I raccordi filettati rappresentano un settore importante nel mondo idraulico perché costituiscono elementi fondamentali per il collegamento di tubazioni e impianti, permettendo di creare percorsi ottimizzati in funzione delle specifiche necessità.
Inoltre, è importante sottolineare come vi siano, oltre ai raccordi omogenei costituiti dalla medesima tipologia di filettatura (“maschio-maschio” o “femmina-femmina”), raccordi che presentano su un lato una filettatura esterna e sull’altro una filettatura interna.
I raccordi filettati in acciaio possono essere realizzati con filettature di tipologie differenti: in particolare, le più note sono la filettatura metrica e la filettatura gas. Altri aspetti che si possono considerare per l’analisi e il riconoscimento di una filettatura sono il passo del filetto e il verso dell’elica, anche se quest’ultimo è generalmente uniforme e destrorso.
La filettatura metrica è la più comune e la più utilizzata in meccanica per gli accoppiamenti di componenti differenti ma non garantisce la medesima tenuta tra vite e madrevite che è ottenibile con una filettatura gas.
Anche questa scelta, come quella sulla tipologia di raccordo e sul materiale richiesto, rappresentano delle valutazioni fondamentali per riuscire a mettere in opera un impianto funzionale e con una durata garantita nel tempo.
Tipologie di filettature
Esistono differenti tipologie di filettature che si possono utilizzare per il collegamento dei raccordi idraulici. In particolare, all’interno delle filettature maggiormente utilizzate, soprattutto in idraulica, vi sono le filettature GAS e le filettature NPT.
Alla base delle loro differenze c’è, come spesso accade all’interno del mondo della meccanica e delle normative vigenti, un utilizzo basato sulla geografia del produttore e dell’utilizzatore.
Infatti, le filettature GAS sono maggiormente utilizzate a livello mondiale mentre, per quanto riguarda gli Stati Uniti e il Canada, la filettatura NPT è più diffusa e utilizzata per produrre raccordi filettati.
Che si tratti di filettature GAS, NPT o di qualsiasi altro tipo (come, ad esempio, le filettature metriche, le più diffuse a livello mondiale in ambito industriale), vi sono delle differenze importanti basate sui parametri che ne definiscono angoli, dimensioni ed eliche.
- Passo: rappresenta la distanza tra due creste o due fondi consecutivi di una filettatura.
- Numero dei principi: solitamente le filettature sono costituite da un singolo principio, ovvero presentano un solo tipo di filetto.
- Generatrice: è il triangolo che dà la forma alla filettatura e ne definisce il profilo.
Queste informazioni consentono di definire in modo univoco e standardizzato le filettature. Infatti, sia le filettature metriche che le filettature GAS presentano dei valori noti sia dell’angolo di apertura che del triangolo che funge da generatore della filettatura.
In fase di progettazione e scelta dei collegamenti è fondamentale andare a valutare tutti questi parametri in modo tale da svolgere una scelta consapevole che minimizzi i rischi di rottura in esercizio e consenta una vita prolungata del collegamento evitando rischi e cedimenti dannosi per le strutture e per gli impianti.
Filettatura GAS
Nel settore idraulico si utilizzano due tipi specifici di filettature: le filettature GAS e le filettature NPT.
La filettatura GAS deriva dalla filettatura Whitworth - ideata nel 1833 e ancora utilizzata nel campo meccanico - con un passo molto sottile. È utilizzata per l'accoppiamento di tubi e il trasporto di fluidi ed è quindi comune nei raccordi in acciaio inossidabile.
La designazione della filettatura GAS è convenzionale e si riferisce al diametro nominale teorico di un tubo. Di solito, le dimensioni dei raccordi filettati sono espresse in pollici. Tuttavia, le tabelle di conversione consentono di convertire facilmente la larghezza del diametro di un tubo in millimetri.
Le filettature GAS sono divise in filettature GAS coniche e filettature GAS cilindriche.
