Madreviti per Tubi Idraulici: Tipi e Dimensioni

Nel mondo dell'idraulica, la filettatura rappresenta un elemento cruciale per la giunzione di tubi e raccordi. Le filettature permettono di creare collegamenti temporanei smontabili, dove le parti vengono unite tramite attrito o un ostacolo fisico. Esistono diverse tipologie di filettature, ognuna con specifiche caratteristiche e applicazioni. In particolare, in ambito idraulico, le applicazioni riguardano principalmente due tipologie specifiche: la filettatura GAS e la filettatura NPT.

Cos'è la Filettatura

La filettatura è un tipo di costruzione meccanica atta a creare un accoppiamento elicoidale tra due elementi. Questa struttura a forma di elica viene denominato filetto. Il filetto viene costruito sulla parte esterna di un elemento cilindrico o conico (vite) oppure sulla parte interna di un componente (madrevite). L’accoppiamento avviene combinando, mediante avvitamento, la vite con la madrevite.

I componenti filettati svolgono due importanti funzioni:

• Impiego in ambito meccanico (funzione di collegamento): permette di immobilizzare e fissare temporaneamente due elementi.
• Impiego in ambito idraulico (funzione di trasmissione): permette la costruzione di strutture più articolate e complesse per il passaggio di fluidi o gas.

La filettatura si compone di vari elementi (le cui dimensioni variano alla seconda della normativa di riferimento); di seguito riportiamo i principali:

• Elica: è la curva generata da un punto P, dotato di moto circolare e assiale, sulla superficie laterale di un cilindro.
• Profilo e forma del profilo: intersezione del filetto con un semipiano avente per origine l’asse della filettatura. Può essere triangolare, trapezoidale, a dente di sega, tondo.
• Cresta: parte che congiunge i due fianchi del filetto.
• Fondo: parte che congiunge i fianchi di due filetti consecutivi.
• Passo: distanza tra due punti omologhi del profilo.

Come viene realizzata la filettatura?

I processi di realizzazione della filettatura sono molteplici. I più utilizzati riguardano la realizzazione con tornio con utensili a testa singola, con filiere e maschi, rullatura mediante piastre a rullare o rulli, frese multiple cilindriche e coniche.

Tipi di Filettature Idrauliche: GAS e NPT

Le principali tipologie di filettatura sono metrica ISO, Whitworth, GAS, GAS NPT, trapezio, a dente di sega. Generalmente, le varie tipologie di filettature, si distinguono in base agli angoli del filetto ed alle caratteristiche costitutive. Tra i sistemi di filettatura più diffusi, le filettature gas sono maggiormente utilizzate per la giunzione di tubazioni e raccordi idraulici. Le filettature, come visto, possono essere di varie tipologie sulla base degli angoli del filetto e delle caratteristiche costitutive.

Nel dettaglio:

• Filettatura GAS (Whitworth)
• Filettatura NPT (National Pipe Thread)

Filettatura GAS

La filettatura GAS deriva dalla filettatura Whitworth (nata nel 1833 e ancora in uso in ambito meccanico) con passo molto fine. Viene utilizzata per la giunzione dei tubi e convogliamento dei fluidi ed è quindi tipica della raccorderia in acciaio inossidabile. La designazione della filettatura GAS è convenzionale e si riferisce al diametro interno teorico della tubazione.

Per consuetudine le misure dei raccordi filettati vengono espresse in pollici, tuttavia si può conoscere rapidamente la larghezza in millimetri del diametro della tubazione utilizzando le tabelle di conversione. Le filettature gas sono maggiormente utilizzate per la giunzione di tubazioni e raccordi idraulici. Oggi questi elementi trovano impiego nei collegamenti per tubazioni e apparecchiature che servono al convogliamento di fluidi. Infatti, il passo molto fine di queste filettature e quindi la vicinanza tra i vari filetti (con angolo all’apice di 55°), consente di ottenere connessioni molto forti. Queste aumentano di resistenza se l’elemento è accoppiato a delle guarnizioni e quindi resistente ad alte pressioni.

