L'idraulica

Tubazioni Zincate

Le tubazioni zincate, dal punto di vista geometrico, sono un solido cavo chiuso a sezione costante in forma e area. Un tubo può essere di origine naturale (ad esempio un tubo neurale) o artificiale. Dato che nella maggioranza dei casi ci si riferisce al tubo come manufatto, si descriveranno qui i tubi di fabbricazione umana.

Un tubo il cui asse descriva una spirale è detto serpentino.

Tubi ottenuti da tronchi, utilizzati un tempo per il convogliamento delle acque.

Difficile definire l'origine del tubo. Non è escluso che in epoca preistorica si usassero tronchi cavi per convogliare fluidi, ma questi non sembrano classificabili come tubi.

Nell'antico Egitto si usavano tubi di rame per il trasporto dell'acqua potabile: un esemplare, rinvenuto nel tempio del re Sa-Hu-Re ad Abusir^[1]e risalente al 2750 a.C. circa, è conservato nel Museo Statale di Berlino. Il tubo era ottenuto aggraffando una sottile lastra di rame, fino ad ottenere un diametro di 75 mm; l'impianto (circa 100 metri di lunghezza) era costituito da una serie di questi tubi, ciascuno dei quali misurava 75 cm^[2]. In epoca romana esistevano tubi, in genere metallici (in piombo), per convogliare acqua alle città e all'interno delle stesse.

In epoca storica più recente, il sistema di produzione dei tubi, avveniva mediante l'uso di una "spina", (una sorta di punta ovoidale) che produceva la cavità interna del tubo spingendo per laminazione rotatoria la massa da formare, col Laminatoio a "Passo di pellegrino", appunto contro ed attorno alla spina.

L'uso principale dei tubi è evidentemente quello di convogliare fluidi. Le caratteristiche geometriche del tubo, però, lo caratterizzano come struttura leggera (in quanto cava) e ad alto momento di inerzia, e quindi particolarmente adatta ad applicazioni strutturali, specie a colonne sottoposte a carico di punta. I pali della luce, le gambe delle sedie metalliche, le aste delle bandiere sono tubi anche se, a rigore, non hanno necessariamente sezione costante. Come struttura, esistono applicazioni della forma tubolare ben note: la fusoliera di un aereo, ad esempio.

È bene quindi fare una prima distinzione tra:

• Tubi per applicazioni idrauliche
• Tubi per applicazioni meccaniche

Si definiscono come tubi idraulici quelli adatti al convogliamento, senza dispersione, di fluidi e costituiscono, come detto, la grande maggioranza dei tubi prodotti. Tra questi, la quasi totalità ha sezione circolare.

In origine, la denominazione del tubo in pollici combaciava con il suo diametro interno. Dato il diametro interno del tubo, in base alla tecnologia di produzione originaria, che risultava in un determinato spessore delle pareti del tubo, si otteneva un corrispondente diametro esterno, calcolabile dalla somma del diametro interno più due volte lo spessore. Sempre in base a queste dimensioni è stato abbinato, per ogni diametro interno, un corrispondente valore della norma di filettatura Whitworth per la raccorderia e la preparazione delle estremità delle tubazioni alla giunzione (filettatura), che ovviamente è legato al diametro esterno. Con il passare del tempo, i miglioramenti produttivi e di qualità e resistenza dei materiali utilizzati, hanno permesso di ridurre lo spessore della parete del tubo, risparmiando materiale ed in peso del tubo, a parità di portata. Questo ha creato il problema che, qualora si fosse mantenuto costante il diametro interno, si sarebbe ridotto il diametro esterno dei nuovi tubi, creando la necessità di definire nuove filettature leggermente diverse da quella definita dalla norma Whitworth e quindi tutta una nuova serie di raccorderie. La scelta è invece caduta sul mantenere fermo il diametro esterno, mantenendo così la compatibilità con la raccorderia esistente, ma così rinunciando alla rispondenza tra denominazione del tubo ed il suo diametro interno reale. Di conseguenza il diametro interno è aumentato e la denominazione del tubo non risulta più rispondente al suo effettivo diametro interno.

In genere, i tubi per applicazioni idrauliche seguono degli standard dimensionali precisi; la normalizzazione originariamente usata è la ANSI B36, la norma è stata ripresa dal sistema europeo ISO 6708-1995.

