Le tubazioni in ghisa sferoidale rappresentano una soluzione affidabile e duratura per la realizzazione di acquedotti. Questo articolo illustra le principali caratteristiche tecniche di tali tubazioni, con particolare riferimento alle normative di riferimento e ai rivestimenti protettivi.
Caratteristiche Tecniche Principali
Le tubazioni in ghisa sferoidale per acquedotto sono progettate e realizzate per garantire elevate prestazioni e una lunga durata nel tempo. Di seguito, le principali caratteristiche:
- Materiale: Ghisa sferoidale, che conferisce elevata resistenza meccanica e duttilità.
- Giunto: Giunto elastico "Rapido" conforme alla norma UNI 9163, che facilita l'installazione e garantisce la tenuta idraulica. Il giunto STANDARD è pensato per reti in pressione e garantisce la tenuta grazie alla compressione radiale di una guarnizione in elastomero (EPDM) alloggiata nel bicchiere. L’inserimento del tubo avviene con semplicità, sfruttando la forma del bicchiere stesso, che agevola l’introduzione dell’estremità liscia del tubo. Il giunto TYTON è progettato per garantire la tenuta idraulica nei sistemi in pressione tramite una guarnizione in elastomero (EPDM) inserita in una sede apposita all’interno del bicchiere.
- Lunghezza: Fornita in barre da 6 m, per ottimizzare il trasporto e la posa in opera. Lunghezza normalizzata 5,5m o 6m.
- Scabrezza cemento: ε=0,1mm.
- Massa totale: Massa totale per tubo e per metro (incluso rivestimento interno e bicchiere) determinato con lo spessore nominale, in kg/m. La massa è approssimata.
Tipi di Giunto
Tubo realizzato per centrifugazione, con un'estremità liscia e un'estremità a bicchiere all'interno del quale è alloggiata la guarnizione di tenuta. Il bicchiere e quindi il giunto di collegamento, può essere di tipo Standard o di tipo Tyton.
I giunti a bicchiere conferiscono alla condotta il comportamento di una catena flessibile, a livello delle giunzioni, nei limiti del gioco ammissibile.
Giunto Tyton
Grazie al suo profilo e alla capacità di assorbire dilatazioni e movimenti assiali, il giunto TYTON è indicato per installazioni che richiedono affidabilità e lunga durata. È compatibile con l’intera gamma di tubi TYTON e accessori dedicati.
Rivestimenti Protettivi
Per proteggere la ghisa sferoidale dalla corrosione e prolungarne la vita utile, le tubazioni sono dotate di specifici rivestimenti, sia interni che esterni:
- Rivestimento Interno: Malta cementizia d'altoforno centrifugata, che crea una barriera protettiva contro l'aggressione chimica dell'acqua trasportata. Rivestimento interno: malta di cemento d’altoforno resistente ai solfati secondo EN 545 ed ISO 4179.
- Rivestimento Esterno: Strato di zinco-alluminio arricchito di rame (400 g/m2), seguito da una pitturazione con vernice acrilica acquacoat di colore azzurro. Questo sistema offre una protezione efficace contro la corrosione atmosferica e del suolo. Rivestimento esterno: 400 g/m2 di lega di zinco-alluminio (Zn 85% + Al 15%) applicato per metallizzazione con finitura di vernice azzurra (acrilica o epossidica) secondo EN 545 e conforme al contatto con acqua destinata ad uso potabile.
Conformità alle Normative
Le tubazioni in ghisa sferoidale devono essere conformi a specifiche normative per garantire la sicurezza e l'affidabilità degli acquedotti. Le principali normative di riferimento sono:
- UNI EN 545/2007: Norma europea che specifica i requisiti per le tubazioni, i raccordi e i loro giunti in ghisa sferoidale per condotte in pressione per l'adduzione, lo scarico e la distribuzione di acqua.
- D.M. n. 174 del 06/04/2004: Decreto Ministeriale che disciplina i materiali utilizzabili per la realizzazione di acquedotti (sostituisce la Circ. Min. Sanità n. 102 del 02/12/78).