Le filettature GAS si distinguono in:

• Filetto GAS Conico
• Filetto GAS Cilindrico

Con il filetto conico il collegamento vite e madrevite è chiuso, ermetico. Questo può avvenire con l’accoppiamento di una vite conica con una madrevite conica o cilindrica. Con il filetto cilindrico il collegamento vite e madrevite non è perfettamente ermetico. Il filetto cilindrico viene definito parallelo e l’avvitamento si arresta al termine della filettatura esterna, in gergo tecnico quando “va in battuta”. L’ermeticità viene garantita dalla presenza e dall’utilizzo delle guarnizioni.

La classificazione avviene quindi in questo modo:

• Filettature per tubazioni non a tenuta stagna sul filetto (UNI EN ISO 228)
• Filettature per tubazioni a tenuta stagna sul filetto (UNI EN ISO 226, che ha sostituito la UNI EN ISO 7)

In particolare, la UNI EN ISO 226 si distingue in:

• UNI EN ISO 226-1 per vite conica - madrevite cilindrica
• UNI EN ISO 226-2 per vite conica - madrevite conica

La designazione delle filettature per tubazioni a tenuta stagna viene esplicitata partendo dalla lettera R (filettatura esterna conica). Per distinguerle in base alla filettatura interna vanno aggiunte le lettere p e c come segue:

• Rp seguito dalla misura in pollici del DN per filettatura interne cilindriche (madrevite cilindrica)
• Rc seguito dalla misura in pollici del DN per filettature interne coniche (madrevita conica)

La UNI EN ISO 228 invece, riguardante unicamente vite cilindrica e madrevite cilindrica con filettature parallele, può essere designata con la lettera G, seguita dal valore in pollici del DN e classe di tolleranza A (più ristretta) o B (più ampia) per le dimensioni limiti del diametro esterno, del diametro medio e del diametro di nocciolo di vite (solo per quanto riguarda le filettature esterne).

Filettatura gas conica

La filettatura gas cilindrica è definita “non a tenuta sul filetto”. La filettatura gas conica è definita “a tenuta sul filetto”. Al contrario della prima, il filetto maschio è conico mentre il filetto femmina è cilindrico. Particolare attenzione merita il diametro della filettatura gas.

Filettatura gas cilindrica

La filettatura gas cilindrica è definita “non a tenuta sul filetto” ed è regolata a livello mondiale dalla normativa ISO 228-1.

Filettatura NPT

La filettatura NPT (National Pipe Thread) rappresenta lo standard americano conforme alla normativa ANSI B 1.20.1. La norma NPT definisce il tipo di filetto e di tenuta ottenuti per contatto e compressione del bordo filettato con il cono femmina (filettatura conica = tapered thread). Le dimensioni più comuni sono espresse in pollici (per approfondire vedi Dimensioni ISO e ASME - differenze e convertibilità) partono da 1/8” fino a 2”.

La filettatura NPT, comunemente utilizzata per acciaio al carbonio e acciaio inossidabile, può essere realizzata anche su materiali quali ottone, fusioni in ghisa o materiali plastici. La norma presenta come variante la ANSI B1.20.3 che definisce il National Pipe Taper Fuel (NPTF), utilizzata specificatamente nel settore petrolchimico.

Il filetto NPT maschio può essere indicato con diciture MPT (Male Pipe Thread), MNPT oppure NPT(M). La femmina invece viene indicata con dicitura FPT (Female Pipe Thread), FNPT oppure NPT(F).

Come sottolineato in precedenza, la diffusione dei sistemi di filettature dipende anche dalla geografia. Lo standard americano, conforme alla normativa AISI B1.20.1 è la filettatura NPT (Nationale Pipe Thread), il secondo sistema più utilizzato nel settore dell’idraulica.

L’angolo di filetto di questa tipologia è pari a 60°, quindi con un passo maggiore rispetto alla filettatura gas. Ulteriore differenza con la filettatura gas riguarda la forma del filetto.

