocandone il rigonfiamento o il restringimento e riducendone così la resistenza alla compressione. Anche agenti ambientali aggressivi quali oli, solventi o acidi possono danneggiare lo strato esterno.

Invecchiamento

Anche in condizioni operative ottimali, gli elastomeri invecchiano. L’ozono e le radiazioni UV aggrediscono lo strato esterno, anche quando il tubo idraulico non è in uso. Per questo motivo, i produttori specificano una durata massima di stoccaggio che non deve essere superata al momento della messa in servizio.

Requisiti di ispezione secondo la norma DGUV 113-020

La norma DGUV 113-020 disciplina l’uso sicuro dei tubi idraulici e dei fluidi idraulici in Germania. Sostituisce le precedenti norme BGR 237 e BGR 137 e si basa sul Regolamento sulla sicurezza industriale (BetrSichV).

Valutazione dei rischi

Gli operatori devono effettuare una valutazione dei rischi che tenga conto di tutte le sollecitazioni a cui è sottoposto il gruppo di tubi idraulici: pressione di esercizio, portata, fluido, temperatura, influenze ambientali e carichi dinamici. La scelta del tipo di tubo e della pressione nominale appropriati si basa su questa valutazione.

Ispezioni periodiche

La norma DGUV 113-020 richiede ispezioni visive e funzionali periodiche. Danni visibili quali crepe, rigonfiamenti, abrasioni o perdite in corrispondenza dei raccordi richiedono la sostituzione immediata. Gli intervalli di ispezione sono determinati dalla valutazione dei rischi. Come linea guida generale, è opportuno effettuare un’ispezione visiva ogni sei-dodici mesi; per applicazioni particolarmente critiche sono necessarie ispezioni più frequenti.

Intervalli di sostituzione

La normativa raccomanda di sostituire le linee di tubi idraulici al più tardi dopo sei anni, a meno che danni preesistenti non rendano necessaria una sostituzione anticipata. La data di fabbricazione è stampata sul tubo e deve essere presa in considerazione durante la messa in servizio. I tubi che al momento dell’installazione hanno già più di quattro anni non devono più essere utilizzati.

Conclusione

I tubi flessibili idraulici sono una componente indispensabile di qualsiasi sistema idraulico, in quanto compensano i movimenti e le vibrazioni tra i componenti. Il loro funzionamento affidabile dipende dalla corretta selezione in base alla pressione nominale e alle norme, dal montaggio a regola d’arte, dal rispetto del raggio minimo di curvatura e da ispezioni regolari. Il rispetto di questi principi riduce al minimo il rischio di guasti e garantisce un funzionamento sicuro ed efficiente del sistema.