Pressione Massima Ammissibile (PMA)
La Pressione Massima Ammissibile (PMA) è un parametro fondamentale nella scelta delle tubazioni per acquedotto. Essa rappresenta la pressione interna massima, compreso il colpo d'ariete, che un componente può sopportare in modo sicuro durante l'esercizio.
Tipi di Terreno
Il tubo in ghisa sferoidale “AQUA” può essere interrato con tutti i tipi di terreno, eccetto:
- Suoli torbosi acidi.
- Suoli contenenti rifiuti, ceneri, scorie, o inquinati da scarti o effluenti industriali.
- Suoli situati al di sotto del livello della falda marina con resistività inferiore a 500 Ω*cm.
All’interno di questi terreni, per suoli di aggressività più elevata, nonché in presenza di correnti vaganti è raccomandato l’impiego di altri tipi di rivestimenti esterni (secondo EN545:2010).
Vantaggi dell'Acciaio Rispetto alla Ghisa
L’acciaio è, in tutti i sensi, un materiale assai più raffinato della ghisa. Basti pensare al processo tecnologico che, in parte, è comune a entrambi i materiali in quanto l’acciaio deriva dall’affinazione della ghisa uscente dall’altoforno.
La ghisa è infatti una lega ferro-carbonio con un contenuto di carbonio superiore al 2%, mentre l’acciaio utilizzato ad esempio per le condotte per il trasporto di acqua è una lega con meno dello 0,22% di carbonio. La presenza di una percentuale di carbonio relativamente alta, nella serrata struttura cristallina del ferro, conferisce alla ghisa un comportamento che esibisce tipicamente bassa capacità di assorbire energia (bassa resilienza) e un comportamento tipicamente fragile.
Il progresso tecnologico degli ultimi decenni ha reso possibile la realizzazione di ghise meno fragili, come le ghise sferoidali, dove la maggior parte del carbonio si trova sottoforma di particelle tondeggianti di grafite. Non vi è intenzione di approfondire tutti gli aspetti connessi al confronto delle caratteristiche meccaniche tra acciaio e ghisa, in quanto sarebbe troppo lungo e si ritiene comunque argomento sufficientemente noto ai probabili destinatari delle presenti note tecniche.
Ci si limiterà ad illustrare il risultato di alcuni test che mostrano inequivocabilmente le differenze in termini di tenacità tra i due materiali in esame. In particolare si ricorda che una delle prove obbligatorie a cui deve essere sottoposta una partita di tubi in acciaio a saldatura longitudinale ERW/HFI (secondo le Normative internazionali) è la prova di schiacciamento, detta “flattening test”. Questo test si intende superato (e DEVE essere superato) se la tubazione resta integra e non subisce danneggiamenti al termine della deformazione.
Simili evidenze mostrano che una tubazione in acciaio può deformarsi tanto senza perdere integrità strutturale. In altri termini, una tubazione in acciaio soggetta ad improvvise sollecitazioni, può deformarsi molto ma il fluido all’interno continuerebbe a circolare senza perdite. Una tubazione in ghisa avrebbe un completo default con inevitabile interruzione del servizio.
La caratteristica di tenacità, che è la capacità di un materiale di assorbire energia, deformandosi plasticamente prima di rompersi, può essere visualizzata facilmente a livello grafico. Essa è infatti rappresentata dall’area sottesa alla curva sforzo-deformazione del materiale che si prende in esame.
Possibilità di produrre tubi di notevole lunghezza. I tubi in acciaio vengono solitamente prodotti in barre da 12÷13,5 metri o anche di più. I tubi in ghisa sferoidale non possono essere modificati, anche in campo, con la semplicità delle tubazioni in acciaio.
Protezione dalla Corrosione: Acciaio vs. Ghisa
Ebbene, per corrosione di un metallo si intende la dissoluzione sotto forma di ioni causata dall’ambiente circostante, detto in questo caso elettrolita. I tubi grafitizzati mantengono un aspetto esteriore identico a quelli integri. Tuttavia essi si scalfiscono facilmente con una punta metallica e se percossi producono un tipico suono sordo, sintomo dello stato degradato in cui si trovano.
