Le tubazioni industriali sono le arterie che si diramano negli impianti e alimentano i processi produttivi.
L’impatto economico di un sistema di tubazioni negli impianti industriali è più che rilevante; può rappresentare oltre un terzo dell’investimento necessario. La progettazione deve considerare le numerose dinamiche in gioco, che spesso si trasformano in vere sfide per tecnici e specialisti di settore. Per questo, servono conoscenze approfondite ed esperienza.
Quando parliamo di “Piping” stiamo prendendo in considerazione un intero sistema di tubazioni industriali: ogni singolo elemento necessario ad alimentare i processi essenziali in una società industrializzata. Vediamo quali sono i materiali utilizzati e i tipi di supporti per tubazioni necessari.
Sei pronto a muovere i primi passi in questo mondo affascinante?
Materiali per tubazioni industriali
L’ingegneria delle tubazioni industriali studia la progettazione dei sistemi di tubazioni negli impianti. L’obiettivo è garantire un trasporto efficiente, in funzione al tipo di fluido, gas o materiale, che è necessario convogliare.
I fattori in gioco sono molti. È facile intuire come le dinamiche da valutare siano complesse e interdipendenti. Ad esempio:
- caduta di pressione ammissibile;
- velocità desiderata;
- limitazioni di spazio;
- temperatura e agenti esterni;
- temperatura di esercizio;
- analisi delle sollecitazioni.
L’ampia gamma di prodotti, potenzialmente trasportabili in un sistema di tubazioni, influisce sulla scelta del materiale impiegato per la loro realizzazione. Liquidi, fanghi, gas o particelle fini, ogni prodotto presenta sfide per le tubazioni e per i supporti che dovranno sostenerle. Quindi, il materiale da utilizzare per la loro realizzazione deve rispondere con efficacia alle condizioni d’impiego dell’impianto industriale.
Le tubazioni industriali, e i relativi componenti, possono essere di metallo, plastica, legno, cemento o fibra di vetro. Esistono specifiche normative che classificano le tubazioni per selezionare il materiale corretto da utilizzare per garantire la stabilità del sistema di tubazioni. Per esempio: le tubazioni negli impianti industriali che trasportano fluidi di processo sono solitamente in acciaio al carbonio, oppure in inox quando sono necessari requisiti di resistenza alla corrosione.
Possiamo considerare, come materiali più usati nella realizzazione delle tubazioni industriali:
- Acciaio
- Ghisa
- Rame e Ottone
L’acciaio è il materiale maggiormente impiegato per le tubazioni, perché garantisce prestazioni di sicurezza e durata nel tempo. La ghisa, nonostante sia più fragile dell’acciaio, viene utilizzata, ad esempio, nella movimentazione di cenere, in linee fognarie e condotte idriche sotterranee. La sua eccellente resistenza alla corrosione e all’abrasione la rende idonea in queste applicazioni. Invece i materiali non ferrosi, come il rame e le leghe di rame, vengono spesso utilizzati per le strumentazioni e per servizi idrici dove le temperature non sono un fattore primario.
Raccordi per tubazioni industriali
I raccordi per le tubazioni sono una parte molto importante dell’impianto. Collegano le tubazioni industriali e consentono la connessione tra le diverse sezioni dell’impianto. Dunque, uniscono tubazioni di diverse forme e dimensioni, ma non solo: permettono la regolazione del flusso all’interno della tubazione stesse.
Possiamo distinguere i raccordi per tubazioni industriali in queste grandi categorie:
- Gomiti – utilizzati per realizzare curve angolari nei tubi
- Adattatori (Nipples) – filettati su entrambe le estremità, sono usati per connessioni ravvicinate
- Giunti – per collegare due tubi della stessa misura in linea retta
- Unioni – per favorire un facile smontaggio delle tubazioni
- Boccole – per il collegamento di tubi di diverse dimensioni
- Riduttori – per ridurre le dimensioni del tubo
- Elementi a T e croci – per realizzare connessioni a 90º
- Curve a Y – per realizzare connessioni a 45 °
- Curve di ritorno – per invertire la direzione del tubo
- Tappi – per la chiusura di tubi
I raccordi sono componenti da non sottovalutare. Specialmente, nei casi in cui sia necessario realizzarli con materiali particolari, il loro impatto sul costo complessivo del sistema di tubazioni industriali è più che rilevante.
Montaggio tubazioni industriali
Il montaggio tubazioni industriali è un processo delicato, che non può esimersi dalle considerazioni generali sviluppate nel processo di progettazione dell’impianto industriale. Per unire le tubazioni esistono tre metodi principali:
- Collegamenti a vite
- Connessioni a flangia
- Collegamenti saldati
I collegamenti a vite prevedono l’utilizzo di raccordi a vite, come giunti e gomiti per unire tubazioni di diverse lunghezze. È possibile utilizzare questo metodo di montaggio se i tubi hanno dimensioni inferiori a 4 pollici (101,6 mm) e se non sono sottoposti ad alte pressioni. L’assemblaggio e lo smontaggio, in questo caso, sono molto facilitati, ma tali connessioni sono più soggette a perdite.