- Filettatura GAS cilindrica: è anche definita “non a tenuta sul filetto” ed è regolata a livello mondiale dalla normativa ISO 228-1.
- Filettatura GAS conica: definita anche “a tenuta sul filetto” ed è regolata dalla normativa EN 10226-1.
I giunti tra le viti e i dadi delle filettature coniche sono chiusi ermeticamente. Ciò può essere fatto mediante l'accoppiamento tra viti coniche con dadi conici o cilindrici.
Invece, i giunti tra viti e dadi di filettature cilindriche non sono perfettamente ermetici. Le filettature cilindriche sono definite parallele e l'avvitamento si arresta prima della parte esterna della filettatura. La tenuta è garantita dalla presenza e dall'uso di guarnizioni.
Pertanto, possono essere classificate in due categorie:
- Filettature per tubi non a tenuta sulla filettatura (UNI EN ISO 228)
- Filettature per tubi a tenuta sulla filettatura (UNI EN ISO 226, che ha sostituito UNI EN ISO 7)
Va notato che la norma UNI EN ISO 226 è divisa in UNI EN ISO 226-1 per vite conica - dado cilindrico; UNI EN ISO 226-2 per vite conica - dado conico.
La designazione delle filettature per tubi a tenuta stagna viene effettuata a partire dalla lettera R (filettatura esterna conica). Per differenziarle in base alla filettatura interna, vengono aggiunte le lettere p e c come segue:
- Rp seguita dalla dimensione DN espressa in pollici per filettature interne cilindriche (dado cilindrico)
- Rc seguita dalla dimensione DN espressa in pollici per filettature interne coniche (dado conico)
Invece, la norma UNI EN ISO 228 riguarda solo viti cilindriche e dadi cilindrici con filettature parallele ed è designata dalla lettera G, seguita dalla dimensione DN espressa in pollici e dalla classe di tolleranza A (più ristretta) o B (più ampia) per i limiti dimensionali del diametro maggiore, diametro medio e diametro minore (solo per filettatura esterna).
Filettatura NPT
La filettatura NPT (National Pipe Thread) è lo standard americano conforme alla norma ANSI B 1.20.1.
Gli standard NPT definiscono il tipo di filettatura e la resistenza ottenuta mediante il contatto e la compressione del fianco filettato con il cono femmina.
Le dimensioni più comuni sono espresse in pollici e variano tra 1/8” e 2”.
La filettatura NPT, solitamente utilizzata per acciaio al carbonio e acciaio inossidabile, può essere utilizzata anche per altri materiali come ottone, fusioni di ghisa e materiali plastici.
La norma standard ha una variante - ANSI B1.20.3 - che definisce il National Pipe Taper Fuel (NPTF), utilizzato nell'industria petrolchimica.
La filettatura maschio NPT può essere indicata utilizzando gli acronimi MPT (Male Pipe Thread), MNPT o NPT(M).
La filettatura NPT(Nationale Pipe Thread) rappresenta lo standard americano conforme alla normativa AISI B1.20.1 ed è la seconda più utilizzata nel campo della raccorderia idraulica. Rispetto alla filettatura GAS, presenta un angolo del filetto di 60° che determina un passo maggiore (ovvero un numero di filetti minore per pollice).
Differenze tra NPT e BSP
Nel dettaglio sono due le tipologie di filettature maggiormente utilizzate, soprattutto in idraulica: la filettatura NPT e la BSP. Dopo aver compreso cosa vuol dire NPT e BSP, bisogna dire che la principale differenza tra le due tipologie riguarda la zona geografica di diffusione.
La forma della filettatura BSP sta per British Standard Pipe ed è comune in Australia e nei paesi del Commonwealth.
- BSPP (British Standard Pipe Paralel). Norma di riferimento: ISO 228. Utilizzata in Europa ha un profilo cilindrico di derivazione dallo standard “Whitworth”, ma con dimensioni e passo diversi. È conosciuta come filettatura GAS cilindrica. La tenuta meccanica è realizzata con una svasatura concava di 60° sul raccordo maschio. La tenuta con guarnizione O - ring si trova sul cono del raccordo femmina.
