Guarnizioni Idrauliche: Tipi, Materiali e Applicazioni

Quando si deve installare una guarnizione, la scelta del materiale adeguato ha un impatto significativo sull'affidabilità delle vostre apparecchiature idrauliche e pneumatiche. Le guarnizioni servono a sigillare due parti per garantire che il contenuto non fuoriesca nei punti in cui è stata effettuata la giunzione. Questo è il caso, ad esempio, di due elementi che compongono una tubazione attraversata da un liquido o da un gas. Nella fase di costruzione della tubazione, le guarnizioni vengono aggiunte per evitare le perdite.

Le guarnizioni svolgono anche un compito di protezione dagli agenti esterni, come ad esempio acqua o contaminanti. Si pensi in quest’ultimo caso a contenitori sanitari che proteggono farmaci che non possono entrare a contatto con l’aria esterna. Le guarnizioni sono elementi di tenuta che impediscono perdite di liquidi, aria o gas, sigillando due parti per garantire che il contenuto non fuoriesca nei punti di giunzione. Questo è il caso, ad esempio, di due elementi che compongono una tubazione attraversata da un liquido o da un gas.

Riassumendo: le guarnizioni svolgono un compito di sigillatura nei casi in cui non è possibile utilizzare i collanti. I materiali di cui sono composte le guarnizioni dipendono dalle temperature, dalla pressione e dalla natura del liquido che scorre o da cui deve proteggere.

Materiali delle Guarnizioni Idrauliche

La scelta del materiale giusto è fondamentale quanto la misura corretta. Dopo aver verificato le dimensioni attraverso la misurazione della cava, diametro interno ed esterno, è bene concentrarsi sulla scelta del materiale più indicato per lo specifico utilizzo. Per identificare il materiale più corretto è importante conoscere le caratteristiche del sistema di tenuta.

Ecco alcuni dei materiali più comuni utilizzati nella produzione di guarnizioni idrauliche:

• EPDM: È il materiale più diffuso nell’idraulica domestica. Resiste bene all’acqua calda fino a 100°C e non costa molto. Lo troviamo negli O-ring dei rubinetti, nelle guarnizioni delle tubature dell’acqua e nei raccordi dei flessibili.
• Gomma Nitrilica (NBR): Una gomma sintetica resistente ad oli e grassi vegetali per una temperatura d’esercizio da -20°C a +100°C. L’NBR ha una buona resistenza a oli minerali e grassi, come oli motore, per cambi, differenziali. Invecchia rapidamente se esposto a sole, aria o agenti atmosferici in generale. E’ estremamente versatile dal punto di vista applicativo grazie a compatibilità termica e stabilità delle caratteristiche meccaniche da - 40°C a 120 °C nelle sue varie formulazioni.
• FPM (fluorocarbonio): Hanno un’ottima tenuta rispetto a: calore, agenti atmosferici, oli minerali, carburanti, gas, solventi aromatici e alifatici, buona impermeabilità, buona resistenza chimica generale e agli acidi. L’FKM è conosciuto anche come Viton: si tratta di una gomma sintetica molto resistente al calore, a oli, idrocarburi alifatici e aromatici e agli agenti chimici.
• Silicone: Quando le temperature si alzano, il silicone è la scelta giusta. Resiste fino a 180°C ed è perfetto per le guarnizioni degli scaldabagni e delle tubazioni del riscaldamento. Presenta un’eccellente resistenza all’invecchiamento, motivo per cui risulta perfetto per applicazioni che necessitano di prestazioni estreme. Grazie a temperature d’esercizio che variano da -60°C a +250°C, gli O-Ring in silicone, sia trasparente sia colorato, sono adatti a svariati impieghi.
• Fibra compressa (aramidica): Per le guarnizioni piatte tra le flange, la fibra compressa (spesso aramidica) è imbattibile. Resiste a pressioni elevate e non si deforma nel tempo.
• Viton® (Sh 65/75): Lastra a base di gomma fluorurata (FKM) con prestazioni ottimali nei confronti di calore, oli, carburanti, ozono, raggi UV e solventi.
• Poliuretano: Una mescola con un’ottima resistenza meccanica, elevato allungamento a rottura ed eccellente resistenza all’abrasione e al taglio. E’ adatto in presenza di oli minerali, derivati del petrolio e idrocarburi. Il Poliuretano è uno dei materiali più impiegati nella produzione di guarnizioni. Si tratta di una mescola con un’ottima resistenza meccanica, elevato allungamento a rottura ed eccellente resistenza all’abrasione e al taglio. E’ adatto in presenza di oli minerali, derivati del petrolio e idrocarburi.
• POM (Polimetilossido): E’ estremamente compatibile con la maggior parte degli oli lubrificanti e fluidi in genere. Di norma è utilizzato nella costruzione di boccole, anelli anti-estrusione e pattini di guida nei cilindri. Il POM, o Polimetilossido, è conosciuto comunemente come resina acetalica. E’ estremamente compatibile con la maggior parte degli oli lubrificanti e fluidi in genere. Di norma è utilizzato nella costruzione di boccole, anelli anti-estrusione e pattini di guida nei cilindri.
• PTFE: Ha un coefficiente di attrito molto basso ed è caratterizzato da un’ottima resistenza all’invecchiamento e alle sollecitazioni statiche e dinamiche. Inoltre ha anche un’ottima resistenza agli agenti chimici e al fuoco, non propagando la fiamma. Il PTFE ha un coefficiente di attrito molto basso ed è caratterizzato da un’ottima resistenza all’invecchiamento e alle sollecitazioni statiche e dinamiche. Inoltre ha anche un’ottima resistenza agli agenti chimici e al fuoco, non propagando la fiamma.
• TPE (termoplastico elastomero): è una resina poliestere disponibile in diversi gradi di durezza. Si tratta di un materiale flessibile come gli elastomeri e dotato di proprietà meccaniche simili alle materie plastiche. Ha un’ottima resistenza a taglio e abrasione ed elevate caratteristiche chimiche. È compatibile con oli lubrificanti, idrocarburi e molti fluidi come acidi e basi.
• Resina fenolica: La resina fenolica è inadatta all’utilizzo alimentare a causa della composizione chimica. Si tratta di un materiale sintetico ottenuto dalla reazione chimica tra il fenolo e la formaldeide con cui si impregnano fibre di cotone o poliestere. Presenta elevata tenacità e resistenza a trazione e usura e un basso coefficiente di attrito.

