Un giunto di dilatazione è un dispositivo progettato per compensare la dilatazione termica, le vibrazioni, le variazioni di pressione e gli spostamenti. Aiuta a evitare, stabilizzare o minimizzare le conseguenze indesiderate di questi fattori. Viene utilizzato nelle condotte principali per diversi scopi.
Le moderne reti di riscaldamento sono molto estese e, nel nostro clima, mantenerle in buono stato di funzionamento richiede uno sforzo considerevole. Pertanto, migliorare le prestazioni e l'affidabilità delle reti di riscaldamento è una questione urgente.
Una soluzione a questo problema è rappresentata dai giunti di dilatazione per le tubazioni di riscaldamento. Questi giunti vengono utilizzati non solo sulle tubazioni principali e sulle reti di distribuzione, ma anche all'interno degli impianti di riscaldamento degli edifici (e di altri impianti).
Tipi di compensatori
Dal punto di vista strutturale, tali dispositivi si presentano nelle seguenti tipologie:
- articolazioni di espansione ghiandolareQuesti tipi di giunti di dilatazione per tubazioni sono in grado di compensare la dilatazione termica nelle lunghe condotte di riscaldamento e di alimentazione idrica. Rappresentano il tipo più antico di raccordo per impianti di riscaldamento, sebbene siano ancora oggi utilizzati con successo.
Rispetto ai giunti di dilatazione a soffietto, questi tipi di componenti per impianti di riscaldamento e idraulici presentano svantaggi più significativi. Tra questi, la necessità di un monitoraggio costante delle perdite e la scarsa resistenza alle sollecitazioni angolari del sistema. A questi svantaggi si aggiungono la difficoltà di riparazione e gli elevati costi di manutenzione. Qualsiasi idraulico inesperto si chiederà, logicamente, perché installare questi meccanismi negli impianti di riscaldamento e idraulici se presentano così tanti difetti? È davvero necessaria tale compensazione? La risposta è che i giunti di dilatazione a premistoppa vantano un'elevatissima capacità di compensazione, e questo diventa un fattore prioritario nella loro scelta. Sono realizzati in acciaio e sono composti da due gusci di volume diverso. Un guscio viene inserito nell'altro e tra di essi viene installata una guarnizione speciale. Senza di essa, la tenuta del premistoppa e il movimento relativo delle due parti sarebbero impossibili. La pressione in una tubazione con un elemento di questo tipo può raggiungere i 2,5 MPa e la temperatura massima può arrivare a +300 gradi Celsius. I giunti di dilatazione a premistoppa si suddividono ulteriormente in a singola estremità e a doppia estremità. Il tipo a doppia estremità si distingue per i suoi tre componenti principali (due interni e uno esterno). Come già accennato, questi dispositivi sono caratterizzati da un'elevata capacità di compensazione, che aumenta proporzionalmente all'aumento del volume della rete.
Importante! Sebbene le valvole sigillate resistano bene alle alte temperature, non sono approvate per l'uso in sistemi esposti ad ambienti chimici aggressivi. Questo perché le loro guarnizioni hanno una scarsa resistenza a tali agenti. In tali ambienti, si raccomanda l'uso di valvole a soffietto o in gomma.
- Giunti di dilatazione in gommaQuesti inserti antivibranti sono anche un tipo di giunto di dilatazione che protegge le tubazioni in polipropilene o qualsiasi altro materiale. La loro caratteristica distintiva è la presenza di un elemento di lavoro in gomma, che presenta particolari proprietà fisiche. La durata stimata di questi componenti per tubazioni è di vent'anni, durante i quali non sono necessari interventi di manutenzione o riparazione.
In questo caso, i vantaggi includono il fatto che il giunto di dilatazione a U in un impianto di riscaldamento è meno soggetto a spostamenti ciclici rispetto a quando è stato installato inizialmente. I tipi in gomma resistono meglio anche alle deformazioni assiali a breve termine (compressione o estensione). Rispetto ai dispositivi a U, i dispositivi in gomma resistono meglio alle improvvise interruzioni di circolazione e alla formazione del vuoto. Una volta ripristinato il flusso, continuano a funzionare. Questi meccanismi possono essere installati in impianti che pompano fluidi chimici aggressivi. Mantengono inoltre le loro prestazioni anche quando la temperatura raggiunge i 200 gradi Celsius. A differenza dei giunti di dilatazione a U, questo tipo di dispositivo è preferibile per l'installazione in impianti a bassa pressione dove è possibile la formazione del vuoto. L'elemento di lavoro in questi meccanismi è situato tra flange in acciaio e lo strato interno è costituito da un guscio di gomma. Questo elemento, infatti, svolge internamente una funzione protettiva. La pressione massima che questi tipi di elementi di compensazione possono sopportare nell'impianto di riscaldamento è di 2,5 MPa. - Compensatori in tessutoSi tratta di un tipo speciale di giunto di dilatazione che può essere utilizzato per compensare la dilatazione termica nelle condotte del gas che operano a bassa pressione.