Le connessioni a flangia utilizzano delle flange imbullonate assieme alle estremità del tubo. Le flange, o briglie, sono messe faccia a faccia, di solito con una guarnizione tra le superfici, con lo scopo di prevenire e garantire l’assenza di perdite. Le connessioni flangiate sono facili da smontare e risultano più “comode” rispetto ai collegamenti saldati. Immagina quegli impianti industriali collocati in spazi ristretti, dove raggiungere i diversi punti del sistema di tubazioni risulta più difficile durante le fasi di manutenzione.
I collegamenti saldati permettono una connessione diretta tra le tubazioni e/o ad eventuali valvole e raccordi necessari all’impianto. Rispetto all’uso di connessioni a vite o flangiate, le giunzioni saldate consento numerosi vantaggi:
- Eliminazione delle perdite
- Riduzione del peso delle tubazioni
- Diminuzione dei costi di manutenzione
- Le tubazioni industriali sono più ordinate e facili da isolare
- Conferiscono maggiore flessibilità al design delle tubazioni industriali, perché possono essere unite in qualsiasi angolazione.
L’unico svantaggio è che avrai bisogno di saldatori qualificati ed esperti per realizzare saldature “perfette”, ogni volta che è necessaria una connessione tra i tubi.
Come isolare le tubazioni industriali
Nella maggioranza dei casi le tubazioni industriali veicolano sostanze ad alte temperature. Le condutture che trasportano vapore o dei liquidi caldi rischiano di disperdere calore nell’ambiente.
L’isolamento per le tubazioni industriali serve quindi a evitare la dispersione di calore nell’ambiente. Inoltre, previene l’abbassamento della temperatura della sostanza convogliata nei tubi, ed evita eventuali lesioni da contatto del personale addetto alle lavorazioni.
L’isolamento del tubo è necessario anche nel caso di tubazioni che trasportano sostanze a bassa temperatura. Con l’isolamento del tubo è possibile prevenire gocciolamenti da “sudorazione” del materiale impiegato per realizzare il tubo, ed eventuali fenomeni di corrosione.
Il materiale utilizzato per l’isolamento dei tubi deve essere isolante e presentare caratteristiche che ne garantiscano con una lunga durata. Non deve essere corrosivo e deve mantenere la propria forma a contatto con i liquidi.
I materiali più utilizzati per realizzare l’isolamento dei tubi sono:
- Silice diatomea – per temperature fino a 1030°C
- Calcio silicato – adatto per temperature fino a 650ºC
- Amianto – utilizzate per temperature fino a 650°C
- Vetro cellulare – per temperature fino a 430ºC
- Magnesia (85%) – disponibile in forma stampata e in polvere, è adatto per temperature fino a 315ºC
- Fibra di vetro – per temperature fino a 190ºC
- Schiume di plastica – per temperature da -170°C fino a 120°C
Supporti per tubazioni impianti industriali
I supporti per tubazioni sono spesso sottovalutati, ma ti sarai reso conto che in un sistema di tubazioni ogni piccolo dettaglio ha una rilevanza enorme e contribuisce a soddisfare le aspettative del progetto.
I pipe support sono elementi progettati per garantire l’efficacia del funzionamento nei sistemi di tubazioni. Sono il sigillo di garanzia nella realizzazione di un impianto industriale efficace e performante. In ogni impianto, le tubazioni industriali devono essere sostenute da supporti adeguati. Il materiale utilizzato, i vari raccordi necessari e il peso delle tubazioni, oltre alle dinamiche comportamentali del contenuto trasportato, sono fattori determinanti nella progettazione di un sistema di tubazioni industriali.
I Pipe Supports hanno la funzione di ancorare e supportare le tubazioni. Assorbono gli urti e tutte le sollecitazioni generate dai carichi; oltre alle dilatazioni termiche e altri fattori esterni. Quindi, lo studio e il processo di realizzazione dei supporti per tubazioni è essenziale per favorire l’ottimizzazione delle prestazioni dell’impianto industriale.
Nel dettaglio, per fare chiarezza, le 4 funzioni primarie dei Pipe Supports sono:
- Ancorare;
- Guidare;
- Assorbire gli urti;
- Supportare un carico specifico.
In base alle esigenze che soddisfano la combinazione tra fattori di carico, pressione, temperature di esercizio e condizioni ambientali, i supporti vengono classificati in tre tipi:
- Rigidi.
- Elastici
- Regolabili.
Iteko srl è specializzata nella progettazione, costruzione e montaggio di Pipe Supports. Se vuoi approfondire l’argomento, ti consigliamo la lettura di questi due articoli:
Progettazione e consulenza per tubazioni industriali
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