Esercizio in condizioni estreme

In chiusura di questo breve capitolo che ha mostrato alcune delle applicazioni in cui gli O-Ring trovano vasto impiego con ottimi risultati, vogliamo parlare delle problematiche cui si va incontro quando i valori di pressione e temperatura si discostano in modo deciso da quelli riscontrabili nelle normali applicazioni. In questo paragrafo definiamo come "estreme" quelle atmosfere di lavoro in cui elevati valori di pressione e temperature molto alte o molto basse, inducono forti modificazione del comportamento elastico della mescola costituente l'O-Ring. Quando il fluido esercita pressioni molto elevate sugli organi del sistema, l'O-Ring viene compresso contro le pareti di tenuta in prossimità del gioco diametrale esistente tra gli elementi, e il fluido penetra nella mescola formando delle sacche al di sotto della superficie dell'anello. Nelle applicazioni di tenuta dinamica l'elevata pressione e la formazione di questi depositi di fluido possono rappresentare un serio problema per la tenuta, in quanto la pressione, comprimendo l'O-Ring contro le pareti aumenta molto l'attrito con esse, e le sacche sotto la superficie costituiscono delle zone non omogenee che possono essere origine di lacerazioni dovute all'abrasione. Queste lacerazioni possono portare in breve alla distruzione dell'anello. Il pericolo di estrusione che si manifesta nelle applicazioni dinamiche, si ripropone anche nelle applicazioni di tenuta statica qualora la pressione raggiunga valori molto elevati in relazione alla durezza della mescola che costituisce l'O-Ring; per questi casi è consigliabile l'impiego di anelli antiestrusione. Se all'elevata pressione si aggiunge un'elevata temperatura di esercizio, i problemi riportati precedentemente risultano amplificati, in quanto l'alta temperatura provoca ammorbidimento delle mescole facilitando l'estrusione dell'O-Ring e accresce l'aggressività dei fluidi in circolo. Le mescole più impiegate nelle applicazioni ad alte pressioni e alte temperature sono a base FPM o EPDM.

L'elevata temperatura è un fattore che può portare alla distruzione degli O-Ring anche senza gli effetti legati all'elevata pressione. Infatti alti valori di temperatura accelerano i processi di invecchiamento della mescola, riducendo in modo considerevole il tempo in cui un O-Ring è in grado di fornire prestazioni adeguate. In figura 7.1 è riportato graficamente il risultato di alcuni test da noi eseguiti per valutare il degrado delle prestazioni di tenuta di alcune mescole impiegate in cicli di lavoro a diverse temperature.

Tra le applicazioni che sottopongono gli O-Ring a condizioni di sollecitazione estrema troviamo anche quelle a temperatura molto bassa. In queste condizioni d'impiego perdono elasticità diventando fragili. Questa perdita di proprietà è reversibile in quanto un successivo riscaldamento restituisce all'O-Ring le sue caratteristiche fisiche e meccaniche. La fragilità che si presenta alle basse temperature facilita la rottura degli O-Ring a causa di urti che possono verificarsi in applicazioni dinamiche, o a contraccolpi dovuti a repentine variazioni della pressione interna del circuito. Tra le mescole consigliate per l'impiego in queste condizioni di esercizio, quelle a base siliconica hanno dimostrato di mantenere una sufficiente capacità di tenuta alle basse temperature, ma manifestano scarsa resistenza all'abrasione e all'urto, fattori che ne sconsigliano l'impiego in applicazioni dinamiche. In figura 7.1 viene rappresentato il comportamento nel tempo di alcune mescole, in funzione della temperatura di esercizio.

Condizioni di alta pressione o temperature estreme richiedono, come abbiamo visto, particolare cura nella scelta della mescola dell'O-Ring; il nostro ufficio tecnico è a disposizione per individuare con voi il prodotto migliore.