Nel funzionamento quotidiano delle apparecchiature industriali, i tubi idraulici svolgono un ruolo fondamentale nel trasporto dei fluidi idraulici.
La scelta del materiale sbagliato può causare perdite dai tubi idraulici e una riduzione dell'efficienza, o persino guasti e incidenti alle apparecchiature. Niente paura! Oggi, Sinopulse vi spiegherà i vari materiali utilizzati per i tubi idraulici e come sceglierli, aiutandovi a ridurre i costi operativi e i tempi di fermo delle apparecchiature.
Cosa sono i tubi idraulici e quali sono le loro tipologie?
Tubi idrauliciI tubi flessibili ad alta pressione, noti anche come tubi flessibili per olio ad alta pressione o tubi flessibili in gomma, sono i vasi sanguigni dei sistemi idraulici, che trasmettono fluidi e pressione. In generale, i tubi flessibili ad alta pressione includono anche i tubi utilizzati per il trasporto di acqua, vapore e liquidi chimici.
I tubi idraulici si dividono in tubi in gomma, tubi in metallo corrugato e tubi in PTFE.
Tubi idraulici in gomma: I tubi resistenti all'olio presentano tipicamente strati interni ed esterni in gomma cloroprene. I tubi resistenti ad acidi, alcali e alte temperature sono realizzati in EPDM, gomma cloroprene o gomma siliconica. Gli strati interni ed esterni in gomma sono generalmente intrecciati o avvolti con filo d'acciaio, con uno o quattro strati di treccia.
Tubi metallici corrugati: I tubi metallici sono soffietti in acciaio inossidabile intrecciati (o avvolti) con uno o più strati di filo o maglia in acciaio inossidabile. Sono resistenti alla corrosione, alle alte temperature (da -235 °C a 500 °C) e alle alte pressioni (32 MPa).
Tubi in PTFE: I tubi in PTFE sono costituiti da un tubo interno in PTFE e da un rinforzo in filo di acciaio inossidabile. Sono resistenti alla corrosione (resistenti all'acqua regia e a tutti i solventi organici), alle alte temperature (-60℃—250℃) e alle alte pressioni (35 MPa).
Tubo idraulico termoplastico: Tubo termoplastico è un tipo di tubo flessibile in materiale termoplastico che può essere riscaldato fino a 120 gradi ed è alimentato dalla pressione dell'acqua o da un sistema pneumatico. Ha le caratteristiche di leggerezza, resistenza alla pressione e resistenza alla corrosione.
Costruzione di tubi idraulici in gomma
I tubi idraulici sono costituiti principalmente da un tubo interno, un tubo intermedio (opzionale), uno strato di rinforzo (filo d'acciaio o altro materiale di rinforzo) e un tubo di rivestimento. Il tubo interno garantisce che il fluido trasportato possa resistere a una determinata pressione, proteggendo al contempo il filo d'acciaio dalla corrosione. Il tubo di rivestimento protegge lo strato di rinforzo da altri tipi di danni. Lo strato di rinforzo funge da materiale strutturale, fornendo resistenza e consentendo al tubo di resistere a pressioni di esercizio più elevate.
Applicazioni dei tubi idraulici
I tubi flessibili idraulici sono ampiamente utilizzati nei supporti idraulici minerari, nell'estrazione petrolifera, nell'ingegneria edile, nel sollevamento e nel trasporto, nella forgiatura metallurgica, nelle attrezzature minerarie, nelle navi, nei macchinari per stampaggio a iniezione, nei macchinari agricoli, in varie macchine utensili e nei sistemi idraulici meccanizzati e automatizzati in vari settori industriali.
Problemi che possono sorgere dalla scelta di un materiale sbagliato per i tubi idraulici in gomma:
perdite
Danni al tubo: Il tubo interno o esterno si rompe a causa di usura, corrosione o danni meccanici.
Danni da accumulo di pressione pulsata: Gli impulsi di pressione ad alta frequenza a lungo termine causano l'affaticamento del materiale.
