Punte di pressione nei sistemi idraulici: rischi per sensori e impianti

Come si formano i picchi di pressione nei sistemi idraulici?

I picchi di pressione si verificano a causa di brusche variazioni nel flusso di volume, ad esempio quando si chiudono improvvisamente le valvole o si ferma rapidamente una pompa. Si forma un'onda di pressione che si propaga velocemente nel mezzo. Nei sistemi chiusi, queste onde possono essere riflesse, causando picchi di pressione temporanei molto superiori alla pressione di esercizio.

Cause tipiche dei picchi di pressione:

• Chiusura rapida di valvole a magnete o a sfera
• Cambio improvviso di direzione di rotazione della pompa
• Infiltrazioni di aria o gas nel sistema
• Collasso di bolle di vapore (cavitation)

Quali sono le conseguenze dei picchi di pressione sui sensori?

I sensori di pressione sono generalmente progettati per una certa pressione di esercizio e limiti di sovraccarico definiti. Sovraccarichi temporanei - chiamati "Pressure Spikes" - possono portare a due scenari:

Guasto totale a causa di distruzione meccanica

Se si supera la pressione massima tollerata, la membrana del sensore può strapparsi o il elemento di misura interno può essere distrutto. Il guasto è immediatamente riconoscibile.

Errori di misurazione progressivi a causa di deformazioni permanenti

Con sovraccarichi minori ma ripetuti, la membrana si deforma permanentemente. Il sensore continua a funzionare, ma fornisce valori inaccurati, potenzialmente portando a malfunzionamenti e problemi di qualità senza che se ne renda conto.

Come si possono evitare o attenuare i picchi di pressione?

A seconda del design del sistema e dell'applicazione, si possono adottare diverse misure di protezione per prevenire i picchi di pressione o limitarne gli effetti.

Misure efficaci per ridurre i picchi di pressione:

• Dampers anti-pulsazione: Attenuano i rapidi cambi di pressione e impediscono la trasmissione alle componenti sensibili.
• Limitatori di pressione: Riducono la velocità di flusso in punti critici e impediscono cambi di pressione improvvisi.
• Valvole che si chiudono lentamente: Evitano interruzioni improvvise del flusso.
• Dimensionamento adeguato delle tubazioni: Il diametro e la lunghezza dei tubi influenzano la propagazione delle onde.

Strategie di protezione lato sensore:

• Utilizzo di sensori con maggiore tolleranza al sovraccarico
• Installazione di membrane di protezione aggiuntive o supporti meccanici
• Posizionamento dei sensori fuori da aree particolarmente a rischio

Conclusione: la protezione inizia con la comprensione del sistema

I picchi di pressione non sono insoliti nelle applicazioni idrauliche, ma non sono un destino ineluttabile. Attraverso misure adeguate nella progettazione del sistema e l'uso mirato di sensori robusti o protetti, è possibile prevenire efficacemente i danni. Particolarmente in impianti di sicurezza o altamente automatizzati, è consigliabile un'analisi preventiva e una ottimizzazione delle condizioni di pressione.

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