Tipologie di Guarnizioni Idrauliche

A seconda della funzione che svolgono e del tipo di impianto in cui sono inserite, si trovano diversi tipi di guarnizioni idrauliche:

• Guarnizioni piane: Utilizzate tra superfici piane come valvole o flange. Tra due flange o in un raccordo fisso, le guarnizioni piatte sono insostituibili. Questi dischi di vario spessore assicurano che non ci siano perdite negli attacchi dei sanitari, nelle caldaie e nei termosifoni.
• O-ring: Più adatti per la loro forma ad anello a sigillare raccordi cilindrici. Un O-ring è un anello di tenuta statico, rotondo con una sezione trasversale circolare. Questo tipo di guarnizione è prodotto tramite vulcanizzazione da strumenti di stampaggio come anello completo.
• Guarnizioni in fibra o teflon: Indicate negli impianti in cui vi è una maggiore pressione e temperatura.
• Guarnizioni in silicone: Essendo più elastiche sono più indicate per la gestione dell’acqua calda.
• Rondelle: Più sottili e compatte delle guarnizioni piatte, le rondelle sono le regine dei raccordi filettati. Le troviamo nei rubinetti, nei miscelatori e nei flessibili del gas. Le rondelle, definite talvolta DN, DE o PN, sono delle guarnizioni piane a forma circolare forate al centro. Spesso vengono realizzate con ulteriori fori più o meno grandi e più o meno numerosi. Le dimensioni delle rondelle e dei fori possono seguire delle tabelle dimensionali standard. Hanno differenti impieghi e vengono realizzate in molti materiali diversi. Vengono considerate guarnizioni per flange, per l'idraulica, per i raccordi e per vari altri usi.
• Dischi: I dischi sono guarnizioni a forma circolare di diametri differenti e possono essere usati in svariati settori per diversi utilizzi.
• Anello antiestrusione: Questo tipo di guarnizione è sempre usata in combinazione con un O-ring. Come indica il suo nome, un anello antiestrusione funge da riserva per prevenire l’estrusione dovuta a una pressione eccessiva sull’o-ring.
• Anello a V: L’anello V viene utilizzato per le parti rotanti ed è auto-bloccante sull’albero. La guarnizione è flessibile e applica una pressione a basso contatto contro la superficie del contatore, che è sufficiente a mantenere la funzione di guarnizione.
• Paraolio: Questo tipo di guarnizione rotante è usata su motori e altre applicazioni. Un paraolio è capace di resistere ad alte temperature, pressioni e movimenti rapidi. Il suo scopo è mantenere l’olio idraulico all’interno. A seconda del tipo, può anche essere usato per mantenere le contaminazioni all’esterno.
• Guarnizione pistone: Un guarnizione pistone mantiene il contatto di tenuta tra un pistone e l’alesaggio. Assicura che il fluido idraulico sia contenuto nel lato corretto, consentendo al contempo il movimento dell’asta del pistone.
• Guarnizione con labbro: Questo tipo di guarnizione è simile a una guarnizione pistone. La differenza principale è che questo tipo di guarnizione funziona solo in una direzione, mentre la guarnizione pistone funziona in due direzioni.
• Anello guida: Un anello di guida non ha una funzione di tenuta, ma serve a guidare una parte mobile su una parte statica. In questo modo assicura che ogni elemento sia allineato per prevenire perdite.
• Anello tergicristallo: Questa guarnizione serve a tenere lontani dai cilindri idraulici agenti contaminanti come polvere e sporcizia. I raschiatori Chesterton a labbro positivo sono progettati per pulire in modo efficace ed eliminare le particelle abrasive dagli steli per prevenire l’usura e la contaminazione del sistema. Questi raschiatori forniscono un’eccellente performance sia in applicazioni idrauliche che pneumatiche.
• Guarnizione composta: La guarnizione composta consiste di diversi componenti e può funzionare differentemente a seconda della forma e dell’applicazione. Può avere le stesse proprietà di una guarnizione pistone o di una guarnizione con labbro.
• Guarnizione in metallo: Usata solo per sigillare viti e dadi sull’assemblaggio. Questo tipo di guarnizione consiste in una parte in metallo e gomma che viene applicata sull’albero e/o sulla filettatura e che fa tenuta contro la testa della vite o del bullone.

