Le pompe idrauliche e i motori idraulici sono due macchine diverse che lavorano con l'energia idroelettrica. Di seguito una breve sintesi delle principali distinzioni tra queste due macchine:
Pompa: una pompa è generalmente un contenitore con portata regolata utilizzato per spostare il fluido da un posto all'altro. Potrebbe essere alimentata da un motore che utilizza l'energia creata dal flusso del fluido per svolgere un lavoro meccanico. I tipi di pompe più comuni utilizzati nel settore sono le pompe centrifughe che applicano un tamburo rotante per la creazione di flussi ad alta pressione; sono efficienti nello spostare grandi quantità di liquido a velocità più elevate.
Motore: un motore è un dispositivo per convertire la potenza meccanica in azione/movimento. Ciò può essere causato da una fonte esterna come motori azionati elettricamente o può verificarsi naturalmente a causa di oggetti in movimento come quelli presenti negli ingranaggi. L'uso dei motori varia a seconda delle applicazioni quotidiane come automobili, barche e utensili, tra gli altri. La maggior parte dei motori di pompaggio, tuttavia, sono motori a combustione interna; sono alimentati a gasolio o benzina.
La pompa idraulica crea flusso mentre il motore idraulico converte la potenza del fluido in potenza meccanica
Una pompa idraulica consente una quantità di pressione maggiore di quella presente nel serbatoio, consentendole di funzionare a un livello di pressione superiore a quello prodotto dal sistema stesso. In questo caso, l'energia idraulica può essere trovata oltre a quella normalmente fornita tramite pesi come imbarcazioni e camion.
I motori idraulici, tuttavia, sfruttano pistoni vibranti per convertire l'energia elettrica in forza meccanica. Gli alberi sono collegati a pistoni che sono azionati dall'energia elettrica di un alternatore o di una batteria. Per fornire movimento a tale motore, il pistone si muove avanti e indietro all'interno di cilindri riempiti di fluido. Di conseguenza, ogni volta che si verifica tale movimento, il fluido nei cilindri assume forme e temperature diverse per agire quindi come fonte di energia termica durante le operazioni poiché cambia la sua forma.
La pompa idraulica genera pressione mentre il motore idraulico utilizza la pressione per creare coppia
Oggigiorno, il motore idraulico è uno dei motori elettrici più diffusi nelle applicazioni industriali perché è in grado di fornire coppia e velocità elevate con bassi livelli di spesa e consumo energetico.
A differenza di altre fonti come riduttori o volani, un motore elettrico mantiene una velocità di rotazione costante senza alcun feedback dall'esterno. Ciò lo rende adatto per applicazioni come pompe e motori in cui la regolazione della velocità non è necessaria.
L'energia elettrica può essere fornita direttamente tramite un alimentatore rettificato o indirettamente tramite un inverter che converte la corrente alternata in corrente continua adatta per azionare motori (vedere sotto). Nei casi in cui non vi siano variazioni di frequenza tra la tensione di uscita, invece di alimentatori CC diretti, vengono spesso utilizzati convertitori CA-CC.
La pompa idraulica è azionata da un motore elettrico mentre il motore idraulico è azionato dalla pressione del fluido
Un generatore, collegato tramite un motore elettrico e una pressione del fluido nel sistema, è uno di questi. L'elettricità prodotta dal generatore durante la rotazione viene salvata in batterie o condensatori per un uso successivo. Queste fonti vengono sfruttate quando c'è bisogno di più potenza nel sistema.
Il fluido pressurizzato proveniente dal sistema idraulico viene convogliato a una pompa dell'olio che aspira l'olio da un apposito serbatoio e lo invia, attraverso diversi condotti e valvole, ad altre parti della macchina, che solitamente sono altri componenti.
La pompa idraulica ha tipicamente una densità di potenza maggiore rispetto al motore idraulico
Pompe e ventilatori sono alcune delle applicazioni su piccola scala in cui si possono trovare tipicamente motori idraulici. I sistemi di approvvigionamento idrico, gli impianti di trattamento delle acque reflue, ad esempio, utilizzano pompe idrauliche. Una singola grande pompa viene utilizzata in un impianto di acque reflue domestiche per spingere tutti i rifiuti attraverso l'impianto.
La loro densità di potenza distingue questi due tipi di motori l'uno dall'altro. La quantità di energia richiesta per unità di volume o massa (wattaggio) è chiamata densità di potenza. Ad esempio, se hai un motore elettrico con 1 cavallo di potenza che produce 1 HP al secondo e ha un peso di 100 libbre, allora la densità di potenza sarebbe di 10 cavalli/secondo/libbra (10 hp/s/lb). Se hai un motore elettrico con 3 cavalli di potenza che eroga 1 HP/s in un serbatoio che pesa 100 libbre, allora la sua densità di potenza sarà pari a trenta hp/s/lb (30 hp/s/lb).
In generale, i motori idraulici possono fornire uscite molto più o meno potenti a pressioni inferiori rispetto a quelli elettrici quando funzionano a pressioni più elevate. Tuttavia, a causa delle loro dimensioni più piccole rispetto ai motori elettrici, la maggior parte di questi motori idraulici tende a essere inefficiente su base generale.
L'efficienza della pompa idraulica è generalmente inferiore all'efficienza del motore idraulico
Le perdite sono coinvolte in questo sistema, ad esempio il consumo di energia e l'attrito. Le sue dimensioni e il suo tipo sono ciò che determina l'efficienza di una pompa. Rispetto a una pompa grande con volume interno simile, le pompe più piccole hanno efficienze elevate.
