La scelta della guarnizione più adatta per ogni condizione di esercizio è spesso il risultato di un delicato compromesso tra il carico e il ritorno elastico della guarnizione. Il carico di compressione o forza di serraggio è in relazione diretta con la capacità di tenuta ottenibile laddove il ritorno elastico della guarnizione determina di quanto tale capacità di tenuta possa essere mantenuta con il variare di temperature e pressioni.
Per determinate sezioni e tipologie di guarnizioni, solitamente a un carico massimo corrisponde il minimo ritorno elastico. E, ovviamente, una guarnizione con un carico minimo genererà il ritorno elastico maggiore.
Tuttavia esistono altri parametri e altre circostanze che incideranno sulle prestazioni della guarnizione metallica prescelta, ad esempio il tipo di flange e il metodo di montaggio, i cicli di pressione e di temperatura, la classe, la tensione e il metodo di serraggio dei bulloni.
Rotazione/deformazione della flangia
In qualsiasi caso, bisognerebbe tentare di ottenere la struttura più rigida possibile per superare i movimenti (laterali e/o assiali) causati dalle variazioni di pressione e/o gli sbalzi di temperatura e i carichi esterni.
Flange, bulloni e guarnizione possono essere considerati tutti “elementi elastici” all’interno di un sistema in cui la guarnizione è spesso un elemento altamente non lineare nel suo comportamento di recupero del carico.
Pertanto il metodo di assemblaggio più rigido e stabile sarà quello in cui si verifichi un contatto metallo su metallo tra le flange in seguito alla bullonatura.
Una volta compressa la guarnizione nella sede, un ulteriore serraggio dei bulloni contro la pressione del sistema non ha nessun effetto negativo sulla guarnizione.
Assemblaggio della guarnizione tramite bulloni
Il carico iniziale del bullone genererà il carico iniziale (cfr. forza di serraggio) sulla guarnizione. A causa della pressione del sistema, il carico idrostatico tende a “scaricare” la guarnizione causando la deformazione della flangia.
Il grado di stress residuo (energia) rimanente determinerà il tasso di perdita finale.
Rilassamento della forza di serraggio
Il rilassamento della forza di serraggio può essere dovuto a:
- rotazione/sollevamento della flangia
- flusso (scorrimento del materiale della guarnizione)
- rilassamento dei bulloni
- condizioni di applicazioni cicliche
- carichi esterni
- …
Ricapitolazione
Per ottenere il tasso di perdita desiderato, si consiglia di:
- Progettare i componenti di assemblaggio più duri e rigidi possibili
- Scegliere il tipo di flangia
- Scegliere bulloni adatti in termini di quantità e resistenza
- Optare per la guarnizione che richiede il miglior rapporto tra carico e ritorno elastico
- Utilizzare tipi di placcatura morbidi, laddove possibile e consentito
- Scegliere la maggiore sezione possibile per il diametro richiesto
- Usare tipi di guarnizioni metalliche dotate delle migliori proprietà meccaniche, perfino a temperature elevate
