Dicembre 2012
USO DEI MATERIALI ALLE TEMPERATURE IPONORMALI
È arrivato l’inverno e come normalmente avviene in questa stagione, le temperature si sono
abbassate ovunque. Abbiamo avuto le prime nevicate e il termometro è precipitato anche di molti
gradi sotto il livello dello zero. L’inverno è una bellissima stagione per chi può permettersi il lusso di
vivere in caldi chalet e uscire da casa soltanto per il piacere di una sciata su incantevoli piste
innevate. Purtroppo la vita ci obbliga a continuare a lavorare e, per chi è coinvolto nella
conduzione o nella manutenzione d’impianti chimici e petrolchimici, l’inverno è un difficile momento
dell’anno, nel corso del quale i guasti sono più frequenti proprio a causa delle basse temperature
che rendono, in generale, più fragili tutti i materiali.
In questo articolo ci occuperemo pertanto della resilienza, una caratteristica dei materiali che molti
sottovalutano, ma che è fondamentale conoscere per una scelta e un impiego adeguato di
apparecchiature adatte all’utilizzo in ambienti pericolosi con temperature basse.
I nemici dei materiali
Diversi sono i materiali che oggi sono utilizzati per la produzione di custodie, apparecchiature,
raccorderia e componenti che sono impiegate in luoghi con atmosfera potenzialmente esplosiva.
In estrema sintesi potremmo raggrupparli nella seguente tabella:
MATERIALI METALLICI
MATERIALI PLASTICI
TRASPARENTI
Alluminio
Poliesteri
Policarbonati
Ghisa
Policarbonati
Vetro borosilicato
Acciaio inossidabile
Ottone
Nonostante l’accurata scelta di questi materiali da trasformare in prodotti finiti, dobbiamo tenere
conto dei limiti imposti dalla natura.
Tutti i materiali in generale devono affrontare tre nemici:
•
•
•
l’ambiente
la temperatura
il tempo.
In questo articolo ci soffermeremo sul fattore temperatura e lasceremo per il futuro l’analisi del
tempo e dell’ambiente.
La resilienza
In linea generale, un materiale diventa più fragile al diminuire della temperatura, cioè l'energia
necessaria a romperlo diminuisce con l’abbassamento della temperatura.
La resilienza è la caratteristica principale nello studio del comportamento dei materiali in condizioni
di basse temperature. In ingegneria, la resilienza è quel valore che indica la capacità di un
materiale di resistere a sollecitazioni impulsive. Molti materiali che resistono bene a carichi statici
possono offrire scarsa resistenza a carichi improvvisi, causati, ad esempio, da urti.
La resilienza è definita come l'energia per unità di volume assorbita da un materiale durante la
deformazione elastica e dipende, oltre che dalla natura del materiale, dalla temperatura e dalla
rapidità di applicazione del carico. In poche parole, un materiale che presenta una resilienza bassa
è fragile.
Effetto delle temperature iponormali sui metalli
Nella scelta delle apparecchiature per un impianto, pertanto, andrà valutata anche la possibilità di
esposizione di queste alle basse temperature e assicurarsi che i certificati riportino il range di
temperatura per il quale l’apparecchiatura è garantita.
Nel grafico seguente si può notare il comportamento dei principali metalli alle basse temperature.
RESILIENZA Kv (JOULE)
ACCIAIO INOX
300
250
ACCIAIO COMUNE
200
150
100
LEGA Cu Zn40 Pb2
GHISA SFEROIDALE
LEGA ALLUMINIO
50
0
-80
-60
-40
0
-20
TEMPERATURA °C
20
40
60
80
È interessante notare che la lega di alluminio, la lega d’ottone e la ghisa sferoidale, con il diminuire
della temperatura mantengono pressoché inalterate le proprie caratteristiche meccaniche.
Effetto delle temperature sulla protezione antideflagrante
In condizioni di temperature iponormali, i giunti di laminazione possono avere dei comportamenti
differenti rispetto a quelli che hanno alla temperatura standard di 20°C. La dilatazione dei materiali
e l’espansione del gas possono far variare di molto il comportamento delle custodie in caso di
esplosione.
Pertanto, nella decisione di acquisto di un prodotto, va valutata la temperatura dell’ambiente nel
quale sarà installato e va verificato che possieda la certificazione per l’uso in condizioni di
temperatura iponormale.