- BSPT (British Standard Pipe Tapered). Norma di riferimento: ISO 7/1. Utilizzata in Europa è una filettatura GAS conica. La tenuta avviene per deformazione dei filetti tra maschio e femmina.
BSPT è simile al NPT, ma esiste un’importante differenza. L’angolazione del filetto è di 55 gradi invece che 60 gradi, solito invece per i tipi di filettatura NPT. Quindi, un raccordo NPT si inserirà in una connessione BSPT o viceversa, ma non saranno sigillati. Inoltre, le due tipologie non sono intercambiabili a causa delle differenze nella progettazione della forma. I fili NPT sono appuntiti nei picchi e nelle valli, dove i BSP sono arrotondati. In particolare, l’angolo della filettatura NPT è di 60 gradi rispetto all’angolo di 55 gradi BSP.
Realizzazione delle filettature
Le filettature, per rispettare le normative vigenti, devono essere realizzate mediante tecnologie produttive che garantiscano la conformità di queste ai requisiti di qualità. Le filettature possono essere realizzate mediante diverse lavorazioni:
- Fusione: la filettatura viene realizzata già nella fase di produzione del componente.
- Lavorazioni per asportazione di truciolo: viene realizzata con inserti che vengono poi rimossi.
Le filettature, per rispettare le normative vigenti, devono essere realizzate mediante tecnologie produttive che garantiscano la conformità ai requisiti di qualità:
- Tornitura: lavorazione realizzata per asportazione di truciolo che consiste nella rotazione del componente da formare, in questo caso la vite, mentre l’utensile si muove con moto rettilineo e va ad asportare materiale creando, appunto, il truciolo.
- Fresatura: sia essa conica o cilindrica, è una lavorazione per asportazione di truciolo in cui l’utensile è sottoposto ad un moto di rotazione e di traslazione andando a formare il materiale oggetto della lavorazione.
- Maschiatura: è una lavorazione per asportazione di truciolo realizzata tramite un utensile che assume il nome di “maschio” ed è il responsabile della creazione della filettatura.
- Rullatura: rispetto alle lavorazioni precedenti è una lavorazione per deformazione plastica del materiale.
I componenti in acciaio inossidabile, come ad esempio i raccordi, sono spesso caratterizzati da filettature, sia GAS che NPT, che risultano necessarie per consentire il collegamento con altri componenti in insieme complessi.
Realizzare una filettatura, però, richiede alcuni accorgimenti. Tra questi, il principale fenomeno da tenere in considerazione è l’incrudimento. L’utilizzo di parametri non idonei, quale una velocità eccessiva di taglio, può andare a provocare uno scivolamento sulla superficie piuttosto che un taglio effettivo.
Vantaggi dei raccordi filettati
All’interno del vasto mondo della raccorderia, occupano una grande importanza i raccordi filettati. Essi sono ideali per smontaggi e montaggi rapidi e permettono di poter risolvere eventuali guasti, manutenzioni o malfunzionamenti.
La scelta dei raccordi idraulici filettati rispetto ai raccordi idraulici a saldare deriva da numerose considerazioni che possono essere svolte in fase di progettazione degli impianti.
I vantaggi principali sono:
- Non porta alterazioni alla struttura del materiale: la saldatura, a prescindere dalla metodologia, porta ad un surriscaldamento accompagnato, a volte, da materiale d’apporto che va a modificare la composizione chimica del materiale alterando le proprietà.
Ciò che ha reso tale materiale così importante sono le sue caratteristiche, meccaniche e non.
- Altissima igiene: non libera elementi contaminanti nel fluido con cui entra a contatto.
- Applicabilità in diverse condizioni: i raccordi in acciaio inox possono essere utilizzati in condizioni di pressione e temperatura differenti che mettono a dura prova il materiale.
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