Le guarnizioni idrauliche sono componenti essenziali per la tenuta stagna in molti settori industriali, meccanici e idraulici. Solitamente hanno la forma di un anello e sono realizzate in gomma o in altri materiali elastici, flessibili e malleabili, come il poliuretano o l'elastomero.
Funzioni e Applicazioni
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. Riassumendo: le guarnizioni svolgono un compito di sigillatura nei casi in cui non è possibile utilizzare i collanti.
Nel settore degli impianti idraulici, trovano applicazione ad esempio nelle giunzioni dei sifoni, tra i collegamenti dei rubinetti, nelle condutture di vapore, negli acquedotti cittadini. Per spiegare il funzionamento delle guarnizioni in gomma, si può prendere come esempio un rubinetto, dato che è uno dei più semplici tra i dispositivi idraulici: la presenza delle guarnizioni fa si che l'acqua non passi quando il meccanismo idraulico viene chiuso. Affinché le guarnizioni adempiano correttamente al sistema di chiusura della rubinetteria, il materiale di cui sono costituite non dev'essere rigido ma flessibile e malleabile affinchè si possa espandere ed occupare tutto lo spazio disponibile impedendo la fuoriuscita dell'acqua.
Bisogna comunque ricordare che le guarnizioni da idraulici sono anche delicate, richiedono pertanto una certa attenzione nel serraggio di manopole e rubinetti. La troppa forza potrebbe schiacciarle e deformarle ed il rubinetto gocciolerebbe anche quando è serrato. Seppur per la maggior parte delle volte basta installare una guarnizione in gomma nell'apposito alloggiamento, talvolta può essere necessario dover "guarnire" una filettatura. Quest'ultimo passaggio consiste nel creare un supporto sul filetto per far meglio aderire la guarnizione o crearla completamente. Questo lo si fa utilizzando del nastro teflon o della canapa per raccorderia e pasta verde per idraulica (la pasta verde rende la guarnizione più efficace).
La maggior parte della richiesta di mercato propende infatti per profili e guarnizioni piane in gomma compatta, ideali per l’accoppiamento di tubazioni, raccordi, ispezioni, sensori e strumenti di misura, nonché di attuatori nel settore industriale.
Materiali e Loro Caratteristiche
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. 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.
- NBR (Gomma Nitrilica): Ha una buona resistenza a oli minerali e grassi, come oli motore, per cambi, differenziali. 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. Invecchia rapidamente se esposto a sole, aria o agenti atmosferici in generale.
- FKM (Viton): È una gomma sintetica molto resistente al calore, a oli, idrocarburi alifatici e aromatici e agli agenti chimici.
- PTFE (Teflon): 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. Sedi e inserti, che sono componenti importanti nell'industria delle valvole, come componente critico, PTFE è molto spesso da scegliere come materia prima.
- 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): 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.
- Resina Fenolica: Presenta elevata tenacità e resistenza a trazione e usura e un basso coefficiente di attrito. 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.
- 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.
In linea generale si parla spesso di guarnizioni in gomma compatta. Parlare di gomma compatta significa fare riferimento alla gomma piena, colata e massiccia. In funzione delle mescole di cui si compongono, la produzione di guarnizioni industriali in gomma compatta può produrre differenti profili e guarnizioni in gomma applicabili in svariati contesti industriali.
- Stirolica (SBR): gomma normale economica ideale per lavorare a temperatura compresa tra -20 e + 70 °C.
- Neoprene CR: anche detta gomma policloroprenica, ha buone qualità meccaniche e sopporta temperature operative tra -20 e +70 °C, oltre al contatto con sostanze chimiche, grassi, oli e agenti atmosferici.
In linea generale, le guarnizioni industriali in gomma compatta sono richieste quando la guarnizione deve essere stretta più o meno fortemente per assicurare la tenuta.
Parlare di gomma espansa per uso industriale significa riferirsi a elastomeri fermentati e arricchiti dalla presenza di additivi in grado di dilatare la mescola e creare al suo interno delle bolle o celle.
Il valore della gomma industriale non risiede solo nella sua composizione, ma nelle prestazioni specifiche che può offrire a seconda delle condizioni di impiego: isolamento, resistenza chimica, contenimento, flessibilità, protezione.
Per esempio, per sigillare in presenza di acqua fredda si utilizzano la gomma nitrilica, il cuoio e la canapa. In presenza di acqua calda si preferisce usare una fibra vulcanizzata, come il piombo o il rame.
Tipi di Guarnizioni
A seconda della funzione che svolgono e del tipo di impianto in cui sono inserite, si trovano diversi tipi di guarnizioni idrauliche. Le guarnizioni piane sono utilizzate, come suggerisce il nome, tra superfici piane come valvole o flange, mentre gli o-ring sono più adatti per la loro forma ad anello a sigillare raccordi cilindrici. Le guarnizioni in fibra o teflon sono indicate negli impianti in cui vi è una maggiore pressione e temperatura, mente le guarnizioni in silicone essendo più elastiche sono più indicate per la gestione dell’acqua calda.
Le guarnizioni JF4 sono anelli con sezione a 4 lobi. Questa guarnizione dal design speciale è nota anche come guarnizione a testa metallica ed è la nostra soluzione per lo standard idraulico AS5202 della SAE.
Essa, nelle sue amplissime tipologie, a labbro, a doppio labbro con profilo simmetrico e asimmetrico, collaretti, raschiaolio, ecc. fa parte della famiglia delle guarnizioni a profilo.
Manutenzione e Sostituzione
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. In tutti questi casi le conseguenze possono essere importanti comportando sprechi, danni strutturali, consumi e costi di riparazione che in alcuni casi risultano anche particolarmente elevati.
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. Inoltre in una prospettiva di prevenzione è utile anche considerare una sorta di manutenzione periodica legata alla sostituzione delle guarnizioni idrauliche.
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.
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