Le guarnizioni spirometalliche esistono dal 1912 e, a più di un secolo di distanza, restano la più diffusa tra le guarnizioni metalliche per la tenuta delle flange. Il motivo è semplice: nessun’altra guarnizione combina allo stesso modo resistenza meccanica, elasticità e adattabilità a pressioni e temperature estreme. In questa guida vediamo come sono fatte, quali tipi esistono e — soprattutto — come scegliere quella adatta alla vostra applicazione.
Come è fatta una guarnizione spirometallica
Una spirometallica è costruita avvolgendo a spirale una striscia continua di metallo (il winding, l’elemento di tenuta vero e proprio) alternata a strisce di materiale di riempimento più morbido (il filler). La striscia metallica ha uno speciale profilo a “V” che si comporta come una molla: quando i bulloni della flangia comprimono la guarnizione, il profilo si deforma e poi tende a tornare in posizione, mantenendo la tenuta anche quando la flangia “lavora” per effetto di dilatazioni termiche, vibrazioni o variazioni di pressione.
A completare la guarnizione ci sono uno o due anelli:
- anello esterno (di centraggio): guida la guarnizione in posizione tra i bulloni e limita la compressione massima;
- anello interno: protegge le spire dal fluido di processo, aumenta la resistenza meccanica e previene l’imbozzamento della spirale verso l’interno della tubazione.
Gli anelli interni ed esterni per spirometalliche sono disponibili anche come componenti a sé, in carbon steel e AISI 316, per chi produce o ricondiziona guarnizioni in proprio.
I tipi principali e le flange a cui sono destinati
La scelta del tipo dipende dall’alloggiamento, cioè da come sono fatte le flange che dovete accoppiare:
| Tipo | Costruzione | Flange |
|---|---|---|
| IES | Spirale con anello esterno | Flange rasate e piane |
| IES-IR | Spirale con anello interno ed esterno | Flange rasate e piane |
| IES-IN | Spirale con anello interno | Flange maschio/femmina e lingua e gola |
| IES-R | Sola spirale | Flange maschio/femmina e lingua e gola |
La regola pratica: per le comuni flange a faccia rialzata si usa la versione con anello esterno (IES), aggiungendo l’anello interno (IES-IR) quando il fluido è aggressivo, la pressione è alta o lo richiede la specifica d’impianto — negli impianti di processo l’anello interno è ormai lo standard. Le versioni senza anello esterno servono invece per gli alloggiamenti “contenuti” delle flange maschio/femmina e lingua e gola, dove è la flangia stessa a centrare la guarnizione.
Per flange con superfici danneggiate o applicazioni dove serve un supporto metallico pieno, un’alternativa da valutare sono le guarnizioni Kamprofile, con anima metallica dentellata rivestita in grafite o PTFE.
Materiali: winding, filler e codici colore
La combinazione più diffusa — quella che copre la maggior parte delle applicazioni industriali — è winding in acciaio inox AISI 316L con filler in grafite o PTFE. Ma la spirometallica può essere costruita praticamente con qualsiasi metallo lavorabile a nastro: AISI 304, 316Ti e 321, carbon steel, e per i servizi più severi leghe speciali come Alloy 20, Incoloy 800 e 825, Hastelloy B e C, Inconel 600, Monel 400 e titanio.
Per riconoscere a colpo d’occhio il metallo della spirale esiste un codice colore standard applicato sul bordo dell’anello esterno: verde per AISI 316L, giallo per il 304, argento per il carbon steel, oro per l’Inconel 600, arancio per il Monel e così via. Sul lato filler, i materiali disponibili sono grafite, PTFE, esente amianto e ceramica: la grafite domina nei servizi ad alta temperatura, il PTFE dove serve compatibilità chimica totale o purezza (chimico, farmaceutico, alimentare).
Quanto ai limiti di impiego, valgono quelli dei materiali che compongono la guarnizione: in linea generale una spirometallica può arrivare a pressioni di 2.500 psi e temperature di 815 °C.
Lo spessore giusto (e cosa succede al montaggio)
Lo spessore standard è 4,5 mm, adatto a diametri nominali fino a DN 1000. Le altre misure coprono casi specifici:
- 2,5 mm — tubazioni di piccolo diametro, fino a DN 100;
- 3,2 mm — cappelli valvola (valve bonnets);
- 4,5 mm — lo standard, fino a DN 1000;
- 6,4 mm — grandi diametri, da DN 1000 a DN 3000;
- 7,2 mm — costruzioni speciali per i diametri maggiori.
Un dettaglio spesso trascurato in fase di progetto: lo spessore nominale è quello prima del montaggio. Una guarnizione da 4,5 mm, correttamente serrata, lavora schiacciata a circa 3,2–3,4 mm; una da 7,2 mm si assesta tra 5,3 e 5,6 mm. È questo schiacciamento controllato che attiva l’effetto molla del profilo a V — una spirometallica serrata troppo poco non tiene, una serrata oltre il limite dell’anello di centraggio perde il ritorno elastico.
Forme speciali e scambiatori di calore
Anche se la forma circolare copre la quasi totalità dei casi, le spirometalliche possono essere prodotte in forma oblunga, rettangolare, ovale, a diamante e a goccia. Per i macchinari come gli scambiatori di calore possono inoltre essere realizzate con barre di separazione (partition bars), che dividono la guarnizione in settori seguendo la geometria delle piastre tubiere.
Dimensioni e normative di riferimento
Le dimensioni delle spirometalliche sono normalizzate in funzione dello standard della flangia: DIN per le misure metriche (DN 10 fino a DN 3000, da PN 10 a PN 320), ASME B16.20 per le flange ASME B16.5 in pollici (da ½” a 24″, da 150 a 2500 lbs), fino alle grandi flange ASME B16.47 serie A (MSS SP44) e serie B (API 605). Le tabelle dimensionali complete, con i diametri d1-d4 per ogni classe di pressione e le relative tolleranze, sono disponibili nella scheda tecnica scaricabile dalla nostra pagina dedicata alle guarnizioni spirometalliche; trovate questo e gli altri cataloghi tecnici nella sezione cataloghi scaricabili.
Quali guarnizioni teniamo in pronta consegna
Industrial Service mantiene a magazzino le configurazioni più richieste: guarnizioni IES e IES-IR con winding in AISI 316L e filler in grafite o PTFE, anelli esterni in AISI 316 e carbon steel, anelli interni in AISI 316. La copertura del magazzino è completa per le misure metriche da DN 10 a DN 600 (da PN 10 a PN 250) e per le misure in pollici da ½” a 24″ (da 150 a 2500 lbs), con spedizione in 24/48 ore. Per materiali speciali, forme non circolari o dimensioni fuori standard realizziamo la guarnizione su specifica.
Non siete sicuri del tipo o dello spessore adatto al vostro impianto? Contattateci: vi aiutiamo a identificare la guarnizione corretta partendo dai dati della flangia e dalle condizioni di esercizio.
