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Il motore della pompa di una pressa idraulica non si sceglie in base al prodotto tra pressione massima e portata massima della pressa, ma in base alla potenza effettivamente assorbita dalla pompa in ogni fase del ciclo. Durante la pressatura la pressione è alta ma la portata bassa; nell’avvicinamento rapido, invece, la portata è alta e la pressione bassa. Per una scelta corretta si calcola prima la potenza fase per fase, poi si valutano insieme il valore massimo e la potenza equivalente, che rappresenta il riscaldamento medio lungo il ciclo.
In questo articolo non ci concentriamo sui dettagli meccanici del collegamento motore-pompa, ma sul calcolo della potenza e sul ciclo di lavoro.
La relazione di base per la potenza della pompa
La potenza richiesta all’albero dalla pompa idraulica è direttamente proporzionale alla portata e alla pressione dell’olio mandato. La formula pratica è la seguente:
Potenza all’albero (kW) = Pressione (bar) × Portata (L/min) / (600 × rendimento totale della pompa)
Il rendimento totale comprende insieme le perdite volumetriche e meccaniche della pompa; per pompe a ingranaggi e a palette si assume in genere 0,80–0,90, per le pompe a pistoni un po’ di più. Il valore corretto è nella scheda tecnica del produttore della pompa.
Anche la portata dipende dalla velocità del motore. La portata di una pompa a cilindrata fissa è:
Portata (L/min) ≈ Cilindrata (cm³/giro) × Velocità motore (giri/min) / 1000 × rendimento volumetrico
Nelle centraline idrauliche sono diffusi i motori a quattro poli; sotto carico girano a circa 1450–1480 giri/min. Una pompa da 10 cm³/giro a 1460 giri/min manda, perdite escluse, circa 14,6 L/min. La maggior parte delle pompe è progettata per questa fascia di velocità; prima di azionarla con un motore a due poli verifichi con il produttore la velocità massima ammessa dalla pompa e le condizioni di aspirazione.
Il ciclo della pressa: ogni fase è un carico diverso
Un tipico ciclo di pressa idraulica è composto da quattro-cinque fasi. In ogni fase cambiano pressione e portata, e quindi anche il carico sul motore.
- Avvicinamento rapido: il cilindro scende a vuoto, velocemente, fino allo stampo. La portata è alta, la pressione solo quella necessaria a vincere attriti e peso.
- Pressatura (corsa di lavoro): lo stampo tocca il pezzo e la pressione sale rapidamente al valore impostato. La velocità cala e la portata diminuisce.
- Mantenimento in pressione: il pezzo viene tenuto sotto pressione per un certo tempo. La pompa compensa solo le perdite; a seconda della regolazione la potenza è bassa o media.
- Decompressione e ritorno: la pressione viene ridotta in modo controllato e il cilindro risale. La portata è di nuovo alta, la pressione di livello medio.
- Attesa a vuoto: durante il cambio pezzo la pompa gira in ricircolo senza pressione; il motore compensa solo le perdite a vuoto.
In uno schema semplice con una sola pompa a cilindrata fissa, la pompa manda la stessa portata in ogni fase e l’olio in eccesso torna in serbatoio dalla valvola di massima. Durante la pressatura ciò significa piena portata ad alta pressione e la potenza del motore cresce molto di conseguenza. Per questo le presse sono per lo più progettate con uno schema a due stadi:
- Doppia pompa (alta-bassa): la pompa di bassa pressione a grande portata lavora nell’avvicinamento rapido; quando la pressione sale si scarica in serbatoio tramite valvola di scarico e la pressatura avviene con la pompa di alta pressione a piccola portata.
- Pompa a cilindrata variabile con compensatore di pressione: al raggiungimento della pressione impostata la pompa riduce automaticamente la cilindrata; nelle fasi di pressatura e mantenimento la potenza cala sensibilmente.
Lo schema adottato può cambiare la potenza del motore anche di due-tre volte. Prima di scegliere il motore esamini sempre lo schema idraulico o le targhe delle pompe.
Potenza massima e potenza equivalente
Una volta trovate le potenze delle fasi del ciclo, ci si pongono due domande distinte:
- La potenza della fase più gravosa è coperta dal motore? nel momento più difficile del ciclo il motore non deve perdere giri e fermarsi. Il motore asincrono dispone di una capacità di coppia di breve durata superiore alla coppia nominale; ma non è corretto contare su questa capacità in modo continuativo. I valori di coppia di spunto e coppia massima sono riportati nel catalogo tecnico e prodotti 2026.
- Quanto si riscalda il motore lungo il ciclo? il riscaldamento dell’avvolgimento è legato al quadrato della corrente. Per questo, per rappresentare il ciclo, non si usa la media aritmetica ma la potenza quadratica media (equivalente):
Potenza equivalente = √( Σ (Potenza di fase² × Durata della fase) / Durata del ciclo )
La potenza nominale del motore non deve essere inferiore alla potenza equivalente; anche la potenza della fase più gravosa deve restare entro la capacità di breve durata sicura del motore. Se il ciclo è breve e si ripete di continuo, il motore si riscalda in modo simile al servizio continuo S1; se la pressa resta ferma per ore e pressa solo ogni tanto, la situazione è diversa. Per questo è importante indicare nell’ordine la durata del ciclo e il numero di colpi orari.
Esempio di calcolo ipotetico: pressa a doppia pompa
I valori seguenti sono ipotetici e scelti solo per mostrare il procedimento di calcolo. Il rendimento totale della pompa è assunto pari a 0,85 in tutte le fasi; la durata del ciclo è di 30 secondi.
| Fase | Pressione | Portata | Durata | Potenza di fase |
|---|---|---|---|---|
| Avvicinamento rapido (due pompe) | 40 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 4,7 kW |
| Pressatura (pompa di alta pressione) | 250 bar | 15 L/min | 6 s | ≈ 7,4 kW |
| Mantenimento in pressione | 250 bar | pari alle perdite | 5 s | ≈ 1,0 kW |
| Ritorno | 60 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 7,1 kW |
| Ricircolo a vuoto | bassa | — | 11 s | ≈ 0,8 kW |
In questo ciclo la potenza della fase più gravosa risulta di circa 7,4 kW, la potenza equivalente di circa 4,6 kW. Anche se in base alla potenza equivalente 5,5 kW sembrerebbero sufficienti, i 7,4 kW della pressatura spingerebbero il motore stabilmente nella zona di sovraccarico di coppia. Per questo si sceglie un motore a quattro poli da 7,5 kW; la fase più gravosa resta al limite della potenza nominale e si mantiene anche il margine termico.
Se la stessa pressa fosse progettata con una sola pompa fissa in grado di mandare 60 L/min a 250 bar, la potenza all’albero supererebbe i 29 kW. Una scelta fatta senza conoscere il ciclo, solo con "pressione massima × portata massima", può sovradimensionare inutilmente il motore di quattro volte; al contrario, in una pressa a doppia pompa, guardare solo la fase di pressatura trascurando il ritorno può portare a un motore sottodimensionato.
