Anelli di tenuta e guarnizioni in gomma

Anelli di tenuta: le guarnizioni in gomma negli impianti alimentari

Tutto quello che devi sapere sugli anelli da tenuta e le guarnizioni in gomma

Le guarnizioni in gomma di forma circolare rappresentano elementi protettivi capaci di serrare tra loro due o più parti metalliche, riducendo le irregolarità delle superfici rivestite e impedendo il rilascio involontario di determinate sostanze.

Comunemente chiamate anche O-ring per la loro forma simile alla relativa lettera dell’alfabeto, furono brevettate per la prima volta in Svezia e, successivamente, registrate negli Stati Uniti, dove vennero utilizzate innanzitutto in ambito militare. Oggi, invece, gli anelli in elastomero sono ritenuti indispensabili in svariati settori industriali, a partire da quello alimentare.

La gomma costituita da mescole certificate, infatti, risulta completamente inodore e antimacchia ed è particolarmente indicata a entrare in contatto con bevande acide o alcoliche e con sostanze commestibili ricche di lipidi, come i derivati del latte, gli oli e i grassi di origine animale.

Le proprietà principali da conoscere

Rispetto alle altre tipologie di guarnizioni, quelle in gomma cilindriche presentano numerosi vantaggi.

Tra i più importanti si ricordano la resistenza a decine di megapascal di pressione, il costo contenuto assicurato dalla produzione in serie e la versatilità, che permette di utilizzarle sia quando i pezzi da unire e la guarnizione rimangono immobili, che quando si registra l’attrito e il surriscaldamento delle giunture, causato dal movimento reciproco.

Nel primo caso si ha la cosiddetta tenuta statica, che esclude la perdita di liquidi o grasso e minimizza quella di gas.

Nel secondo, si parla di tenuta dinamica, in cui la possibile e marginale dispersione di fluidi non fa che aumentare l’affidabilità degli O-ring, lubrificandoli adeguatamente.

Ma a determinare la loro efficacia sono soprattutto le caratteristiche fisiche della gomma: la giuntura elastica, in fase di montaggio, subisce la deformazione della piccola area di contatto che viene inserita nell’apposita cavità, prevista in una della parti da unire. E, in seguito allo stress meccanico, l’o-ring agisce come un fluido ad altissima viscosità che, soggetto a pressione, la trasmette istantaneamente in ogni direzione, adattandosi alle superfici senza danneggiarle e, anzi, colmandone i difetti con la sua massa.

Gli elastomeri, comunque, non sono tutti uguali. A distinguere quelli destinati ad applicazioni automotive concorre la norma ASTM D2000, che li divide in tipi rispetto alla tendenza al logoramento determinato dall’aria calda e in classi (a loro volta diversificate secondo lo standard ASTM D1418) sulla base della resistenza al rigonfiamento in olio.

Da non dimenticare, infine, che gli O-ring, grazie alle proprietà elettriche, possono agire da isolanti o conduttori e che le varie mescole presentano diversi gradi di resistenza alla lacerazione e all’aggressione cagionata da composti chimici.

Perché gli O-ring si guastano? Un riepilogo sulle principali cause di deterioramento delle guarnizioni in gomma

Il fatto di essere un derivato della gomma influisce considerevolmente sull’efficacia degli O-ring che, come tutti i componenti organici, sono soggetti a invecchiamento e vedono mutare nel tempo le proprie caratteristiche fisiche di elasticità e continuità strutturale. La loro durata, comunque, è considerevole, seppur risulti drasticamente ridotta in caso di:

  • Abrasione: superfici rigate e lacerazioni sono frequenti soprattutto nelle applicazioni dinamiche, dove il continuo sfregamento tra l’anello di tenuta e l’alloggiamento provoca eccessivo attrito. Per evitarle, è consigliabile fornire un’adeguata lubrificazione, usare un raschiatore contro i contaminanti abrasivi e agire ex ante, selezionando con cura i materiali degli O-ring.
  • Rigonfiamento chimico: se le dimensioni dell’anello di tenuta risultano dilatate, anche solo a livello localizzato, si può ipotizzare che il volume in eccesso dipenda dall’ingresso del mezzo nella gomma. In questo caso, i danni consistono nella perdita di tenuta del premistoppa e nella scarsa resistenza alla trazione e si possono prevenire verificando la resistenza chimica delle diverse tipologie di elastomero.
  • Estrusione ed erosione: quando i margini della guarnizione esposti a bassa pressione si dimostrano irregolari e sfrangiati o con un principio di pelatura di solito la causa è da ricercare negli sbalzi di pressione, che spingono l’anello nello spazio vuoto o lo incastrano tra i bordi taglienti delle superfici di accoppiamento. La soluzione? Oltre a un materiale di tenuta più duro, O-ring opportunamente dimensionati e affiancati da dispositivi di supporto come gli anelli anti estrusione.
  • Decompressione esplosiva: se l’O-ring è solcato da protuberanze e spaccature o si presenta completamente fessurato, probabilmente è stato esposto per un periodo prolungato a gas incandescenti ad alta pressione. In queste evenienze, la sostanza volatile spesso viene assimilata dal polimero, che la rilascia in modo immediato, non appena calano le temperature . Ecco perché è utile diminuirle, aumentando nel contempo l’intervallo di decompressione.
  • Danni da installazione: quando l’O-ring presenta un taglio netto o una smussatura confinata sulla superficie l’alterazione può derivare dall’impianto di guarnizioni sporche, deformate o mal dimensionate. Per ovviare a queste problematiche, bisogna coprire spigoli e filetti con guaine protettive e affidarsi a pezzi corredati da appositi smussi di guida.
  • Degradazione ed estrusione termica: le alte temperature possono provocare crepe radiali o rendere frastagliato il profilo dell’O-ring, con conseguente cedimento permanente. Per prevenirlo è necessario optare per guarnizioni con premistoppa capaci di accogliere volumi supplementari, realizzate in diperfluoroelastomeri.
  • Attacco chimico: bolle, crepe e decolorazioni denunciano l’aumento o la diminuzione della densità reticolare dell’anello di tenuta, causata da particolari composti di laboratorio. Le conseguenze vanno dalla minor resistenza e reattività al mutamento di forma, da scongiurare con l’adozione di guarnizioni appropriate ai parametri applicativi.