Scoppiare
Effetti della temperatura: La resistenza del materiale del tubo diminuisce alle alte temperature e diventa fragile alle basse temperature.
Danni meccanici esterni: Indebolimento localizzato dovuto a raschiamento, schiacciamento o flessione eccessiva durante l'installazione.
Crepe superficiali o desquamazione dello strato esterno
Invecchiamento da ozono/UV: L'esposizione prolungata all'ozono o alla luce solare provoca la formazione di crepe nella gomma indurita.
Corrosione chimica: L'esposizione a olio, solventi o sostanze chimiche provoca la degradazione dello strato esterno.
Fragilità a bassa temperatura: Perdita di elasticità della gomma a basse temperature, con conseguenti crepe in caso di piegatura.
Espansione o deformazione del tubo
Espansione ad alta pressione: Il superamento della resistenza alla pressione del tubo provoca l'espansione del tubo.
Addolcimento ad alta temperatura: Una temperatura eccessiva dell'olio fa sì che la gomma si ammorbidisca e perda il suo supporto.
Usura interna: Le particelle di fluido e le impurità usurano la camera d'aria, causando rigonfiamenti localizzati.
Sbucciatura o intasamento della camera d'aria
Contaminazione dei fluidi: Le impurità presenti nel fluido (trucioli metallici, acqua) causano corrosione o desquamazione della camera d'aria.
Compatibilità dei fluidi: Incompatibilità del fluido con il materiale del tubo (ad esempio, alcuni oli sintetici reagiscono con la gomma).
Posizione estesa: A causa della prolungata inattività, il tubo interno aderisce al tubo, provocandone il distacco e la formazione di detriti.
Come scegliere il materiale corretto per il tubo idraulico in gomma
Il mezzo trasportato dai tubi idraulici in gomma determina la scelta del materiale del tubo interno
Quando si considera la compatibilità dei fluidi idraulici con i tubi flessibili, il primo aspetto da considerare è la struttura del tubo centrale. Esistono numerose opzioni di materiali per il tubo centrale, tra cui i cinque più diffusi sono la gomma nitrilica (NBR, nota anche come Buna), il neoprene, l'etilene propilene diene monomero (EPDM), il fluoroelastomero (Viton) e i materiali termoplastici, con l'NBR come il più comunemente utilizzato.
NBR è un materiale altamente versatile che si comporta bene nella maggior parte degli ambienti con fluidi idraulici. Le varianti NBR idrogenate possono funzionare bene anche con fluidi ad alta concentrazione d'acqua.
Tuttavia, la normale gomma NBR (gomma nitrilica butadiene) tende a gonfiarsi, ammorbidirsi e a screpolarsi nel tempo a causa dei cicli termici e dell'ossidazione, se esposta ad acqua o acqua e glicole. Questo riduce gradualmente la resistenza meccanica del tubo e può infine causarne il cedimento.
Per fluidi idraulici a base d'acqua, EPDM è una buona scelta. Hai notato che i tubi di aspirazione delle pompe e i "tubi dei camion" sono spesso dello stesso tipo? Molti sono realizzati in gomma EPDM e possono essere utilizzati anche in ambienti sotto vuoto.
EPDM (monomero di etilene propilene diene) È particolarmente adatto per applicazioni che richiedono fluidi a base d'acqua. Fluidi a base d'acqua come miscele di glicole ed emulsioni acqua-olio sono ampiamente utilizzati in ambienti come le acciaierie. Nelle acciaierie, dove le temperature ambiente e locali sono elevate, il vantaggio dell'utilizzo di questi fluidi a base d'acqua è che, anche in caso di perdite da un tubo flessibile, la tubazione idraulica non si trasformerà in un lanciafiamme.
Politetrafluoroetilene (PTFE), più comunemente noto come Teflon, è un'ottima scelta anche per i fluidi a base d'acqua in ambienti ad alta temperatura, sebbene ne risenta la flessibilità.