Guarnizioni Chesterton: Materiali Innovativi per Prestazioni Superiori

Chesterton è conosciuta nel mondo per offrire tecnologie di polimeri all'avanguardia, testati sul campo e provati in tutto il mondo nelle applicazioni di tenuta più impegnative. Chesterton offre una gamma completa di materiali innovativi, molti dei quali sono realizzati per soddisfare specifici requisiti degli utenti finali.

Il poliuretano termostabile a base di polieteri AWC800 è considerato uno dei materiali più avanzati presenti sul mercato: offre un'elevata resistenza all’abrasione, all’estrusione ed alla deformazione per compressione, per ottenere prestazioni superiori ed eliminare definitivamente le perdite dai vostri macchinari. Grazie al basso coefficiente d’attrito, l’AWC800 rappresenta la soluzione ideale sia in applicazioni idrauliche che pneumatiche. In queste ultime, le guarnizioni Chesterton sono in grado di lavorare anche senza lubrificazione, in virtù del bisolfuro di molibdeno contenuto all’interno.

La gamma di materiali standard comprende elastomeri (poliuretani termostabili proprietari, FKM, TFE, NBR, EPDM), fluoroplastiche (PTFE vergine, PTFE caricato con carbografite, poliammide, vetro e molibdeno) e plastiche ingegnerizzate (TPE, UHMWPE, PEEK, PEEK caricato, nylon, POM), alcuni dei quali certificati per il contatto con alimenti secondo il regolamento europeo 1935/2004.

Tabella dei Materiali Chesterton

Applicazioni delle Guarnizioni Idrauliche

Le guarnizioni idrauliche sono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Tenute su stelo: La funzione di una tenuta su stelo è quella di mantenere il fluido all’interno del sistema. La gamma di tenute su stelo Chesterton comprende guarnizioni ad U, guarnizioni a pacco e guarnizioni a compressione (es. tenute a corona), sia per applicazioni oleodinamiche che pneumatiche.
• Tenute su pistone: La tenuta su pistone permette al sistema di rimanere in pressione durante i cicli di lavoro. Installare una guarnizione ad alta resistenza su pistone può quindi eliminare i fermi macchina improvvisi dovuti a perdite all’interno del sistema, aumentando la produttività dell’impianto. La gamma di tenute su pistone Chesterton comprende guarnizioni ad U, guarnizioni a pacco e guarnizioni a compressione (es. tenute a corona), sia per applicazioni oleodinamiche che pneumatiche.
• Tenute statiche: Le tenute statiche hanno la funzione di mantenere all’interno del sistema i fluidi utilizzati per la trasmissione di potenza. Si trovano prevalentemente sulle testate, fondelli, flange e valvole di controllo di cilindri e presse.
• Dispositivi di supporto: Chesterton offre una linea completa di dispositivi di supporto ad alte prestazioni, consigliati per applicazioni idrauliche, pneumatiche o statiche. Se utilizzati in combinazione con i profili e materiali di tenuta Chesterton, questi dispositivi hanno dimostrato di poter aumentare notevolmente l'affidabilità delle apparecchiature rispetto alle offerte convenzionali, mantenendo il sistema supportato adeguatamente ed evitando il dannoso contatto metallo-metallo.
• Cilindri idraulici e pneumatici: Le guarnizioni sono componenti essenziali per il corretto funzionamento dei cilindri idraulici e pneumatici. Chesterton ha sviluppato una grande varietà di kit di ricambio per cilindri con guarnizioni e componenti migliorativi, in grado di aumentarne la durata in esercizio, l'affidabilità e la performance.

