I giunti di espansione, o compensatori di dilatazione, vengono utilizzati in molte applicazioni, come tubazioni, sistemi di riscaldamento e raffreddamento, edifici, ponti e altre strutture, per evitare danni dovuti a variazioni di temperatura o pressione. Essi consentono di assorbire queste variazioni in modo da evitare che le tubazioni si deformino o che le strutture subiscano tensioni eccessive.
Che cosa sono i giunti di espansione e a cosa servono?
Le tubazioni sono soggette a dilatazioni, generate da sbalzi di temperatura, pressioni, movimenti esterni e dal peso stesso della tubazione. Per assorbire queste dilatazioni, è necessaria l’installazione di giunti o compensatori. In questo articolo esamineremo cosa sono i giunti di espansione, come funzionano e perché sono così importanti.
Cos’è e a cosa serve un giunto di espansione
I giunti di espansione, chiamati anche compensatori di dilatazione, sono progettati e costruiti per assorbire con elevata flessibilità movimenti relativi tra parti diverse di tubazioni, macchine o dispositivi. I movimenti da compensare possono essere causati da variazioni termiche, forze di inerzia, cedimenti di fondazioni, disallineamenti. I movimenti sono classificabili fondamentalmente nei tipi:
- Assiale;
- Laterale;
- Angolare;
- Combinato.
La tipologia del movimento richiesto, la sua entità e frequenza unita alle caratteristiche del fluido convogliato (in particolare quelle corrosive) e alle condizioni di esercizio (pressione e temperatura) sono i dati fondamentali per una scelta ottimale del compensatore di dilatazione da installare.
Gli studi più autorevoli, oltre che l’esperienza sul campo, dimostrano che è preferibile l’impiego di compensatori metallici, perché la loro flessibilità assorbe meglio i movimenti in più direzioni, riducendo i costi di esercizio e di manodopera. Inoltre vengono contenute le perdite di carico e le dispersioni termiche, con particolari benefici sulle tubazioni di grosso diametro.
Per sfruttare pienamente le proprie qualità, il compensatore deve essere scelto e progettato con estrema accuratezza, in base alle condizioni di esercizio.
Progettazione e costruzione dei giunti di espansione
Soffietto
Il soffietto è la parte fondamentale del compensatore. Viene ricavato, mediante processo idraulico o meccanico, da lamiera in acciaio inox o acciaio legato con una sola saldatura longitudinale. Con un procedimento controllato, viene formata una serie di onde metalliche parallele per assicurare la massima flessibilità e affidabilità.
Materiali
La scelta del materiale base da utilizzare per la formatura dei soffietti deve avere i seguenti requisiti:
- resistenza alla fatica;
- resistenza alla corrosione;
- saldabilità.
Proprio per questi fattori, il materiale più utilizzato è l’acciaio inox AISI 321 (temp. max. 800° C). Per valori di corrosione o di temperatura superiori vengono utilizzati l’acciaio inox AISI 316/316L, oppure acciai legati come l’Inconel, Incoloy, Hastelloy, Nichel e Monel.
Tiranti
In funzione all’utilizzo possiamo distinguere:
- tiranti come limitatori di corsa;
- tiranti per la pretensione al montaggio;
- tiranti atti a sostenere la spinta dovuta alla pressione interna.
Terminali
I differenti terminali sono generalmente costruiti in acciaio al carbonio o acciaio inox.
Convogliatore
Per evitare il contatto diretto tra il soffietto ed il fluido, viene saldato internamente al compensatore uno o piu’ convogliatori che permettono di ridurre le sollecitazioni termiche, attenuare le perdite di carico, le turbolenze e l’erosione. I convogliatori possono essere costruiti in acciaio al carbonio piuttosto che acciai speciali.
Anelli di rinforzo
Quando dobbiamo progettare un soffietto sottoposto a pressioni elevate, si rende necessario l’impiego di anelli di rinforzo costruiti in acciaio al carbonio o acciai speciali. Oltre a distribuire uniformemente la compensazione servono anche come limitatori di corsa.
Protezione esterna
Per proteggere le onde da corpi estranei o per facilitare l’applicazione della coibentazione, il soffietto può essere avvolto esternamente da una lamiera.i materiali che si possono utilizzare sono sia l’acciaio al carbonio che l’acciaio inox o altri materiali.
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