Viton (FKM), un tipo di fluoroelastomero, offre un'eccellente protezione contro fluidi altamente corrosivi come esteri di polioli ed esteri fosfatici. Gli esteri fosfatici sono comunemente usati come fluidi ignifughi nel settore aerospaziale e successivamente hanno trovato impiego anche nelle acciaierie. Entrambi gli esteri sono materiali completamente sintetici progettati per resistere all'accensione se esposti a fiamme e alte temperature. Altri materiali per tubi, come la gomma nitrilica e l'EPDM, si degradano e alla fine si rompono in queste condizioni, quindi non dovrebbero mai essere utilizzati per il trasporto di fluidi ignifughi.
Ad esempio, se il fluido è un fluido idraulico a base di estere fosforico, scegliere un tubo Parker che termina con 4. Il tubo interno è solitamente realizzato in EPDM, come le serie 804, 304, 424 e 774.
Guida rapida alla selezione del materiale del tubo flessibile idraulico (camera d'aria)
| Tipo di fluido / Applicazione | Materiale consigliato | Caratteristiche principali | Casi d'uso tipici |
| Olio idraulico generale | Gomma nitrilica (NBR) | Ottima resistenza all'olio, conveniente | Sistemi idraulici standard, macchinari mobili |
| Olio ad alta temperatura, fluidi sintetici | Nitrile idrogenato (HNBR) | Resistenza al calore e all'ozono migliorata rispetto all'NBR | Acciaierie, trasferimento di fluidi ad alta temperatura |
| Fluidi a base d'acqua (glicole, emulsioni) | EPDM (monomero di etilene propilene diene) | Ottima resistenza all'acqua, al vapore, ai fluidi a base di glicole | Fonderie, sistemi idraulici a base d'acqua |
| Fluidi di esteri fosforici resistenti al fuoco | Viton (FKM) | Resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici, ideale per fluidi ignifughi | Aerospaziale, impianti siderurgici che utilizzano fluidi a base di esteri fosforici |
| Fluidi altamente corrosivi o a base di solventi | PTFE (politetrafluoroetilene) | Estremamente resistente agli agenti chimici, ampio intervallo di temperatura (da -60°C a 250°C) | Lavorazione chimica, fluidi aggressivi |
Nota:
Se il mezzo di trasmissione è costituito da un fluido complesso (ad esempio un refrigerante contenente olio o un'emulsione corrosiva), si consiglia il PTFE o il fluoroelastomero.
Se la composizione specifica del fluido non è nota, si raccomanda all'utente di fornire la scheda di sicurezza del materiale (MSDS) al fornitore per la valutazione della compatibilità dei materiali.
La capacità di sopportare la pressione determina la scelta del materiale e della struttura del rinforzo.
Lo strato di rinforzo è un componente chiave del tubo. È tipicamente intrecciato con filo di acciaio, poliestere ad alta resistenza o filato di nylon, garantendo un'eccellente resistenza alla pressione e alla trazione. A seconda delle esigenze, lo strato di rinforzo può essere realizzato con diversi materiali e metodi di intreccio.