1. I tubi vengono classificati secondo un diametro nominale che si riferisce, a solo titolo orientativo, al diametro interno del tubo.
2. I diametri nominali costituiscono una serie di valori immodificabile.

Nell'uso statunitense (e in genere nell'industria del petrolio) i diametri nominali (abbreviati con la sigla NB, ossia Nominal Bore, foro nominale) sono espressi in pollici "nominali", mentre nell'uso europeo ISO 6708-1995 sono espressi in egual maniera con designazioni nominali. I valori dimensionali dei tubi sono assolutamente corrispondenti nei due sistemi.

Tubi in cemento per fognature.

Oltre 500 il DN aumenta di 100 in 100 mm (e il NB di 4 in 4 pollici). Nei collegamenti esterni sono indicate tabelle più ampie di questa.

Oltre a definire i diametri, la norma ANSI B36.10 stabilisce anche una serie di spessori normalizzati, dipendenti dal diametro del tubo. Questa serie di spessori è conosciuta con il nome di schedula, (spesso abbreviata con Sch.), per assonanza con il termine inglese Schedule, programma, serie. Vengono stabiliti dei numeri di schedula, multipli di 10, che determinano grosso modo una resistenza costante alla pressione di tubi con differente diametro ma stessa schedula. Ad esempio, il tubo DN 50 (NB 2") è commercialmente reperibile con spessori secondo Schedula 40 (3.91 mm) Schedula 80 (5,54 mm) e Schedula 160 (8,74 mm).

Nel caso dei tubi in acciaio inossidabile le schedule sono multipli di 5 e con suffisso S; il tubo DN 50 schedula 5S ha spessore 1,65 mm, la schedula 10S 2,77 mm, la schedula 40S e la 80S uguali rispettivamente alla 40 e 80 (ma non è sempre così).

Nella pratica delle raffinerie è molto usata la norma "parallela" API 5L, che definisce gli spessori come schedula standard (STD), extra strong (XS - rinforzata), double extra strong(XXS - doppiamente rinforzata). Le serie ANSI ed API sono in parte corrispondenti, pur essendo la API ristretta solo tre serie di spessori.

Il tubo 2" STD equivale alla schedula 40 (3,91 mm di spessore); il 2" XS alla schedula 80 (5,54 mm), mentre il 2" XXS (spessore 11,07 mm) non corrisponde ad alcuna schedula ANSI.

Con lo sviluppo della produzione dei tubi mediante trafilatura ed estrusione, ma anche per tubi ottenuti da lamiera elettrosaldata, lavorazioni che permettono caratteristiche dimensionali molto più precise, o più elevate produttività, si sono consolidati, soprattutto nella produzione di tubi in acciaio al carbonio, o legato (esempio: inossidabili) a pareti sottili, calibrati, o in materiali diversi dall'acciaio (rame, polivinile, polietilene, ecc.), uno standard produttivo a diametro nominale esterno, tale standard, che è utilizzato sia per tubi a misure anglosassoni (tubi a pollici), sia per tubi metrici, si adotta la designazione del diametro (esterno) del tubo, seguita dallo spessore di parete.

Mentre per la designazione tradizionale inglese per i designare genericamente tubi a diametro "nominale interno" è preferito il termine "Pipe", per i tubi a diametro "nominale esterno" è usato il termine "Tubing".

In base al comportamento sotto i carichi esterni agenti le tubazioni interrate si suddividono in due categorie:

• tubazioni rigide: come le tubazioni in gres, cementizie e metalliche (principalmente acciaio e ghisa sferoidale) - sopportano i carichi esterni (peso del rinterro, delle sovrastrutture stradali, del traffico veicolare, ecc.) grazie alla sola resistenza meccanica del materiale di cui il tubo è costituito. Pertanto un tubo rigido, una volta posato, non ha bisogno per resistere ai carichi sovrastanti, della collaborazione della trincea di posa e di rinfianchi;
• tubazioni flessibili: fanno parte di questa categoria tutte le condotte plastiche come quelle in PVC e polietilene, hanno la tendenza a deformarsi secondo assi diametrali sotto l'effetto del loro stesso peso e dei carichi insistenti. Pertanto per garantire immutata la sezione della tubazione una volta interrata, non si può far affidamento alla sola resistenza meccanica del tubo bensì anche alle azioni esterne rappresentate dal rinfianco del tubo che deve essere formato con materiali idonei e compattato fino a valori elevati di compressione; pertanto per questi tubi sono fondamentali le modalità di posa e rinterro.