Guarnizioni in Gomma per Idraulica: Tipologie e Materiali

Nella vasta gamma di accessori a uso industriale, le guarnizioni rappresentano sicuramente un elemento importante. Le guarnizioni sono elementi di tenuta che impediscono perdite di liquidi, aria o gas. Le guarnizioni servono a sigillare due parti per garantire che il contenuto non fuoriesca nei punti in cui è stata effettuata la giunzione. Questo è il caso, ad esempio, di due elementi che compongono una tubazione attraversata da un liquido o da un gas. Nella fase di costruzione della tubazione, le guarnizioni vengono aggiunte per evitare le perdite.

Le guarnizioni svolgono anche un compito di protezione dagli agenti esterni, come ad esempio acqua o contaminanti. Si pensi in quest’ultimo caso a contenitori sanitari che proteggono farmaci che non possono entrare a contatto con l’aria esterna. Riassumendo: le guarnizioni svolgono un compito di sigillatura nei casi in cui non è possibile utilizzare i collanti.

I materiali di cui sono composte le guarnizioni dipendono dalle temperature, dalla pressione e dalla natura del liquido che scorre o da cui deve proteggere. Per esempio, per sigillare in presenza di acqua fredda si utilizzano la gomma nitrilica, il cuoio e la canapa. In presenza di acqua calda si preferisce usare una fibra vulcanizzata, come il piombo o il rame.

Tipologie di Guarnizioni

Le guarnizioni si dividono in diverse categorie, ognuna con un compito specifico.

O-ring: Gli O-ring sono anelli in gomma a sezione circolare. La loro forma semplice nasconde una grande efficacia: quando vengono compressi tra due superfici, si deformano creando una tenuta perfetta. Sono i più diffusi negli impianti idraulici domestici, li troviamo nei raccordi dei tubi dell’acqua, nelle valvole e nei rubinetti.
Guarnizioni piatte: Tra due flange o in un raccordo fisso, le guarnizioni piatte sono insostituibili. Questi dischi di vario spessore assicurano che non ci siano perdite negli attacchi dei sanitari, nelle caldaie e nei termosifoni.
Rondelle: Più sottili e compatte delle guarnizioni piatte, le rondelle sono le regine dei raccordi filettati. Le troviamo nei rubinetti, nei miscelatori e nei flessibili del gas.
Guarnizioni JF4: Le guarnizioni JF4 sono anelli con sezione a 4 lobi.
Guarnizioni a labbro: Le guarnizioni a labbro sono principalmente utilizzate con i pistoni.
Guarnizioni spirometalliche: Le guarnizioni spirometalliche possono essere considerate come un compromesso tra le guarnizioni metalliche e le guarnizioni a base di materie plastiche. Le spirometalliche sono realizzate avvolgendo a spirale un nastro di acciaio fino al raggiungimento del diametro desiderato. L'acciao spesso viene additivato con nichel, cromo, silicio, molibdeno, titanio... Le spirometalliche si categorizzano anche in base al filler che viene usato. I più comuni sono: grafite, PTFE, minerali di clorite e fibre ceramiche.
Guarnizioni per alberi rotanti: Queste guarnizioni, definite anche paraolio, sono utilizzate per gli alberi rotanti. Sono caratterizzate da un corpo in metallo ricoperto in gomma, da uno spigolo di tenuta e da una molla toroidale.
Guarnizioni a V: Queste guarnizioni dalla tipica forma a V vengono utilizzate principalmente per alberi rotanti e per cuscinetti. Questa forma particolare garantisce, in determinate sedi nelle quali vengono utilizzati, una maggior tenuta, un minor attrito, una maggior lubrificazione, una minor usura e una minor dissipazione di energia.

Materiali Principali per Guarnizioni O-Ring

Un’attenzione particolare va riservata al materiale con cui l’O-Ring è fatto soprattutto se questo è destinato al contatto con sostanze alimentari. Quali sono i principali materiali che compongono gli O-Ring?

NBR (Sh 70/80/90): parte della famiglia della gomma compatta. NBR è una gomma sintetica resistente ad oli e grassi vegetali per una temperatura d’esercizio da -20°C a +100°C.
FPM (Sh 75): utilizzato per temperature superiori rispetto al NBR, presenta un’alta resistenza al calore da -20°C a + 200°C.
EPDM (Sh 70): grazie alla resistenza a temperature che variano da -20°C a +180°C, l’elastomero etilene propilene è ideale per apparecchiature sanitarie e a vapore, tuttavia non è resistente ad oli e grassi minerali.
NEOPRENE (Sh 70): gomma sintetica basata sul policloroprene e resistente all’alcool, all’ozono e ai liquidi refrigeranti, reagisce positivamente anche a contatto con grassi e solventi. Nonostante ciò, l’utilizzo del neoprene è sconsigliato in presenza di alcuni acidi minerali e idrocarburi aromatici e clorurati.
SILICONE (Sh 70): presenta un’eccellente resistenza all’invecchiamento, motivo per cui risulta perfetto per applicazioni che necessitano di prestazioni estreme. Grazie a temperature d’esercizio che variano da -60°C a +250°C, gli O-Ring in silicone, sia trasparente sia colorato, sono adatti a svariati impieghi.
VITON® (Sh 65/75): lastra a base di gomma fluorurata (FKM) con prestazioni ottimali nei confronti di calore, oli, carburanti, ozono, raggi UV e solventi.