Le fluttuazioni di pressione sono comuni nei sistemi idraulici. Se un tubo flessibile ha una scarsa resistenza alla pressione, può essere facilmente danneggiato da frequenti variazioni di pressione. Per i sistemi con ampie fluttuazioni di pressione, è importante scegliere un tubo flessibile con una buona resistenza agli impulsi. Rinforzi speciali, come la treccia o l'avvolgimento multistrato in filo d'acciaio, possono resistere meglio agli impulsi di pressione. Le strutture specifiche e le tolleranze di pressione sono le seguenti:
1. Strato a bassa pressione (1-2 strati)
• Filo di acciaio a 1 strato (modello: 1SN/1ST/1AT):
Struttura a treccia singola per una flessibilità ottimale (raggio di curvatura ≤ 8 volte il diametro interno)
Campo di pressione 8-20 MPa, adatto per sistemi di lubrificazione a bassa pressione e apparecchiature idrauliche domestiche
• Filo di acciaio a 2 strati (modello: 2SN/2ST/2AT):
Il rinforzo a doppia treccia aumenta la pressione a 20-40 MPa
Ideale per applicazioni generali come bracci idraulici per escavatori e sistemi di sollevamento per carrelli elevatori
2. Strato a media e alta pressione (3-4 strati)
• Filo di acciaio a 4 strati (modello: 4SH/4SP):
Struttura a doppio strato avvolto (non intrecciato), con un intervallo di pressione di 40-70 MPa
Essenziale per le linee di olio ad alta pressione nelle macchine per stampaggio a iniezione e nei sistemi idraulici nei macchinari per l'industria mineraria
3. Strato ad altissima pressione (6 strati, personalizzabile)
• Filo di acciaio a 6 strati (modello: R15/R13):
Impilamento di avvolgimento a tre strati, con una resistenza alla pressione superiore a 70-120 MPa+
Adatto per applicazioni ad altissima pressione come attrezzature per la perforazione petrolifera e sistemi idraulici aeronautici
Guida rapida alla selezione del materiale del tubo flessibile idraulico (strato di rinforzo)
| Condizioni operative / Requisiti | Struttura di rinforzo consigliata | Caratteristiche principali | Casi d'uso tipici |
| Sistemi a bassa pressione (< 20 MPa) | Treccia a 1 filo (1SN / 1ST) | Buona flessibilità, leggero | Sistemi di lubrificazione, sistemi di sterzo |
| Pressione media (20–35 MPa) | Treccia a 2 fili (2SN / 2ST) | Conveniente, buona valutazione della pressione | Escavatori, carrelli elevatori, trattori |
| impulsi di pressione frequenti | Spirale/treccia a 3 o 4 fili (3SN–4SH) | Resistenza agli impulsi superiore, lunga durata | Macchine a iniezione, camion da miniera |
| Alta pressione (40–70 MPa) | Spirale a 4 fili (4SP / 4SH) | Struttura in acciaio a spirale, pressione di scoppio molto elevata | Perforazione di gallerie, presse, grandi macchine edili |
| Pressione ultra elevata (> 70 MPa) | Spirale a 6 fili (6SP / R13 / R15) | Spirale multistrato, costruita per carichi estremi | Piattaforme di perforazione, sistemi aerospaziali |
| Leggero / Alta flessibilità | Treccia in fibra di aramide o nylon | Ottima flessibilità, resistenza alla fatica | Bracci robotici, macchinari compatti |
| Ambienti non conduttivi/antistatici | Rinforzo non metallico + strato conduttivo | Sicuro per ambienti infiammabili/esplosivi | Autocisterne, sistemi di rifornimento, miniere sotterranee |
Nota:
Treccia di filo d'acciaio: Più flessibile e adatto ad applicazioni con piegature frequenti; generalmente utilizzato in sistemi a media tensione o per uso generale.
Spirale in filo d'acciaio: Più robusto e resistente alle alte pressioni, adatto a sistemi con carichi pesanti e urti violenti.
Treccia in fibra (poliestere/nylon/aramide): Adatto per applicazioni che richiedono leggerezza, maneggevolezza o resistenza alla corrosione, ma con una capacità di sopportare la pressione inferiore rispetto al filo di acciaio.
Per le applicazioni con impulsi ad alta frequenza, si consiglia di selezionare una struttura di rinforzo conforme alla norma ISO 18752 o SAE 100R12/R13/R15.
L'ambiente esterno in cui vengono utilizzati i tubi idraulici in gomma determina la scelta del materiale di rivestimento esterno
Temperature elevate, freddo estremo, luce solare diretta e umidità... questi diversi ambienti mettono a dura prova i tubi flessibili! Scegliete tubi flessibili rivestiti in PVC resistenti ai raggi UV per attrezzature da esterno, tubi flessibili in gomma fluorurata per alte temperature per officine ad alte temperature e tubi flessibili in gomma nitrilica idrogenata (HNBR) resistenti alle basse temperature per ambienti inferiori a -20 °C. Un caso di apparecchiature per celle frigorifere che utilizzavano tubi flessibili ordinari ha causato crepe fragili in seguito all'esposizione al freddo, con conseguenti perdite superiori a 100.000 RMB!
