Teoria di Impianti meccanici I

GIUNTI

Sono elementi sempre presenti all’interno di sistemi di tubazioni in quanto ci consentono di collegare tra di

loro due elementi di tubazione o un elemento di tubazione e altri elementi (valvole, compensatori di dilata-

zione, scaricatori di condensa, ecc.).

Esistono diverse tipologie di giunti, quelli di maggior rilevanza nei sistemi piping sono i cosiddetti giunti

smontabili in quanto i giunti inamovibili (come quelli saldati) trovano scarso impiego dato che si ha spesso

necessità di smontare alcuni elementi, ad esempio per la manutenzione.

TIPOLOGIE

• GIUNTI →

- SALDATI uno dei contro di questa tipologia è che le saldature devono essere fatte in cantiere

→

- A MANICOTTO discreta tenuta ma sempre per basse pressioni

→

- A TASCA DA SALDARE le due tasche permettono di alloggiare le due estremità delle tubazioni

da saldare e al tempo stesso consentono di avere un perfetto allineamento tra i due elementi da giuntare;

maggiore tenuta dei giunti a manicotto ma non paragonabile a quella dei giunti a flange

- A BICCHIERE → all’interno c’è una guarnizione ma comunque quest’applicazione viene

a) NON SALDATI

utilizzata solo in caso di tubazioni non in pressione (es. raccolta di acque reflue)

→

b) SALDATI (possono essere CILINDRICI o SFERICI) la saldatura consente una maggiore

tenuta ma comunque questa applicazione viene utilizzata per tubazioni a pressioni molto vicine

a quella atmosferica 199

sono l’unico sistema utilizzabile nel caso in cui

- A FLANGIA (sono i più utilizzati, le condizioni di

esercizio della tubazione siano ad alte temperature e/o ad alte pressioni), tra le due flange viene inserita

una guarnizione

→

- SPECIALI hanno altre funzioni oltre a quella di collegare gli elementi di tubazioni (es. ridurre la

→

trasmissione delle vibrazioni da un componente all’altro, giuntare tubazioni con diverso diametro

quando per esempio le due tubazioni sono state dimensionate secondo norme diverse)

→

- RAPIDI utilizzati per applicazioni a basse pressioni 200

→

- A BOCCHETTONE (anche detti A TRE PEZZI) questa giunzione ha elevate prestazioni in ter-

mini di tenuta. Questo giunto è ottenuto sagomando opportunamente le estremità delle tubazioni: una

estremità ha una filettatura e un dado a cappello mentre l’altra estremità ha una sagoma svasata (col-

→

l’altra estremità, in

lare) che va a battuta con seguito si filetta il dato il dado serve perché quando si

stringe non deve ruotare la tubazione bensì solo il dado

• RACCORDI

a T, Y, …

-

• CURVE →

- RAGGIO STRETTO / MEDIO / LUNGO nel caso delle curve a raggio lungo si ha R > 2,5 D

GIUNTI A FLANGE

APPLICAZIONI

- In pressione

- Giunzioni di tubi in acciaio, plastica o ghisa

- Collegamento tubazioni a macchinari o pompe

- Montaggio di organi accessori come saracinesche, valvole o dispositivi di misura

→

- Collegamento di tubazioni che si prevede di smontare in futuro in quanto per smontare il tratto di tuba-

zione interessato non è necessario sfilarlo assialmente come si dovrebbe invece fare nel caso di giunzioni

a manicotto (per esempio)

PARAMETRI DI SCELTA

- Dimensione nominale (DN o NPS) …)

- Tipologia (es. welding neck, a tasca da saldare, filettatura,

- Serie (UNI EN o ANSI)

- Facing (accoppiamento)

- Finishing (finitura superficiale delle superfici di accoppiamento)

- Materiale (UNI EN o ASTM)

- Classe di resistenza (PN o RATING) …)

- Modalità di connessione alla tubazione (saldatura, avvitamento,

- Guarnizioni 201

–

NORME FLANGE

• UNI EN 1092 –

Flange e loro giunzioni flange circolari per tubazioni, valvole, raccordi e accessori designate mediante PN

→

Parte 1: 2007 flange di acciaio

→

Parte2: 1999 flange di ghisa

→

Parte 3: 2005 flange in leghe di rame

→

Parte 4: 2004 flange in leghe di alluminio

• EN 1759 –

Flange e loro giunzioni flange circolari per tubi, valvole, raccordi ed accessori designate mediante la classe

di RATING →

Parte 1: 2005 flange di acciaio, NPS da ½ a 24 (in ambito europeo si è sentita la necessità di normare

flange ampiamente diffuse ma normate secondo la normativa americana)

→

Parte 3: 2004 flange in leghe di rame

→

Parte 4: 2004 flange in leghe di alluminio

TIPOLOGIE FLANGE

→

A) A COLLARE medie e alte pressioni, elevata resistenza alle sollecitazioni termiche cicliche