Caratteristiche Specifiche dei Materiali

Guarnizioni in NBR (nitrite): Hanno una buona resistenza a: oli minerali, gas, acqua fino a 70°C, carburanti, solventi alifatici; mostrano invece una bassa resistenza a: agenti atmosferici, acidi, liquidi dei freni; hanno in generale buone caratteristiche meccaniche.
Guarnizioni in FPM (fluorocarbonio): Hanno un’ottima tenuta rispetto a: calore, agenti atmosferici, oli minerali, carburanti, gas, solventi aromatici e alifatici, buona impermeabilità, buona resistenza chimica generale e agli acidi; mostrano invece una debole resistenza alle basi, ai liquidi dei freni, e tenuta al freddo limitata; in generale comportamento meccanico molto buono.
Guarnizioni in EPDM (etilene-propilene): Hanno un’ottima resistenza a: acqua e vapore, agenti atmosferici, soluzioni acquose in generale, liquido dei freni sintetico, buona resistenza al freddo; mostrano invece una scarsa resistenza nei confronti di minerali e idrocarburi; hanno un comportamento meccanico molto buono.

Altri Materiali Utilizzati

Poliuretano: Si tratta di una mescola con un’ottima resistenza meccanica, elevato allungamento a rottura ed eccellente resistenza all’abrasione e al taglio. E’ adatto in presenza di oli minerali, derivati del petrolio e idrocarburi.
POM (Polimetilossido): E’ estremamente compatibile con la maggior parte degli oli lubrificanti e fluidi in genere. Di norma è utilizzato nella costruzione di boccole, anelli anti-estrusione e pattini di guida nei cilindri.
PTFE: Ha un coefficiente di attrito molto basso ed è caratterizzato da un’ottima resistenza all’invecchiamento e alle sollecitazioni statiche e dinamiche. Inoltre ha anche un’ottima resistenza agli agenti chimici e al fuoco, non propagando la fiamma.
Resina fenolica: Presenta elevata tenacità e resistenza a trazione e usura e un basso coefficiente di attrito.
TPE (termoplastico elastomero): Ha un’ottima resistenza a taglio e abrasione ed elevate caratteristiche chimiche. È compatibile con oli lubrificanti, idrocarburi e molti fluidi come acidi e basi.

Tenuta delle Guarnizioni O-Ring

Si può dire che la tenuta delle guarnizioni in gomma O-Ring dipenda, in linea generale, dalla sua corretta deformazione oltre che dalla reazione elastica esercitata dal materiale contro le pareti.

Tenuta statica: Si riferisce all’assenza di movimento relativo tra le parti del sistema. In questo caso è possibile che si verifichi una compressione assiale.
Tenuta dinamica: Al contrario della precedente, è la presenza di movimento relativo tra le parti a contatto con l’O-Ring e interessa un movimento di tipo alternativo (comandi idraulici e pneumatici) o di tipo rotativo (continuo od intermittente).

Sostituzione e Manutenzione

La sostituzione di una guarnizione può sembrare un’operazione banale, ma richiede attenzione. Prima di tutto, osserviamo dove va montata la guarnizione. Un rubinetto dell’acqua calda richiede materiali diversi rispetto a uno dell’acqua fredda. Può capitare che andando a sostituire la vecchia guarnizione ci venga proposto un materiale differente. Niente paura, capita che una guarnizione in gomma venga proposta in plastica, si tratta di evoluzione dei materiali utilizzati nell’idraulica.

Le guarnizioni sono componenti che si usurano nel tempo. Un programma di manutenzione può evitare allagamenti e riparazioni urgenti. Il calcare è uno dei nemici principali. Si deposita sulle guarnizioni, le indurisce e ne compromette l’elasticità.

In linea generale per quel che riguarda i rubinetti e i miscelatori le guarnizioni idrauliche andrebbero sostituite ogni 3-5 anni, mentre negli elettrodomestici (lavatrici, lavastoviglie, scaldabagni) almeno ogni 5 anni. È importante non sottovalutare la cura delle guarnizioni perché il più delle volte l’intervento di sostituzione è meno invasivo ed economicamente impegnativo della riparazione di un componente danneggiato.

Domande Frequenti

Come misurare una guarnizione se non ho la vecchia? Se non hai la guarnizione vecchia, misura il diametro interno del punto dove va inserita. Per i rubinetti standard servono solitamente O-ring da 1/2 pollice (12,7 mm).
Cosa succede se stringo troppo una guarnizione? Spesso il problema è lo schiacciamento eccessivo. Le guarnizioni vanno strette quanto basta per fare tenuta. Un serraggio troppo forte le deforma e compromette la tenuta.
Ogni quanto tempo vanno sostituite le guarnizioni? Dipende dall’uso e dalla qualità dell’acqua. In condizioni normali, 3-5 anni per rubinetti e raccordi domestici. Con acqua molto calcarea o cloro elevato, la durata si dimezza.
Posso usare una guarnizione per acqua fredda sull'acqua calda? Meglio di no. Le guarnizioni per acqua fredda si deteriorano rapidamente con temperature elevate.
Il teflon può sostituire una guarnizione? Il teflon è un sigillante per filetti, non una guarnizione. Serve per migliorare la tenuta dei raccordi filettati ma non può sostituire una guarnizione danneggiata.

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