In genere, l'efficienza del motore idraulico è superiore a quella di una pompa idraulica. Questo perché tutta l'energia viene utilizzata per spostare il fluido attraverso un tubo o un cilindro; non ci sono perdite nel sistema. La quantità di energia persa dipende dalla velocità con cui si desidera spostare qualcosa o dalla forza che si desidera esercitare su di essa.
La velocità della pompa idraulica è tipicamente fissa mentre la velocità del motore idraulico può essere variata
In questo caso, la pompa può essere azionata a una certa velocità, mentre il motore può azionare anche altri dispositivi a velocità molto più elevate.
Ciò accade perché le pompe sono fatte per spostare il fluido a una velocità costante, mentre i motori sono progettati per input di potenza elevati e per girare rapidamente. La pompa può aspirare più fluido di quanto sia necessario per spostarlo ulteriormente, ma una volta lì non si fermerà finché non sarà vuota di fluido.
Inoltre, ciò implica che la maggior parte dei motori sono progettati per funzionare meglio a velocità più elevate rispetto a quelle a cui sono tipicamente utilizzati. In tal caso, se hai un motore indicato come 10,000 RPM (giri al minuto) e vuoi aumentare la sua velocità fino a 20,000 RPM (1/2), allora nessun problema poiché funzionano ancora insieme in modo efficace poiché hanno un carico uguale.
La dimensione della pompa idraulica è in genere inferiore alla dimensione del motore idraulico
Rispetto a una pompa idraulica, un motore idraulico è generalmente più grande perché possiede energia aggiuntiva e deve funzionare a velocità maggiori. Se la tua pompa è piccola, ad esempio, con solo pochi cavalli di potenza; allora un motore grande sarebbe necessario per far fronte alla domanda.
Una pompa idraulica sarà sempre più piccola del motore idraulico perché il suo livello di potenza è basso e funziona a basse velocità. Ad esempio, se hai una piccola pompa di pochi cavalli, allora dovrai acquistare un motore più grande per soddisfare la domanda.
La pompa idraulica ha tipicamente una temperatura di esercizio inferiore rispetto al motore idraulico
Il motivo è che il motore idraulico è un motore AC mentre la pompa idraulica è un motore DC. La temperatura di esercizio di un motore DC dipende da quanta corrente assorbe per funzionare e quanta potenza assorbe per funzionare a piena velocità. La temperatura di esercizio di una macchina DC a bassa potenza è inferiore a quella di una ad alta potenza.
La temperatura di esercizio di una macchina AC è correlata alla frequenza e alla tensione. In particolare, a basse frequenze (20 Hz o meno), grazie alle sue piccole dimensioni, la sua temperatura di esercizio è molto bassa, il che la rende facilmente raffreddabile tramite un sistema di ventole. Infatti, la maggior parte dei motori AC contemporanei ha già delle ventole installate al suo interno, in modo da raffreddarli ulteriormente. Tuttavia, se aumentiamo la loro frequenza o tensione oltre le specifiche nominali, iniziano a surriscaldarsi poiché la loro resistenza elettrica aumenta con frequenze e tensioni più elevate. Ciò fa sì che assorbano ancora più energia dalla fonte, il che aumenta ulteriormente la loro emissione di calore, tanto che diventano più caldi di quanto non lo sarebbero se funzionassero a frequenze e tensioni più basse!
La pompa idraulica ha in genere una durata inferiore rispetto al motore idraulico
1. Il motore idraulico è più pesante della pompa idraulica e pertanto necessita di più potenza per avviarsi.
2. Se la pressione del fluido in un motore idraulico non è superiore a quella di una pompa idraulica, si verificherà un malfunzionamento.
3. La guarnizione del rotore del motore idraulico non può essere sostituita come quella di alcune pompe, quindi per questo tipo di pompe è necessaria una manutenzione regolare.
4. Questi motori sono inoltre privi di porte di accesso e guarnizioni attorno ai pistoni usurati, come quelli presenti su altri tipi di pompe, rendendone difficile la riparazione.
Il costo della pompa idraulica è in genere superiore al costo del motore idraulico
La maggior parte delle pompe sono solitamente progettate in modo da poter essere utilizzate con diversi tipi di motori. Deve esserci un giunto di dimensioni adeguate e anche una certa quantità di pressione esercitata su di esse; quindi, potrebbero non essere leggere rispetto ad altri tipi di pompe.
D'altro canto, è generalmente possibile che i motori idraulici siano più leggeri di molti altri tipi di motori e anche più compatti. Inoltre, non hanno bisogno di alcun sistema di raffreddamento separato perché sono forniti come dissipatori di calore cablati. Pertanto, entrambi i tipi di motore possono essere utilizzati quando non c'è spazio sufficiente per una pompa più grande o quando abbiamo bisogno di potenza di trazione a basse velocità che una pompa più grande non può raggiungere.
La perdita interna dello stesso tipo di motore idraulico è maggiore di quella della pompa idraulica
Una pompa idraulica ha una perdita interna inferiore rispetto a quella dello stesso tipo di motore idraulico perché un motore elettrico ha una perdita interna elevata che deve essere ridotta. Tuttavia, nel ridurre al minimo la perdita dai motori elettrici, dovremmo ricordare che questi motori sono progettati per funzionare in condizioni di alta velocità e produrre alta potenza, quindi la loro perdita interna sarà molto grande.
Il motivo è che le pompe idrauliche non hanno pistoni, mentre i motori idraulici svolgono il loro lavoro con una pompa a pistoni. Inoltre, le pompe idrauliche utilizzano l'olio come mezzo anziché aria o acqua come mezzo di trasmissione per ottenere una trasmissione ad alta velocità e un basso consumo energetico.