Sigillatura automatica di tubature senza perdite in calcestruzzo con rivestimento in HD-PE per il trasporto di acque di scarico

Dipl.-Ing. Michael Dietrich, Wegener International GmbH, Eschweiler (Germania) Sig. David Pietro Molinari, WWM snc, Schio (VI) Italia 1. Introduzione L’acqua è un prezioso bene naturale. In tutto il mondo, sono prodotti circa 2.9 × 105 m³ di acqua potabile al secondo [1]. Tali quantità non solo devono essere trasportate dalla sorgente al consumatore ma, a loro volta, devono essere eliminate come acque di scarico. Occorre porre l’attenzione su città come Londra, Mosca e New York o su agglomerati come Tokyo, Delhi o Shanghai. Là, i cambiamenti stanno diventando difficilmente immaginabili, poiché circa 470 milioni di persone, cioè quasi il 7% della popolazione globale (7,013,992,000) [2], vivono nei 26 più grandi agglomerati del mondo. Con i suoi 4,7 milioni di abitanti, la regione della Ruhr è piccola paragonata ad una scala globale, ma conduce un flusso di circa 46,500,000 litri ogni ora attraverso il sistema fognario pubblico [4]. In contrasto, circa 237,500,000 litri di acqua all’ora sono condotti a 9 milioni di persone a New York [6]. Una piccola rassegna storica illustra ancora una volta queste dimensioni. Acquedotti molto noti, come il "Pont du Gard" (circa 830 m³/h) [7] vicino a Nîmes (Francia del sud), trasportavano l’acqua soprattutto in canali aperti. Durante i rigidi inverni, questa tecnica era certamente efficiente ma occorre considerare un insieme di problemi, relativi in particolare alla perdita d’acqua. A seconda della temperatura ambientale, l’umidità relativa dell’aria, la superficie e la via di trasporto, come un condotto, si perde fino al 50 % del prezioso carico a causa di evaporazione e perdite. Attraverso i secoli, questi problemi sono stati risolti solo in modo rudimentale per la mancanza di materiali e tecniche adatti. Nondimeno con l’improvviso aumento della densità di popolazione della regione, l’aumento della prosperità (soprattutto in nazioni industrializzate) collegato a necessità igieniche, c’è stato un aumento del consumo individuale di acqua ma anche un evidente calo nell’apprezzamento di tale bene. Disponendo di tecniche più avanzate, sono stati utilizzati nel secolo scorso nuovi materiali per la costruzione di tubature, come laterizi e tubi in acciaio fuso fino a tubature in calcestruzzo. A causa dell’alterata composizione delle nostre acque di scarico e di una maggiore sensibilità ambientale, le eventuali perdite ora costituiscono il problema più sentito. 2. Processo di soluzione Come ulteriore miglioramento, i nuovi tubi per le acque di scarico sono realizzati in calcestruzzo con rivestimenti in HD-PE. In questi casi, l’insieme di problemi legati alle perdite è risolto saldando le giunture con una singola saldatura estrusa oppure ricoprendole con un rivestimento in HD-PE sovrasaldato. In linea di massima possono essere applicati entrambi i processi e, naturalmente, hanno i loro vantaggi e svantaggi. Di regola, la singola saldatura estrusa per sigillare le giunture dei tubi consuma meno materiale ma economicamente è fattibile solo finché lo spazio tra le giunture non supera una certa ampiezza. Questo processo è raccomandabile anche di fronte ad un cattivo allineamento dei tubi ed alle irregolarità ad esso dovute in quanto questo problema non può essere compensato con la geometria di saldatura e richiede una notevole abilità manuale e concentrazione da parte di chi salda. Se il rivestimento interno è danneggiato (per es. frammentazione sulla giuntura), questo sistema raggiunge velocemente i suoi limiti. In tal caso, il saldatore deve rettificare il danno con saldature di riparazione usando materiale aggiuntivo di riempimento. Poiché i tubi possono essere uniti solo con superfici di rivestimento in materiale termoplastico, qui è necessaria una copertura adeguata. Considerando che la fessura fra i tubi ha una profondità di 60 mm e larga 10 mm, si rende necessaria una soluzione che possa colmare questo “gap” con lo stesso materiale di rivestimento del tubo. Se pensiamo alla saldatura di un singolo cordone per riempire questo “gap” si capisce che presto arriveremo al suo limite fisico. La soluzione di applicare una fascia sovrasaldata ha molteplici vantaggi. Se la giuntura del tubo è coperta con una tale fascia, questo permette tolleranze molto più ampie riguardo possibili errori di posa, tipo errori angolari, di livello e di coassialità. Comunque, frammentazioni nella regione della giuntura possono anche essere coperte in modo valido senza influenzare il processo. Questo richiede un nastro di lastra termoplastica che va saldato per estrusione al rivestimento in contemporanea su entrambi i lati, secondo le linee guida DVS 2225-1 [5] Fig. 1. Un altro vantaggio di questa tecnica viene dall’elasticità del nastro stesso, che lavorerà come un giunto. Siccome l’elasticità del nastro è decisamente maggiore di quella della singola saldatura estrusa, qualsiasi movimento degli elementi della tubature può resistere per un periodo decisamente più lungo senza danni. In entrambe le varianti, saldatura singola o doppia con il nastro, la Wegener International offre sistemi che sono già stati usati in molte occasioni. La serie IWS (Internal Welding System) Fig. 2 rappresenta una serie di macchine che, a seconda delle necessità, possono essere fornite sia con una testa di processo per singole saldature estruse, sia con una testa con due estrusori che lavorano in parallelo secondo le linee guida DVS 2207-4, Supplemento 2. Un altro aspetto in relazione alla saldatura per estrusione delle giunture dei tubi è il continuo cambiamento della posizione di saldatura. Per la qualità di una saldatura per estrusione, non solo è significativa la conformità con i parametri di processo (per es. Secondo le linee guida DVS 2207-4, Supplemento 1) riguardo le temperature di estrusione e di aria calda, ma lo sono anche la costanza della velocità di saldatura e della pressione esercitata. Anche operatori con esperienza trovano difficile produrre saldature manuali sul posto. A tale scopo, i sistemi delle serie IWS usano controller PI elettronici separati per l’aria calda e la fusione. Gli estrusori utilizzati sono guidati con motori senza spazzole privi di manutenzione e sono equipaggiati con un sistema di regolazione a pressione costante posizione-dipendente dentro l’unità di compensazione brevettata in modo da supplire a qualsiasi posizione errata o fuori circolarità. Si possono realizzare diametri dei tubi da 800 mm a 3.000 mm. Fig.3 Prima che i sistemi IWS vengano usati sui posti di lavorazione, vanno regolati al diametro necessario. La macchina viene spostata nel punto di lavoro, bloccata pneumaticamente e quindi salda le giunture in modo completamente automatico. Come ultimo aspetto, si presta attenzione al controllo di qualità. Le prove sulle saldature estruse con scintillografi è all’avanguardia. Con gli IWS nelle due versioni, due fili di test sono automaticamente posti sotto la pellicola e, dopo che la saldatura è completata, permettono un controllo standard attendibile della sigillatura con scintillografo. 3. Conclusione Si può quindi affermare che l’uso di macchine a tecnologia ultramoderna in questo campo non solo è un passaggio decisivo per la conservazione delle risorse nel trattamento dell’ambiente ma è anche proficuo in termini ergonomici, tecnologici ed economici. www.wwmolinari.it