Rispetto alla filettatura GAS, presenta un angolo del filetto di 60° che determina un passo maggiore (ovvero un numero di filetti minore per pollice).

Dimensioni e Misure Comuni

Una particolarità che distingue questi sistemi di filettatura dagli altri è l’unità di misura: non viene usato il sistema metrico classico ma si parla di pollici.

Molte persone pensano che un pollice in idraulica corrisponda al concetto matematico, cioè che una filettatura da 1 pollice misuri 24 mm. Questo non è vero, perché nel tempo le filettature da 1 pollice sono state adattate al diametro delle tubature.Il pollice (inch in inglese, simbolo in doppio apice ") è un'unità di misura di lunghezza che non fa parte del sistema SI, ma che è tuttora ampiamente utilizzata nei paesi di cultura anglosassone, come Regno Unito e USA oltre che in molti settori tecnologici. 1" corrisponde a = 2,54 cm, ma questa proporzione non vale per quanto riguarda l'idraulica, dove per lo più si parla di misure nominali di tipo GAS.

Il fatto che secondo questa scala metrica 1" non corrisponda a 2,54 cm è da ritrovare nel 1800 circa. In origine, infatti, tutti i tubi seguivano la filettatura Withworth (pollici meccanici, corrispondenti a quelli inglesi), in seguito con il tempo la tecnologia ha fatto sì che si potessero produrre tubi con pari caratteristiche di resistenza alla pressione ma di spessore, peso e costo minore.

Se si fossero lasciate invariate le misure del diametro interno, sarebbe sorto il problema di dover cambiare tutte le macchine che producevano la raccorderia e la conseguente confusione per il fatto di avere sul mercato due tipologie di misure per i diametri esterni. Si convenne, quindi di non modificare il diametro esterno ma di diminuire solo lo spessore del tubo, aumentando il diametro interno con spessore minore.

La tabella delle filettature in pollici per tubazioni riportata sopra si riferisce ovviamente alle filettature BSP, uno standard comunemente utilizzato in Europa, in Italia e nella maggior parte dei paesi. Si tratta di una dimensione standardizzata della filettatura creata nel XIX secolo per garantire la compatibilità tra i dispositivi idraulici in diversi paesi. È stata sviluppata nel Regno Unito ed è conosciuta come British Standard Pipe.

La dimensione della filettatura può essere rilevata al meglio con un calibro, assicurandosi di misurare il diametro, ovvero l'asse più lungo che attraversa l'intera filettatura.

In generale:

• La filettatura da 1 pollice, insieme a quella da 3/4 di pollice, è una delle dimensioni più comuni utilizzate nell’idraulica, ideale per le esigenze delle abitazioni unifamiliari.
• Le filettature da 5/4 pollici rappresentano una dimensione leggermente più grande, oggi utilizzata meno frequentemente rispetto al passato nel settore delle nuove costruzioni.
• La filettatura da 1/2 pollice è una delle dimensioni più piccole, meno utilizzata nell'edilizia rispetto ai tipi precedenti, ovvero le filettature da 1 pollice e da 3/4 di pollice.
• In generale, la filettatura da 1/4 di pollice è considerata troppo piccola, il che non si traduce in un’elevata efficienza in termini di portata.
• Le filettature da 3/8 sono piuttosto piccole e usate sporadicamente. Si trovano raramente negli impianti di riscaldamento e acqua calda sanitaria, ma non sono del tutto assenti. Sono ampiamente utilizzate, ad esempio, in automazione e meccanica.

Tabelle di Filettatura

Ad integrazione, riportiamo di seguito le tabelle di filettatura con indicazione di misura, diametro filetto, numero di filetti per pollice e passo.

BSP - British Standard Pipe

NPT - National Pipe Thread

I dati relativi alla filettatura NPT non sono stati forniti nel testo.

tag: #Idraulici

Leggi anche:

• Tubi in ghisa sferoidale per acquedotti
• Lampade DIY con tubi idraulici
• Tubi Idraulici OBI: Guida alla Scelta
• Bagno in stile nordico
• Significato e Importanza dei Simboli Idraulici