I punti di connessione all’interno di una rete pneumatica rappresentano un nodo di importanza vitale: tra tubazioni di aria compressa e raccordi si concentrano infatti inefficienze fluidodinamiche, perdite e conseguenti rischi di fermo per l’intero impianto.
L’accoppiamento tra tubo e raccordo va gestito con attenzione, non solo come una scelta commerciale. Valutazioni complessive sulle dimensioni e sulla tolleranza dei componenti, sulle proprietà termomeccaniche dei polimeri coinvolti, sulla pressione e, non da ultimo, sulla conformità alle normative sono tra i criteri che vanno tenuti in considerazione.
In questo approfondimento proponiamo una guida per abbinare correttamente tubi e raccordi in modo da garantire il corretto funzionamento dell’intero impianto.
Tubo e raccordo non sono intercambiabili
La sola misura nominale non è sufficiente per valutare l’abbinamento tra tubi e raccordi. La giunzione che lega condotta e connettore costituisce infatti un’unità funzionale integrata all’interno della quale i componenti devono sovrapporsi in maniera perfetta.
Diverse tipologie di raccordo utilizzano componenti distinte per assicurare la tenuta ermetica della connessione. Per esempio, i raccordi ad innesto rapido contano una guarnizione elastomerica interna per la tenuta dei fluidi mentre quella meccanica è affidata ad una pinza di aggraffatura. Quando il tubo non ha il diametro esterno corretto, la pressione di contatto sulla guarnizione non è sufficiente e questo causa micro perdite.
Ancora, nei raccordi a calzamento con ghiera di serraggio o nei codoli portagomma, invece, il discrimine per la tenuta è dato dal diametro interno e dallo spessore della parete del tubo.
Abbinamenti casuali sono responsabili di perdite di carico e possono innescare nelle sezioni di passaggio turbolenze che incidono sulla pressione utile alle utenze finali. Nell’approfondimento dedicato al dimensionamento delle tubazioni per l’aria compressa abbiamo analizzato come efficienza e risparmio energetico siano collegati nella scelta dei tubi di un impianto.
Diametro esterno, interno e spessore: cosa occorre controllare per abbinare correttamente tubo e raccordo
Per abbinare tubo e raccordo occorre verificare sistematicamente tre parametri fondamentali: diametro esterno, diametro interno e spessore della parete della tubazione.
Esaminiamoli nel dettaglio.
Diametro esterno
Per i raccordi a innesto rapido automatico, il diametro esterno del tubo è cruciale: nei circuiti pneumatici, infatti, il range di tolleranza ammesso è minimo. Un diametro esterno sottodimensionato o solo scarso genera perdite microscopiche mentre un diametro sovradimensionato porta all’usura della guarnizione compromettendone la tenuta.
Diametro interno
La portata e la velocità dell’aria in circolo, invece, dipendono dal diametro interno. Questo valore è fondamentale quando ci sono raccordi a calzamento, a ogiva e portagomma. Quando il diametro interno è troppo ridotto, durante l’utilizzo il tubo tenderà a dilatarsi e quindi a riscaldarsi alterando a livello molecolare la struttura del polimero e causando punti di fragilità. In caso contrario, se il diametro interno è maggiorato, la ghiera esterna produrrà delle pieghe nel punto di serraggio generando vie di fuga per l’aria compressa.
Spessore della parete
Dal rapporto geometrico che coinvolge diametro esterno e interno si ottiene lo spessore della parete. Con questo valore si determina tra le altre la capacità del tubo di resistere alle deformazioni e quindi la sua rigidezza. Si tratta di un elemento importante per capire la relazione tra il diametro esterno di un tubo e quello interno perché è direttamente responsabile di conseguenze operative che possono portare a malfunzionamenti o addirittura rotture.
Pressione di esercizio e materiale, due variabili da considerare attentamente
Le condizioni termiche e chimiche dell’ambiente operativo influiscono sulla scelta dell’accoppiamento di tubazione e raccordo: a livello meccanico e strutturale l’interazione tra questi due elementi vincola i valori della pressione di esercizio. La compatibilità di polimeri e metalli, inoltre, è decisiva per il corretto funzionamento della rete e perciò deve essere considerata nel momento della scelta.
Analizziamo queste due variabili.
Pressione nominale e temperatura
Nelle schede tecniche, la pressione nominale indicata per i tubi flessibili fa riferimento ad una temperatura standard (+20°C). All’aumentare della temperatura, però, i materiali tendono a deformarsi e a perdere la normale resistenza alla trazione, per questo occorre ricalcolare la pressione di esercizio.