Alle tubazioni in acciaio vengono applicate due tipi di protezione: attiva e passiva.
La protezione passiva è l’insieme dei provvedimenti atti ad isolare le tubazioni elettricamente e meccanicamente dall’ambiente in cui giacciono e dalle altre strutture estranee presenti. I provvedimenti di protezione passiva che in ogni caso riducono sensibilmente i fenomeni di corrosione non sono tali da costituire un sistema di protezione integrale in quanto non possono evitare quei fenomeni di corrosione, in particolare localizzati, che si generano sia per avarie al rivestimento, causate durante la posa in opera delle tubazioni, sia per il naturale degradamento del rivestimento stesso accelerato dall’aggressività dei terreni, sia infine per particolari condizioni elettriche di questi ultimi.
Si è costretti quindi ad integrare il sistema di protezione passiva con provvedimenti di protezione attiva o protezione catodica. Questo tipo di difesa ha lo scopo di disciplinare i flussi di corrente, in modo da rendere catodica l’intera superficie del tubo (cioè rendendola più negativa). La protezione è totale in quanto, in ogni istante, il potenziale in ogni punto della struttura è reso uguale o inferiore alla soglia di immunità.
La protezione dalla corrosione dei tubi in ghisa è limitata a quella passiva, costituita dai rivestimenti. Per questo tipo di tubazione la protezione attiva di fatto non si applica in quanto sarebbe teoricamente estremamente onerosa. Infatti, per realizzare una buona protezione catodica è necessaria la continuità elettrica longitudinale della tubazione, con una resistenza quanto più bassa possibile.
Ovviamente la presenza del giunto elastico, conferendo al tubo in ghisa una resistenza elettrica longitudinale relativamente elevata, in parte attutisce il problema della corrosione conferendo al tubo una sorta di protezione intrinseca che però risulta efficace solo in terreni poco aggressivi. In condizioni più gravose, con terreni argillosi o comunque più aggressivi o in presenza di correnti vaganti, l’impossibilità di applicare la protezione attiva sulle condotte in ghisa le rende di fatto soggette all’insorgere di fenomeni di corrosione.
Abbiamo intanto ribadito un concetto tecnicamente lapalissiano e cioè che l’acciaio è un materiale dal comportamento meccanico più “nobile” di quello della ghisa, caratterizzata invece da resistenze, resilienza e tenacità più basse.
In conclusione la protezione catodica, che viene vista spesso da progettisti e operatori come una sorta di “seccatura” per le condotte in acciaio, in realtà è una vantaggio formidabile e unico perché, insieme con i rivestimenti anticorrosivi (ad es.
Ghisa Sferoidale EN-GJS-400-15
Metal Barre commercializza barre e tubi in ghisa sferoidale EN-GJS-400-15. La ghisa è una lega ferro-carbonio il cui contenuto di carbonio supera il 2,1%: allo stato liquido, il carbonio in soluzione solidifica in forma di grafite: proprio la forma della grafite solidificata determina i due gruppi nei quali le leghe di ghisa vengono suddivise: Ghise Lamellari e Ghise Sferoidali.
Nelle leghe di ghisa sferoidale Metal Barre realizza barre tonde, barre tonde pre-tornite, barre piatte, barre quadre e forate. Come suggerisce il nome stesso, la caratteristica identificativa della ghisa sferoidale è la struttura della grafite che solidifica sotto forma di sferoidi, generando una continuità della parte ferrosa della lega. frantumazione, in fase di lavorazione, in trucioli di misura contenuta.
Per la ghisa sferoidale EN-GJS-400-15 il metodo di produzione comune è quello in colata continua ed estrusione. Il principale vantaggio offerto dal processo a colata continua è quello di produrre barre di ghisa esenti da soffiature o inclusioni non metalliche.
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