• AD ANELLO (Welding Neck, Long Welding Neck) La differenza tra queste due

flange è che quella a sinistra ha

facing “a risalto”,

un mentre

quella a destra ha un facing

“piano”

h ↓

Due flange per accoppiarsi de-

vono avere lo stesso facing

Ha un “h” maggiore

• –

A TASCA (Slip on, Socket Welding) - In questo caso il collare è ap-

pena accennato

- La saldatura oltre a essere

all’esterno può essere anche

all’interno

In genere si ha una precisione

del 60% in meno rispetto alle

flange ad anello 202

- Non ci sono saldature interne

, ma comunque inferiore alla Welding Neck

• FILETTATE (Screwed) Questo tipo di giunzione non è parago-

nabile alla saldatura quindi questa tipo-

logia è destinata ad applicazioni meno

gravose, pressioni più basse

→

B) PIANE basse e medie pressioni

→

C) SCORREVOLI (Lap Joint) basse pressioni; frequenti montaggi

Per poter ottenere questo tipo di flangia, all’estre-

mità della tubazione viene saldato un elemento

terminale a svaso, ma prima di effettuare la sal-

datura viene infilata la flangia Lap Joint 203

→

D) CIECHE (Blind) elemento terminale in un sistema di tubazione

FACING C’è un vano in una delle due flange

in cui si va ad incastrare un risalto

portato dall’altra flangia

Anche in questo caso ina flangia ha un incavo

e l’altra ha un risalto 204

Prende il nome dal tipo di guarni-

zione da utilizzare con questa tipo-

logia di facing: entrambe le flange

hanno un incavo che serve ad ospi-

tare una guarnizione ad anello

–

NORME GUARNIZIONI

• UNI EN 1514 –

Flange e loro giunzioni Guarnizioni per flange designate mediante PN

• UNI EN 12560 –

Flange e loro guarnizioni Guarnizioni per flange designate mediante classe di RATING

TIPOLOGIE GUARNIZIONI

Le guarnizioni hanno il compito di assicurare la tenuta tra due flange. Per valori di pressione (p [bar]) e tem-

peratura (T [°C]) tali per cui:

→

p ∙ T < 5000 guarnizioni non metalliche

→

p ∙ T ≥ 5000 guarnizioni metalliche 205

Non possono essere sempre adottate in quanto bi-

sogna avere una particolare finitura delle facce di

accoppiamento per poterle adottare 206

ESEMPI VARI: Sono tutte flange raised face 207

FINISHING

Si è avuta la necessità di normare anche la finitura superficiale delle flange in quanto è fondamentale per

→

montare una guarnizione adeguata al fine di garantire la buona tenuta di questi sistemi di giunzione gli

standard si riferiscono alla sola superficie della flangia funzionale all’accoppiamento

TIPOLOGIE FINISHING

La norma ASME B16.5 prevede 4 differenti tipologie di finiture superficiali per le flange (sia piane che a

→

risalto) si usa la norma ASME anche se la flangia è stata progettata con le norme UNI EN

1)

–

2 3) 208

4) normativa ASME in quanto la UNI adotta un’unica finitura superficiale:

Si fa riferimento alla 209

BULLONERIA

Il collegamento tra due flange è assicurato da bulloni inseriti nei fori ricavati sulla parte esterna della flangia.

Il numero dei fori (minimo 4) aumenta di 4 unità alla volta al crescere del DN e della PN della flangia

–

NORME BULLONERIA

• –

UNI EN 1515 1: 2002

– –

Flange e loro giunzioni Bulloneria Selezione della bulloneria

• –

UNI EN 1515 2: 2004

– –

Flange e loro giunzioni Bulloneria Classificazione dei materiali per bulloni per flange di acciaio desi-

gnate mediante PN

• –

UNI EN 1515 3: 2006

– –

Flange e loro giunzioni Bulloneria Classificazione dei materiali per bulloni per flange di acciaio desi-

gnate mediante classe di RATING

• –

UNI EN 1515 4: 2010

– –

Flange e loro giunzioni Bulloneria Selezione della bulloneria per le attrezzature soggette alla Direttiva

Attrezzature a Pressione 97/23/CE 210

VALVOLE

Le valvole sono i componenti che consentono di intercettare e di regolare il flusso dei fluidi convogliati

all’interno di tubazioni.

È possibile classificarle in base a:

1) FUNZIONE SVOLTA

In base alla funzione volta è possibile classificare le valvole in:

a) VALVOLE DI REGOLAZIONE (VALVOLE)

fluido agendo sulla posizione dell’otturatore ÷

Utilizzate per modulare il flusso del [Q Q ]

MIN MAX

SIMBOLO

b) VALVOLE DI INTERCETTAMENTO (SARACINESCHE)

Utilizzate per interrompere il flusso del fluido con perfetta tenuta a valvola chiusa, e garantire il passaggio

→

del fluido con la minima perdita di carico a valvola aperta è di tipo ON/OFF [0; Q ]

MAX

SIMBOLO

c) VALVOLE DI RITEGNO (VALVOLE DI NON RITORNO)

Utilizzate per consentire il flusso del fluido in un’unica direzione, impedendo il flusso contrario 211

d) VALVOLE DI SICUREZZA e/o DI SFIORO

Hanno il compito di mantenere la pressione all’interno del sistema di tubazioni al di sotto di un valore di

Non vengono montate “in linea”, cioè

soglia. lungo un tratto dritto di tubazione, ma vengono montate

“in derivazione” SIMBOLO ≥

La valvola si apre quando p p

TARATURA

• (“A RAPIDA APERTURA”)

VALVOLE DI SICUREZZA (SAFETY VALVES)

→

- Sono azionate dalla pressione statica a monte sono valvole automatiche →

- Sono caratterizzate da una rapida apertura per pressioni al di sopra della pressione di taratura la

loro chiusura avviene per pressioni inferiori alla pressione di taratura

- Principalmente utilizzate per fluidi comprimibili (gas e vapori)

Meccanismo di ta-

ratura della val-

vola mediante una

→

molla variando

la deformazione

della molla varia la

forza e quindi la

pressione di tara-

tura La valvola ha una forma tronco-conica che favori-

sce la rapida apertura in caso di anomalie al sistema

→

e quindi una sovrapressione questa particolare

forma fa incrementare la forza esercitata dal gas nel

sistem