La scelta del materiale per il piping (piping material) è una decisione cruciale che influenza la sicurezza, l’efficienza e la durata dell’intero impianto. I sistemi di tubazioni industriali possono essere realizzati usando diversi piping material che rispondono alle diverse esigenze progettuali.
Ci sono alcuni aspetti che devono essere considerati durante la progettazione di un impianto industriale, come ad esempio: la tipologia di fluido trasportato, corrosivo o non corrosivo, la sua temperatura, la pressione e altri elementi che coinvolgono anche l’esposizione a eventuali agenti esterni. Ogni tipologia possiede specifiche caratteristiche tecniche che la rendono adatta a particolari applicazioni, condizioni operative e requisiti normativi.
In questa guida esploreremo le principali categorie di materiali per il piping, analizzandone le proprietà meccaniche, per aiutare gli ingegneri e i progettisti a prendere decisioni informate.
Le principali tipologie di piping material
I materiali per le tubazioni industriali garantiscono specifiche caratteristiche tecniche che possono variare notevolmente rispetto alla loro destinazione d’uso. Ad esempio, l’acciaio al carbonio è apprezzato per la sua robustezza e il costo relativamente basso, rendendolo ideale per applicazioni generiche. Al contrario, l’acciaio inossidabile, grazie alla sua ottima resistenza alla corrosione, è spesso impiegato in impianti chimici e alimentari. Sono molteplici le leghe che possono essere utilizzate: da quelle in acciaio, ai materiali non ferrosi (ottone, alluminio, ramel-nichel), fino al calcestruzzo e ai tubi rivestiti (lined pipe).
Per rendere più veloce e snella la progettazione degli impianti industriali, software avanzati come ESApro 3D Piping di ESAin offrono una vasta selezione di cataloghi di materiali standardizzati. Questo strumento permette di definire le specifiche di linea in base alle diverse condizioni di processo, garantendo una scelta accurata e conforme ai più rigorosi standard internazionali. Utilizzando il software è possibile stabilire in anticipo la tipologia di materiale da utilizzare per ogni linea. Inoltre, concluso il disegno, il programma genera elenchi di piping material personalizzabili per i principali elementi dell’impianto (tubi, curve, valvole, linee, apparecchiature, profilati, coibentazione ecc.)
Di seguito, presentiamo una panoramica di alcune delle principali tipologie di materiali per il piping più utilizzate, evidenziando le caratteristiche tecniche e gli ambiti di applicazione.
- Ferro. È un materiale per il piping industriale che si distingue per la sua longevità e per l’ottima resistenza meccanica. Per questi motivi viene scelto per le applicazioni che richiedono il trasporto di fluidi ad alta pressione e su larga scala. Grazie alla sua robustezza, il ferro può sostenere carichi pesanti senza deformarsi, il che lo rende adatto, ad esempio, per il water piping. Le tubazioni in ferro sono apprezzate per la loro stabilità e per la capacità di mantenere l’integrità strutturale anche sotto stress meccanici elevati, garantendo così un funzionamento sicuro e affidabile degli impianti in cui sono installate.
- Acciaio. I tubi in acciaio sono apprezzati per essere particolarmente robusti e resistenti: queste caratteristiche li rendono ideali per le applicazioni che richiedono durabilità anche in condizioni estreme. Sono un esempio i tubi realizzati in acciaio ASTM A105, resistenti ad alte pressioni e temperature. La scelta dell’acciaio per le tubazioni industriali garantisce inoltre minore sensibilità alle variazioni termiche e una maggiore protezioni del fluido: non rilascia infatti sostanze polimeriche e impedisce la penetrazione di contaminanti esterni, come pesticidi e solventi.
- Rame. Apprezzato per la sua resistenza alla corrosione e agli urti, non si degrada nel tempo e riesce a sostenere anche alte pressioni e temperature. Inoltre, il rame offre una buona conduzione termica, che lo rende perfetto per i sistemi di riscaldamento e raffreddamento. Per questi motivi questo piping material viene spesso utilizzato in molteplici applicazioni sia nel settore civile che in quello industriale.
