Le prove meccaniche sui tubi in plastica sono test di prova essenziali quando si vuole determinare il comportamento di un tubo sottoposto a sollecitazioni meccaniche. Grazie alle prove meccaniche sui tubi è possibile, ad esempio, rilevare il tipo di deformazione, il livello di resistenza alla compressione, il grado di durezza interna e superficiale, nonché il grado di resistività di un materiale sottoposto a temperatura e pressione controllate.
A quest’ultimo proposito, il Thermal Cycling Test è una prova fondamentale per determinare la rottura di tubi e raccordi in plastica sottoposti a cicli termici ad una pressione interna prefissata. Fondamentale, anche per la progressiva diffusione dei tubi in plastica in ambiti di applicazione sempre più ampi e sempre più vasti, grazie ad una serie di proprietà estremamente rilevanti:
- costi molto più competitivi, soprattutto rispetto alle tubazioni metalliche;
- maggiore leggerezza, soprattutto rispetto ai tubi in acciaio;
- possibilità di produrre tubi molto più lunghi; il che significa meno giunzioni, trasporto e posa in opera molto più agevole;
- resistenza agli agenti chimici;
- isolamento elettrico;
- assoluta impermeabilità.
I tubi in plastica sono, ad esempio utilizzati nei sistemi di scarico delle acque reflue. Vengono impiegati per il traporto di acqua, come nel caso dei drenaggi agricoli; sono usati per realizzare le condutture adibite al passaggio di cavi elettrici e/o cavi ottici nelle telecomunicazioni; si usano per proteggere i cavi elettrici o quelli della fibra ottica. Possono trasportare liquidi e gas, materiali di versamento, granulati, ecc. I tubi in plastica, infine, possono essere di grandi dimensioni o, al contrario, piccoli e sottilissimi, come nel caso dei tubi impiegati nel settore biomedicale.
A fronte di tanti aspetti postivi, non possiamo non tenere conto anche di quelli negativi come
- una resistenza meccanica limitata
- un decadimento delle proprietà meccaniche con il tempo e con le variazioni di temperatura.
Di qui l’esigenza di testare già in fase di progettazione e collaudo le prestazioni del materiale impiegato, con una prova quale il Thermal Cycling Test.
Durante il loro normale utilizzo, i tubi in plastica sono facilmente sottoposti a frequenti sbalzi di temperatura e pressione che si ripetono nel tempo, per un numero elevato di cicli, provocando con il tempo deformazioni, microfratture, rottura totale.
L’insieme dei fenomeni descritti prende il nome di fatica ed è un aspetto da tenere in considerazione nella progettazione di tubi, raccordi, cavodotti, tubicini biomedicali, ecc. Grazie al Thermal Cycling Test è possibile:
- riprodurre con esattezza le condizioni di fatica a cui è sottoposto il tubo in plastica attraverso il controllo simultaneo di due parametri ambientali: pressione e temperatura.
- determinare lo stato di perdita di tubi in plastica quando sottoposti a cicli termici specificati sotto uno specificato carico interno di pressione.
Thermal Cycling Test: metodo di prova e strumento di misura
La prova, eseguita secondo le normative ISO 10508, ASTM F 1335-98, presuppone il Thermal Cycling Tester, un’area di prova così composta:
- Camera di prova dotata di diverse porte di accesso atte ad agevolare l’inserimento dei campioni che può avvenire su tre lati.
- Vasca di acqua fredda con funzione di riempimento automatico e sistema di refrigerazione e scambiatore di calore.
- Vasca di acqua calda con funzione di riempimento automatico e sistema di riscaldamento
- Pannello di controllo
- Misuratore e regolatore di flusso (opzionale).
Il sistema così definito, presenta le seguenti caratteristiche tecniche:
- I tubi sottoposti al Thermal Cycling Test vengono sottoposti ad un aumento di pressione e temperatura, mentre tutte le altre parti del sistema lavorano a temperatura ambiente.
- Il monitoraggio dei test per ogni singola stazione avviene tramite display integrato nel sistema.
- Per ogni campione è possibile impostare la pressione, il flusso ed il tempo di durata della prova.
- Il sistema è dotato di dispositivi di sicurezza per garantire l’incolumità dell’operatore.
- Per portare in pressione i campioni sono utilizzate pompe Grundfoss (costruite in Danimarca).
- La funzione di riempimento automatico assicura che il serbatoio rimanga pieno per l’intera durata della prova.
- Sistema di pre-carico per applicare uno sforzo di tensione iniziale (opzionale).
- Il sistema di calibrazione rapida permette di tarare pressione e temperatura mentre i campioni sono in prova.
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AMSE Thermal cycling tester
Il sistema è usato principalmente per determinare la rottura di tubi e raccordi in materiale plastico sottoposti a cicli termici ad una pressione interna prefissata.