Nella produzione di questi elementi, si presta particolare attenzione alla resistenza del materiale di base. Questo materiale vanta in genere un'elevata resistenza al gelo e ai raggi UV. Il rivestimento isolante di questi elementi è in grado di resistere alle alte temperature ed è resistente ai danni meccanici che potrebbero danneggiare la rete di riscaldamento. Questi componenti sono completati da un involucro termoprotettivo. I meccanismi in tessuto sono disponibili nelle seguenti tipologie: dispositivi per l'utilizzo in ambienti chimici aggressivi; dispositivi per l'installazione in condotte ad alta temperatura; meccanismi per il funzionamento a basse temperature; e dispositivi multistrato con isolamento interno. - Dispositivi di tipo lenteI giunti di dilatazione a lente per tubazioni si distinguono per la loro efficace capacità di compensare le dilatazioni assiali o angolari della rete di riscaldamento causate dalle variazioni di temperatura. Questo meccanismo è composto da lenti, ciascuna delle quali è una semilente saldata attorno a una circonferenza di acciaio stampato. Grazie alla loro struttura, questi dispositivi si espandono e si contraggono, uniformando così la dilatazione. Rispetto ai dispositivi a soffietto, questo tipo presenta dei vantaggi. I giunti di dilatazione a lente per reti di riscaldamento o idriche resistono meglio alle alte temperature e mostrano una maggiore rigidità. Tuttavia, non sono adatti a temperature molto elevate nelle reti di riscaldamento. Questo tipo di meccanismo è ampiamente utilizzato nell'industria. I meccanismi a lente, secondo la normativa GOST, si presentano nelle seguenti tipologie: KLO assiale; meccanismo angolare; PGVU rettangolare; PGVU rotonda. I giunti di dilatazione a lente si trovano nelle sale caldaie, in piccoli tratti di condotte in polietilene e in altre tubazioni dove non è richiesta un'elevata compensazione termica. Inoltre, sono presenti sulle linee di spurgo e in prossimità delle pompe.
- Opzioni flangiateQuesti compensatori, come suggerisce il nome, sono collegati alla linea principale tramite flange. Il principale vantaggio di questi dispositivi è la loro installazione relativamente semplice. I bulloni vengono serrati utilizzando flange a rotazione libera.
Tuttavia, quando si utilizzano questi meccanismi, è importante ricordare che non sono riparabili. Se si rompono (o perdono la tenuta), devono essere sostituiti. Questi dispositivi richiedono inoltre ispezioni periodiche e il serraggio dei bulloni. Si sconsiglia di verniciare questo tipo di meccanismi di compensazione a causa del rischio di danni superficiali. - Opzioni radiali per la compensazione termica nelle condotteQuesti tipi di giunti di dilatazione per reti di riscaldamento funzionano efficacemente su condotte di riscaldamento e acqua posate in tratti a zig-zag, a serpentina o leggermente curvi. Nella maggior parte dei casi, questi tipi di giunti di dilatazione per reti di riscaldamento sono considerati i più appropriati perché si adattano facilmente ai dispositivi di pulizia (come i pistoni). Questo tipo di giunto di dilatazione è vantaggioso perché può essere installato su condotte di riscaldamento e acqua di qualsiasi configurazione. Tuttavia, gli esperti raccomandano di installarlo solo dopo che i metodi di compensazione naturali si sono rivelati inefficaci.
- A forma di UPossono essere orizzontali, verticali o inclinate. Il loro scopo principale è quello di compensare la dilatazione termica e smorzare le vibrazioni nel sistema di tubazioni.
L'installazione di sistemi di compensazione è altamente auspicabile sulle tubazioni degli impianti di riscaldamento e sui sistemi di distribuzione dell'acqua calda sanitaria degli impianti di riscaldamento domestici di un'abitazione privata.
L'installazione di giunti di dilatazione è obbligatoria indipendentemente dal materiale della tubazione;
- Dispositivi a soffietto – una struttura a forma di tubo corrugato a doppia parete sottile, la parte interna realizzata in lamiera d'acciaio 12x18N10T e la parte esterna in acciaio St.20 di grado simile. Questa soluzione composita conferisce al prodotto una resistenza sufficiente, mantenendo al contempo le proprietà di sicurezza specificate.