Il coefficiente di riduzione della pressione fornisce le indicazioni per identificare il raccordo più adatto a operare in quelle condizioni senza causare trafilamenti, sfilamenti o addirittura scoppi.
Materiali: proprietà e compatibilità di polimeri e metalli
Ciascun polimero offre caratteristiche che ne determinano l’impiego ideale.
La flessibilità del poliuretano risulta ideale in impianti con movimenti articolati mentre ambienti ad alta umidità e condensa acida ne limitano l’impiego.
Il teflon si dimostra un materiale eccellente grazie alla sua resistenza chimica e termica rendendolo il materiale più indicato per le tubazioni nei settori alimentare e farmaceutico. Necessariamente, però, le tubazioni in PTFE richiedono l’abbinamento con raccordi in acciaio inossidabile.
L’elevata stabilità dimensionale del poliammide, combinata alla sua resistenza meccanica a pressione e rigidità lo qualifica per essere impiegato con successo con raccordi automatici su linee di distribuzione fisse.
Tubazioni in gomma sono particolarmente utilizzate per applicazioni gravose in virtù della loro capacità di assorbire vibrazioni e urti ma devono essere abbinate a raccordi con profili portagomma idonei e sistemi di serraggio a forte tenuta.
Sotto il profilo dei raccordi, invece, i materiali più largamente impiegati sono l’acciaio inossidabile, l’ottone nichelato e i tecnopolimeri.
Il primo è adottato negli ambienti chimicamente aggressivi, l’ottone nichelato è di fatto lo standard industriale grazie a resistenza meccanica e protezione dall’ossidazione superficiale mentre i tecnopolimeri sono indicati in condizioni di automazione standard privi di agenti chimici aggressivi.
Errori comuni che causano perdite o rotture
Anche quando la scelta dell’abbinamento dei componenti è corretta, il montaggio e nello specifico il taglio del tubo ne condizionano la performance con il raccordo.
In particolare:
- il taglio non ortogonale del tubo fa sì che questo non appoggi in modo omogeneo contro la battuta interna limitando il lavoro della guarnizione e creando una via di fuga permanente per l’aria compressa;
- la presenza di bave e residui di taglio compromette la tenuta e aumenta l’usura della guarnizione alterando la qualità dell’aria con l’introduzione di trucioli nell’impianto;
- il mancato rispetto del raggio minimo di curvatura genera sollecitazioni flessionali anomale che concentrano gli sforzi meccanici in punti precisi contribuendo allo sfilamento o alla spaccatura del tubo;
- il degrado dei componenti causato dall’incompatibilità chimica con lubrificanti e ambiente esterno condiziona rendimento e usura di tubazioni e giunzioni a cui vanno applicati idonei adesivi e sigillanti industriali.
Raccordo fisso: cosa fare quando il tubo va adattato
La maggior criticità nella scelta dell’accoppiamento, però, dipende dal fatto che spesso i raccordi sono fissi perché integrati con basamenti o collettori di distribuzione non sostituibili.
Quando la situazione è quella descritta, prima di tutto occorre eseguire un rilievo dimensionale per valutare il diametro esterno e quello interno che dovrà avere il tubo e misurare la profondità di sede del raccordo.
Una volta identificata la geometria della tenuta è importante valutare la necessità di adattatori o riduzioni di transizione e a questo punto va considerata la rigidità del materiale del nuovo tubo.
Tabella di compatibilità e le soluzioni Airex
Airex propone un catalogo di raccordi in cui sono presenti soluzioni certificate e adatte a ogni famiglia di tubazioni.
Compatibilità tubo poliuretano 887PU con raccordi Airex, CEJN, SMC
Esempio: tubo poliuretano retinato 887PU
| Misura tubo | Airex 725M | CEJN 775 | SMC 220-100 |
|---|---|---|---|
| 6×10 | Possibile | Possibile | Possibile |
| 11×16 | Non possibile | Su richiesta | Possibile |
Esempio semplificato con una sola tipologia di tubo. Per la verifica su tutte le misure e i modelli disponibili, richiedi il catalogo completo.
La competenza tecnica che caratterizza il nostro lavoro ci permette di valutare per ciascun impianto pneumatico l’abbinamento più indicato tra tubazione e raccordo in modo da salvaguardare efficienza e operatività nel rispetto degli standard e delle normative di sicurezza.
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