Deterioramento e Manutenzione delle Guarnizioni Idrauliche

Le guarnizioni idrauliche possono deteriorarsi innanzitutto per effetto dell’invecchiamento naturale. Un’altra causa di deterioramento è l’esposizione a temperature estreme (come acqua bollente o troppo fredda) che possono accelerare il degrado delle guarnizioni idrauliche.

Ci sono alcuni segnali che, sia in ambito domestico che industriale, possono rappresentare un campanello d’allarme sulla necessità di dover sostituire le guarnizioni idrauliche. Innanzitutto quando si nota una perdita visibile di acqua (da uno scarico o dal rubinetto), c’è sempre un problema legato alle guarnizioni. Similmente anche un rubinetto che gocciola quando è chiuso, la presenza di acqua intorno ai raccordi, una riduzione della pressione dell’acqua sono indice di un problema la cui causa è spesso legata al mancato funzionamento (per usura o errato montaggio) delle guarnizioni.

In linea generale per quel che riguarda i rubinetti e i miscelatori le guarnizioni idrauliche andrebbero sostituite ogni 3-5 anni, mentre negli elettrodomestici (lavatrici, lavastoviglie, scaldabagni) almeno ogni 5 anni. È importante non sottovalutare la cura delle guarnizioni perché il più delle volte l’intervento di sostituzione è meno invasivo ed economicamente impegnativo della riparazione di un componente danneggiato.

Suggerimenti per l'Installazione delle Guarnizioni Idrauliche

Un’installazione errata delle guarnizioni idrauliche può provocare il guasto dei sistemi idraulici.

1. Ispezionare le guarnizioni: Prima dell’installazione, sottoporre le guarnizioni idrauliche a un’ispezione accurata.
2. Mantenere tutti i componenti puliti: Assicurarsi che tutti i componenti siano puliti e intatti, privi di difetti come bave, schizzi di saldatura, ecc.
3. Proteggere le guarnizioni: Durante l’installazione, le guarnizioni non devono entrare in contatto con bordi taglienti, fori o filettature. Quindi occorre usare sempre gli strumenti per l’installazione corretti, manicotti o tubi per il montaggio.
4. Lubrificare le guarnizioni: Prima del montaggio, lubrificare la guarnizione e il suo percorso di tenuta per migliorare la durata e prevenire l’abrasione.
5. Controllare l’orientamento: Assicurarsi che le guarnizioni siano orientate correttamente rispetto alla direzione del fluido.

Domande Frequenti

D: Come misuro una guarnizione se non ho la vecchia?
R: Se non hai la guarnizione vecchia, misura il diametro interno del punto dove va inserita. Per i rubinetti standard servono solitamente O-ring da 1/2 pollice (12,7 mm).

D: Perché le guarnizioni nuove perdono subito?
R: Spesso il problema è lo schiacciamento eccessivo. Le guarnizioni vanno strette quanto basta per fare tenuta. Un serraggio troppo forte le deforma e compromette la tenuta.

D: Ogni quanto vanno cambiate le guarnizioni?
R: Dipende dall’uso e dalla qualità dell’acqua. In condizioni normali, 3-5 anni per rubinetti e raccordi domestici. Con acqua molto calcarea o cloro elevato, la durata si dimezza.

D: Posso usare guarnizioni per acqua fredda sull'acqua calda?
R: Meglio di no. Le guarnizioni per acqua fredda si deteriorano rapidamente con temperature elevate.

D: Il teflon sostituisce la guarnizione?
R: Il teflon è un sigillante per filetti, non una guarnizione. Serve per migliorare la tenuta dei raccordi filettati ma non può sostituire una guarnizione danneggiata.

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