Questi inserti rispondono in modo quasi perfetto all'espansione o alla contrazione del tubo dovuta alle variazioni di temperatura, riducendo significativamente le vibrazioni. Possono essere utilizzati con pretensionamento per aumentare l'ampiezza delle vibrazioni. Il vantaggio di questi meccanismi risiede nella loro capacità di sopportare carichi maggiori e nelle dimensioni compatte, che riducono notevolmente la quantità di lavoro di scavo necessario. - ghiandole fuse – sono una combinazione di due tubi di diverso diametro, integrati l'uno nell'altro tramite una guarnizione e un premistoppa. La parte interna è libera di muoversi all'interno di quella esterna e le perdite sono contenute da una guarnizione. Strutturalmente, questo è il tipo più semplice di giunto di dilatazione per impianti di riscaldamento, ma svolge la sua funzione in modo piuttosto affidabile.
Quando si utilizzano tali dispositivi, è necessario un monitoraggio costante del loro funzionamento, con un serraggio periodico della boccola, che viene effettuato durante le ispezioni preventive. Pertanto, è necessario installare pozzi di ispezione., nonché locali nella rete di riscaldamento per la manutenzione; - compensatori di lenti – vengono installati sulle tubazioni di alimentazione dell'acqua calda (in particolare) per compensare l'espansione termica lineare
Questi prodotti sono realizzati con semilenti stampate da lamiera d'acciaio e saldate lungo la flangia. Sono disponibili in configurazioni a lente singola, doppia, tripla e quadrupla. Vengono fissati al tubo tramite saldatura o flange. Le dimensioni dei giunti di dilatazione variano da 100 a 2020 mm di diametro. Sono installati su sezioni fisse di tubazioni di riscaldamento. Sono disponibili sia versioni angolari che dritte. I compensatori quadrati e rettangolari sono utilizzati anche per condotti d'aria ad alta temperatura. - strutture di sicurezza in gomma – vengono utilizzati come inserti antivibranti in varie condotte per smorzare le vibrazioni provenienti dalle apparecchiature di pompaggio durante il pompaggio di vari fluidi, nonché soluzioni leggermente aggressive a temperature da -10OFino a +110 a una pressione di 1,0 – 1,6 MPa.
Oltre alla sua funzione primaria di smorzamento delle vibrazioni, funziona efficacemente anche in caso di deformazioni termiche dei tubi di riscaldamento, nonché in presenza di spostamenti radiali e deformazioni angolari.
Questo tipo di compensatore è il più comune negli impianti di approvvigionamento idrico, poiché, nonostante la sua affidabilità e semplicità, presenta il costo più basso.
Perché sono necessari questi dispositivi?
I giunti di dilatazione per le condotte di riscaldamento sono componenti cruciali. Non tutti hanno una conoscenza precisa dei carichi a cui sono sottoposte le condotte di riscaldamento. Il loro funzionamento è costantemente influenzato da temperatura e pressione.
Carichi elevati dovuti a pressione, colpo d'ariete e temperatura causano compressione ed allungamento del materiale della rete. Tutti questi fattori portano a deformazioni e danni al sistema. Se non si tiene conto di tutto ciò e non si installano elementi di protezione, il sistema si guasterà rapidamente.
È preferibile selezionare un meccanismo specifico già in fase di progettazione dell'impianto, dopo aver calcolato il potenziale sovraccarico del sistema di riscaldamento o di approvvigionamento idrico. Successivamente, si potrà installare una struttura flessibile in grado di compensare tale sovraccarico.
L'utilizzo di componenti di livellamento del carico è raccomandato per tutte le linee principali. È importante comprendere che il funzionamento senza problemi e l'affidabilità delle tubazioni di riscaldamento, siano esse in acciaio o in plastica, dipendono direttamente dalla corretta soluzione di compensazione.
Anche i meccanismi di compensazione sono realizzati con diversi materiali. Pertanto, la scelta del dispositivo più adatto a una determinata situazione richiede un'attenta valutazione, poiché solo in questo modo è possibile prolungare la durata di un impianto di riscaldamento o di un sistema di approvvigionamento idrico, evitando così costose riparazioni.