- PVC (Policloruro di vinile). Il PVC è ampiamente utilizzato per la produzione perché è un materiale leggero, resistente alla corrosione e di facile installazione. È particolarmente indicato per gli impianti di approvvigionamento idrico, drenaggio, irrigazione e per quelli destinati alla raccolta di acqua piovana. Le sue caratteristiche lo rendono un’ottima scelta per i sistemi di piping di piccole o grandi dimensioni.
- PE (Polietilene). I tubi in polietilene sono generalmente flessibili e robusti e soddisfano le esigenze degli impianti di trattamento dell’acqua e del gas naturale. Questo tipo di materiale per il piping è noto per la sua durata e resistenza alla corrosione e risulta particolarmente adatto per le installazioni sotterranee perché riesce a sopportare carichi pesanti. La scelta del PE permette inoltre di progettare impianti industriali più sostenibili: è un materiale plastico riciclabile e duraturo.
- PP (Polipropilene). Questo polimero termoplastico è noto per la sua flessibilità ed è utilizzato per la realizzazione di tubazioni leggere e facili da trasportare, con pareti interne a bassa viscosità, perfette per il trasporto di liquidi non in pressione. Inoltre, ha un’ottima resistenza alle alte e basse temperature e, essendo atossico, è molto utilizzato per il trasporto di acqua potabile.
Come scegliere il materiale per il piping
Durante la progettazione di un impianto industriale si devono considerare alcuni fattori che possono impattare considerevolmente sull’efficienza dei tubi e dei raccordi coinvolti nel processo di gestione dei fluidi. Come accennato, inoltre, la scelta del piping material influenzare non solo le prestazioni ma anche la longevità dell’intero impianto.
Ecco una guida sui principali fattori da considerare per scegliere il materiale per le tubazioni industriali.
- Tipo di fluido trasportato. Considera la natura del fluido che verrà trasportato dalle tubazioni. Fluidi corrosivi che contengono acidi, acqua di mare o ammoniaca richiedono materiali per il piping resistenti alla corrosione, come il PVC o tubi rivestiti. Per fluidi non corrosivi come l’olio lubrificante, i tubi in acciaio al carbonio possono essere sufficienti.
- Temperatura e pressione del fluido. Verifica la temperatura del fluido in movimento. Alcune tipologie di tubi in plastica potrebbero non essere adatte per le alte temperature, mentre i materiali metallici sono generalmente indicati per sopportare anche temperature elevate. In caso di temperature estreme, sia alte che basse, assicurati che il materiale scelto possa gestire tali condizioni senza compromettere l’integrità dell’impianto. Se il sistema opera con fluidi ad alte pressioni, sono un esempio i fluidi criogenici, scegli tubi che garantiscano una resistenza meccanica adeguata.
- Durabilità e facilità di manutenzione. Uno degli elementi da valutare in fase di progettazione è la durata stimata delle tubazioni scelte. Se si tratta di un impianto temporaneo, potresti non aver bisogno di materiali estremamente duraturi. Per impianti permanenti, invece, è necessario scegliere materiali per il piping di alta qualità che garantiscano una lunga durata. Inoltre, è necessario considerare le operazioni necessarie alla manutenzione dell’impianto, preventive, ordinarie e di emergenza. Scegli materiali che richiedano poca manutenzione se il tempo e le risorse sono limitati.
- Esposizione agli agenti esterni. Valuta l’ambiente in cui le tubazioni saranno installate. Per installazioni esterne, scegli materiali pensati per essere utilizzati anche in condizioni meteorologiche avverse o in presenza di microorganismi o vegetazione. Gli elementi esterni, infatti, potrebbero determinare un rapido deterioramento dei tubi, come ad esempio: vapori o fumi corrosivi provenienti da altre parti dell’impianto, la luce UV, un terreno particolarmente corrosivo e altre condizioni atmosferiche.
- Costo del materiale. È necessario considerare il budget disponibile, bilanciando il costo iniziale dei piping materials con i costi di manutenzione e sostituzione a lungo termine. A volte, un investimento iniziale più elevato in componenti di qualità può risultare più economico nel lungo periodo. Considera, inoltre, se la tipologia scelta è facilmente reperibili o se il suo approvvigionamento prevede un processo più complesso.
Tenendo presenti questi fattori, potrai fare una scelta informata che garantirà un sistema di tubazioni efficiente e duraturo, adatto alle specifiche esigenze del tuo impianto industriale.