È necessario considerare le condizioni ambientali a cui sono esposti i tubi idraulici. Negli ambienti industriali, possono essere presenti sostanze chimiche corrosive o solventi, che possono danneggiare o degradare il rivestimento esterno standard in neoprene. È qui che entra in gioco la gomma fluorurata (Viton). Sorprendentemente, è resistente a tutte le sostanze tranne l'acqua. Le applicazioni su apparecchiature mobili che comportano l'esposizione a sostanze chimiche potrebbero richiedere soluzioni più specializzate, come il PTFE intrecciato in acciaio inossidabile.
Guida rapida alla selezione del materiale del tubo flessibile idraulico (rivestimento esterno)
| Esposizione ambientale | Materiale dello strato esterno consigliato | Caratteristiche principali | Casi d'uso tipici |
| Uso generale all'aperto | Neoprene (CR) | Resistente all'olio, moderata resistenza all'ozono e agli agenti atmosferici | Macchine edili, agricole |
| Esposizione prolungata alla luce solare/UV | Rivestito in EPDM / PVC | Ottima resistenza alle intemperie e all'ozono | Attrezzature fisse per esterni |
| Schizzi di sostanze chimiche, oli, solventi | Esterno in Viton® (FKM) / PTFE | Resistenza chimica e termica superiore | Impianti chimici, acciaierie |
| Ambiente ad alta temperatura | HNBR / Viton® | Resistente al calore (fino a 150–200°C), resistente all'ossidazione | Fonderia, macchine per stampaggio a iniezione |
| Condizioni di bassa temperatura (< -20°C) | HNBR o miscela PVC/NBR per climi freddi | Mantiene la flessibilità a temperature sotto lo zero | Deposito frigorifero, attrezzatura invernale per esterni |
| Abrasione e usura meccanica (parti mobili) | Rivestimento in gomma o poliuretano avvolto | Elevata resistenza all'abrasione, adatto per forti attriti meccanici | Escavatori, carrelli elevatori, applicazioni minerarie |
| Ambienti antideflagranti/antistatici | Gomma conduttiva + composto antistatico | Previene l'accumulo di elettricità statica in ambienti infiammabili | Consegna di carburante, petrolio e gas, estrazione mineraria |
Nota:
La funzione principale della copertura è quella di proteggere la struttura interna da fattori ambientali quali impatto meccanico, attacco chimico, raggi UV e sbalzi di temperatura.
Per soddisfare contemporaneamente più requisiti ambientali (ad esempio, resistenza alle alte temperature e ai raggi UV), è possibile utilizzare una copertura composita o un rivestimento protettivo aggiuntivo (ad esempio una guaina ondulata, una guaina in tessuto di nylon o una guaina ignifuga in silicone).
Sintesi
Le prestazioni dei tubi idraulici dipendono non solo dalla loro progettazione strutturale, ma anche dalla corretta selezione dei materiali. Che si tratti di operare ad alte temperature, alte pressioni o in fluidi corrosivi, solo selezionando lo strato interno, lo strato di rinforzo e i materiali di rivestimento esterno appropriati in base all'ambiente operativo è possibile garantire il funzionamento sicuro e la stabilità a lungo termine del sistema idraulico.
In qualità di produttore professionale di tubi idraulici, Sinopulse offre una linea di prodotti diversificata, conforme agli standard internazionali (come SAE ed EN), per soddisfare le esigenze di diversi settori e condizioni operative. La scelta del materiale giusto non solo riduce i guasti delle apparecchiature e i costi di manutenzione, ma prolunga anche significativamente la durata utile e migliora l'efficienza produttiva. In caso di dubbi sulla scelta del materiale per i tubi flessibili, non esitate a contattare Sinopulse e ti forniremo soluzioni professionali.