I supporti per tubazioni, comunemente noti come “piping supports” o “pipe hangers”, svolgono un ruolo strategico nell’assicurare l’integrità strutturale e la funzionalità a lungo termine di un impianto industriale. Questi componenti sono infatti elementi indispensabili dell’intero sistema di tubazioni, progettati per sostenere, ancorare, guidare e proteggere le linee di piping contro le forze dinamiche e statiche che possono compromettere la sicurezza e l’efficienza dell’impianto.
I pipe support, infatti, svolgono molteplici funzioni: dal semplice sostegno fisico al controllo delle vibrazioni indotte dal flusso dei fluidi, dalla compensazione delle dilatazioni termiche alla prevenzione di danni strutturali dovuti a un carico eccessivo.
La comprensione di questi aspetti è fondamentale per chi opera nel settore dell’impiantistica, poiché una scelta inadeguata o una progettazione scorretta può portare a guasti dell’impianto, fermi macchina non programmati e, nel peggiore dei casi, a incidenti, con conseguenze gravi sulla sicurezza delle persone e sull’ambiente.
Attraverso questa guida scopriremo nel dettaglio cosa sono e a cosa servono i supporti per tubazioni, evidenziando le principali sollecitazioni a cui sono sottoposti i tubi e le modalità di progettazione più adatte per garantire la massima efficienza e sicurezza.
Cosa sono i piping supports
Come anticipato, i pipe supports sono componenti strutturali progettati per sostenere, ancorare, guidare e proteggere le tubazioni. Questi elementi hanno il compito di assorbire e distribuire i carichi derivanti dal peso proprio delle tubazioni, dal fluido in transito, dalle variazioni termiche, dalle vibrazioni e da eventuali sollecitazioni esterne, come il vento o i movimenti sismici.
La loro funzione è quindi duplice: da un lato, garantiscono che le tubazioni mantengano la posizione corretta, preservandole da eventuali deformazioni; dall’altro, contribuiscono alla sicurezza generale dell’impianto, riducendo il rischio di incidenti causati da perdite di materiale o cedimenti strutturali.
Le tubazioni, infatti, sono sottoposte a diversi tipi di sollecitazioni: i carichi primari (la pressione interna del tubo, la pressione esterna e le forze dovute al carico e allo scarico del fluido) e secondari, dovuti alle dilatazioni termiche e agli effetti determinati da sismi ed eventi atmosferici. Le condizioni di carico delle tubazioni verranno analizzate durante il piping stress analysis, lo studio delle sollecitazioni e delle deformazioni cui è soggetta la linea di piping.
Principali tipologie di pipe support
La corretta scelta e installazione dei supporti per tubazioni è essenziale per garantire la sicurezza e l’efficienza dell’intera linea di piping. Di seguito, esploriamo le principali tipologie disponibili, evidenziando le loro caratteristiche e i contesti di utilizzo.
- Rigidi. Progettati per fornire un punto fisso in grado di sostenere il peso della tubazione, limitando i movimenti causati, ad esempio, da fattori esterni. Tra i più comuni troviamo i rod hanger, composti da un morsetto, un dado a occhiello, un tirante e un attacco per la trave; gli stanchion/pipe shoe, pensati per sostenere le tubazioni, dall’alto o dal basso, limitandone il movimento in ogni direzione di rotazione. Inoltre, sono presenti anche i rigid strut, le connessioni tra un sistema di tubazioni e una struttura di supporto che forniscono un sostegno fisso e stabile, limitando i movimenti orizzontali e verticali e assorbendo le sollecitazioni meccaniche senza consentire flessioni significative.
- A molla. Composti da molle di compressione che permettono di gestire i movimenti verticali delle tubazioni causati dalla dilatazione termica: assicurano un certo grado di movimento pur fornendo il supporto necessario. Sono un esempio i variable spring support (VES), utilizzati per le linee di piping soggette a movimenti termici verticali moderati (top plate, pressure e bottom plate, helical spring, locking rods ecc.) e i constant spring support (CES), utilizzati nei casi in cui si verificano ampi movimenti verticali (150 o 250 mm).
- Ammortizzatori (shock absorbers). Conosciuti anche come “snubbers”, sono dispositivi composti da una parte meccanica dotata di molla abbinata a un elemento idraulico: sono utilizzati per proteggere le tubazioni dalle vibrazioni o dai colpi d’ariete. Rientrano in questa tipologia i dynamic restraints, come ad esempio gli snubber idraulici e meccanici e gli insulated pipe support, progettati per ridurre al minimo la dissipazione di energia.
La comprensione delle funzionalità e delle possibili applicazioni di questi componenti è fondamentale per chi lavora nell’ambito della progettazione e della manutenzione degli impianti industriali. La scelta della tipologia più adatta alle proprie esigenze permette infatti di rispondere alle diverse esigenze operative e di sicurezza dell’impianto.
Come progettare i supporti per le tubazioni
a progettazione dei piping supports è un elemento critico nell’ingegneria degli impianti industriali: garantisce la sicurezza, l’efficienza e la durabilità dell’intera pipe line. Il primo passo nella progettazione dei supporti per tubazioni è l’analisi delle sollecitazioni: un’accurata valutazione di queste forze è cruciale per determinare la tipologia più adatta alle proprie esigenze.
La loro progettazione deve conformarsi inoltre alle normative e agli standard di settore, che definiscono i requisiti di sicurezza, le procedure di calcolo e i criteri di progettazione. Per questi motivi sono disponibili soluzioni ad hoc pensate per progettare in 3D i supporti delle tubazioni, che consentono inoltre di estrarre i disegni costruttivi e le distinte dei materiali necessari.
Tra le migliori soluzioni rientra il modulo ESApro Supports di ESAin che include un’ampia libreria di parti tridimensionali personalizzabile: dagli attacchi (collari, u-bolt ecc.) agli appoggi (scarpette, guide, molle ecc.) fino agli elementi di fissaggio e di carpenteria (bulloni, tiranti, travi, piastre ecc.).
Dopo l’assemblaggio delle diverse parti, il software consente inoltre il raggruppamento in assiemi, a cui vengono associate specifiche proprietà, come la tipologia (guida assiale o laterale ecc.), il numero progressivo e le linee collegate. Per agevolare la costruzione dei supporti delle tubazioni, infine, il software consente di generare i disegni 2D contenenti la posizione esatta e le eventuali quotature.
