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Tier 5: ottimizzazione degli spazi e scambio termico

20/05/2020 da HYDAC, pubblicato in TIER 5

Tier 5: ottimizzazione degli spazi e scambio termico

Posted by HYDAC on 20/05/2020

La normativa Tier 5, come abbiamo visto nell’articolo “L'evoluzione della normativa sulle macchine mobili", ha coinvolto anche i costruttori di macchine mobili che sono stati chiamati a ripensare all’architettura progettuale del vano motore. Motori sempre più ingombranti e sempre più delicati hanno dato il via a due nuove sfide per i costruttori: da un lato è sorta la necessità di ridurre gli ingombri, e dall’altro l’adeguamento richiesto dagli standard ha determinato un maggior scambio termico.

Quali misure sono state adottate per ridurre gli ingombri della componentistica idraulica, a fronte dei nuovi e più ingombranti motori TIER 5? Come sono state adeguate le macchine mobili per un maggior scambio termico?

 

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Ottimizzazioni degli spazi: partiamo dal serbatoio


L’adozione di serbatoi olio compatti, per quanto auspicabile, pone dei limiti come la riduzione della capacità di degasaggio del fluido e di scambio termico. Il serbatoio oleodinamico può essere sviluppato in modo compatto sfruttando conoscenze e tecnologie di varia natura: tecnologie del design e dei materiali dei serbatoi, di filtrazione avanzata, simulazioni e tecniche di progettazione per la riduzione delle tubazioni.

La tank optimization, di cui abbiamo parlato nell’articolo “Tank optimization e serbatoi compatti: vantaggi e ottimizzazione” di HYDAC è certamente uno dei più completi metodi di simulazione, analisi, progettazione dei serbatoi e serve a realizzare serbatoi estremamente compatti che, sfruttando filtri speciali, riducono drasticamente la presenza d’aria nell’olio e tutti i rischi ad essa connessa. Così, si può risolvere il problema della scarsa capacità degasante dei serbatoi compatti.

In sostanza, la necessità di ottenere spazio aggiuntivo nel sotto cofano ha portato a importanti cambiamenti nell'ingegneria del design e nelle tecniche di filtrazione. La riduzione dei serbatoi attraverso simulazioni e la corretta filtrazione permettono non solo di guadagnare spazio aggiuntivo nel vano motore, ma anche di abbassare i costi, grazie al minor volume d’olio da ospitare, oltre ovviamente ad aumentare le performance del sistema idraulico.

Nello specifico l’ottimizzazione del serbatoio, oltre che nelle dimensioni, avviene anche attraverso la disposizione calcolata dei filtri, di tutte le connessioni e dei componenti idraulici per ridurre al minimo le zone morte all’interno del serbatoio. Il tutto si traduce in sistemi compatti che rispondono alla necessità di ridurre gli ingombri a fronte dei nuovi motori TIER 5.

Ottimizzazione degli spazi: i sistemi integrati

L’integrazione di diversi componenti in un’unica soluzione ha rappresentato un consistente vantaggio in termini di riduzione degli ingombri. Le competenze richieste in un insieme assemblato sono:

  • capacità progettuale;
  • conoscenza delle specifiche di funzionamento del sistema macchina;
  • adattabilità e integrabilità dei componenti. 

La progettazione di questi sistemi ha comportato quindi di interfacciare l’universo oleodinamico alle specifiche progettuali del costruttore, in questo modo è stato possibile trarre beneficio dal know how tecnico a vantaggio del suo sistema macchina.

Questi sistemi possono arrivare a integrare filtro–scambiatore–serbatoio giungendo a ridurre non solo gli ingombri di questi componenti, ma anche le tubazioni e le connessioni.

Inoltre, i serbatoi possono essere appositamente sagomati per inglobare questi componenti in un insieme estremamente compatto rispondendo così alle attuali esigenze di riduzione degli ingombri. Si pensi, ad esempio, al potenziale vantaggio in termini di ingombri e velocità di installazione, di un serbatoio ottimizzato secondo la “Tank Optimization” integrato di filtro e scambiatore.

Le tecnologie per la riduzione degli ingombri

L'adeguamento dei motori agli standard sulle emissioni ha richiesto un maggiore scambio termico: si tratta di un aumento di circa il 10% del calore da dissipare. Rispetto al passato, seppur a parità di potenza questi motori hanno un ingombro maggiore che riduce tutti gli spazi utili e gli scambiatori sono chiamati a garantire elevate prestazioni al minimo ingombro.

Scambiatori più efficienti con ingombri ridotti. Questa frase riassume il principale effetto della normativa TIER 5 o Stage V su chi progetta una macchina o è tenuto a valutare l’installazione di uno scambiatore. Lo scambiatore a fronte delle prerogative della normativa deve, infatti, garantire alte prestazionirisparmio energetico e facile manutenzione ma al minimo ingombro.

Le tecnologie messe a punto per rispondere a queste esigenze sono state:

  • l'ottimizzazione dello scambiatore
  • l'integrazione della componentistica in sistemi

Scambio termico alle massime performance: scambiatori compatti, modulari e integrati

I costruttori di cooler hanno risposto a questa sfida attraverso:

  • scambiatori combinati modulari che coadiuvano diverse funzioni di scambio termico (olio, aria, acqua e fluido refrigerante);
  • design specifici dei singoli componenti costruttivi come piastre e turbolari che massimizzino le performance di scambio;
  • integrazione di valvole termiche e di pressione all’interno dello stesso scambiatore per la regolazione e il controllo intelligente dello scambio termico.
  • sistemi integrati di scambiatori, filtri, serbatoi idraulici: diverse funzioni in un insieme compatto. L’introduzione di questi sistemi si traduce in una perfetta integrazione con la macchina, a vantaggio di design e funzionalità.

Attuare soluzioni efficaci per vincere la sfida dello scambio termico posta dalla normativa, ha significato quindi proporre sistemi interamente progettati - e progettabili - su specifiche di lavoro del sistema macchina: aspetti che hanno richiesto un elevato know-how tecnico e di co-progettazione.

Le questioni approfondite in questo articolo rappresentano le principali tematiche che hanno coinvolto i costruttori, per via dell’incombenza di dover riprogettare gli spazi delle macchine. Ma non solo, la normativa sulle emissioni ha portato con sé anche la tematica della cura del gasolio, la cui contaminazione reca problematiche ai motori di ultima generazione. Per approfondire questo argomento, ti consigliamo di leggere anche "Diesel PreCare: filtrazione evoluta per la cura del motore."

 

Se cerchi un approfondimento sul tema dello Stage V e la conformazione delle macchine mobili in materia di emissioni, puoi leggere la guida "Normativa sulle emissioni: tutti gli aggiornamenti sul TIER 5".

 

Vuoi saperne di più sulle soluzioni per adeguare le macchine mobili allo Stage V? Clicca sull’immagine qui sotto e leggi il nostro prontuario!

 

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