Giunti di dilatazione su tubazioni in polipropilene
I materiali compositi e le materie plastiche sono sempre più utilizzati nelle condotte. Sebbene il coefficiente di dilatazione termica lineare delle materie plastiche sia significativamente inferiore a quello dei metalli, compensare le deformazioni termiche è comunque di fondamentale importanza. Anche le sollecitazioni vibratorie sono altamente indesiderabili per le condotte realizzate con tali materiali.
Dispositivo di sicurezza, Il tubo ad anello in polipropilene sembra avere un design estremamente semplice, consentendo una facile installazione nella rete di riscaldamento. Questi prodotti sono ampiamente utilizzati per tutti i tipi di tubazioni.
L'utilizzo di tali fusibili elimina l'impatto negativo del colpo d'ariete e degli sbalzi di temperatura improvvisi (nell'impianto di riscaldamento). Pertanto, possono essere considerati dispositivi di sicurezza che garantiscono l'integrità dell'impianto di riscaldamento o di produzione di acqua calda sanitaria.
Scopo dei giunti di dilatazione per il riscaldamento
Dispositivi di questo tipo svolgono funzioni specifiche ma estremamente importanti:
- Smorzamento delle vibrazioni generate dalle pompe in tutta la rete idraulica. Anche se questo fenomeno non è percepibile al tatto o alla vista, è sempre presente. Particolarmente pericoloso si verifica quando la frequenza di vibrazione della pompa coincide con la frequenza naturale della tubazione. Ciò può causare risonanza, che può aumentare notevolmente l'ampiezza delle vibrazioni, danneggiando rapidamente il sistema di tubazioni.
- Compensazione della dilatazione termica lineare nelle reti causata dalle variazioni di temperatura del fluido refrigerante. La conseguente dilatazione o contrazione delle tubazioni provoca sollecitazioni aggiuntive sui giunti saldati o a incastro, riducendone la durata e potenzialmente causandone la rottura.
L'utilizzo di tali fusibili sulle tubature degli impianti di riscaldamento ne aumenta significativamente la durata e prolunga gli intervalli tra le riparazioni delle reti di riscaldamento.
Attualmente l'installazione dei giunti di dilatazione è una misura obbligatoria durante la costruzione delle reti di riscaldamento.
Installazione di giunti di dilatazione sulle tubazioni dell'impianto di riscaldamento
I giunti di dilatazione installati negli impianti di riscaldamento e di distribuzione dell'acqua di un edificio residenziale devono essere conformi alla documentazione di progetto. Vengono fissati saldando i raccordi alla tubazione.
I giunti di dilatazione vengono installati in assenza di pressione o di prodotti pompati nella tubazione. È necessario verificare l'allineamento del tubo con il corpo del giunto di dilatazione per evitare carichi radiali sul sistema durante il funzionamento. Tali carichi possono causare blocchi e guasti alle parti mobili del dispositivo.
L'installazione di queste strutture sulle tubazioni dell'impianto di riscaldamento deve iniziare solo dopo che la sezione è stata fissata ai supporti fissi e unicamente sui tratti rettilinei. Nei tratti verticali, evitare di caricare il peso dell'impianto sul compensatore.
Oltre ai supporti fissi, sulla tubazione devono essere installati supporti scorrevoli per evitare che si deformi sotto carico a causa della dilatazione termica.
In fase di progettazione, nel calcolo della lunghezza massima della sezione del giunto di dilatazione si tiene conto dell'attrito presente in questi nodi. Se vengono installati dispositivi a soffietto, in questa sezione non è possibile utilizzare supporti a sospensione.
Nella progettazione di supporti fissi, occorre tenere conto dei seguenti aspetti:
- La forza generata dal compensatore "in fase di spinta".
- Forza di rigidità del dispositivo.
- Forza di attrito nei supporti scorrevoli.
I compensatori non sono riparabili e devono essere sostituiti con uno nuovo in caso di malfunzionamento.
Produttori
Il mercato di questi prodotti è generalmente dominato da produttori nazionali, caratterizzati da una qualità accettabile e un funzionamento affidabile. Armartek produce con successo inserti antivibranti in gomma; i suoi prodotti brevettati sono compatti e facili da installare.
La produzione di giunti di dilatazione a soffietto è in forte sviluppo ed è rappresentata dalle aziende "Metalkomp" e "Kompenz", che offrono prodotti di qualità piuttosto buona.
Conclusione
I vari modelli di compensatori di calore aumentano significativamente la durata utile degli impianti di riscaldamento nel loro complesso, eliminando i carichi aggiuntivi.
Il costo di acquisto e installazione è ampiamente compensato dalla lunga durata dell'impianto di riscaldamento. Buona fortuna!
