Tubi metalloplastici: tipi, caratteristiche tecniche, peculiarità di montaggio

Per molte caratteristiche, i tubi metallo-plastici superano i loro più diretti concorrenti: materiali polimerici, rame, ghisa e acciaio per la posa di condotte. Le loro proprietà sono particolarmente rilevanti nell'installazione di un sistema di riscaldamento.

Affinché il composito metallo-polimero realizzi pienamente le qualità dichiarate dal produttore, è necessario selezionare correttamente il tipo di tubo. Esso deve corrispondere alle future condizioni operative e facilitare l'installazione. Tutto sui tubi in metallo e plastica, nonché sulle linee guida per la loro scelta, lo scoprirete nell'articolo che vi proponiamo.

Struttura dei tubi in composito metallo-plastico

La tubazione metallo-plastica ha guadagnato popolarità grazie alla combinazione di resistenza del metallo e flessibilità del polimero. La struttura dei tubi compositi è un sandwich multistrato di strati di polimero rinforzati con un'intercalare in alluminio.

La simbiosi tra plastica e metallo garantisce un'elevata resistenza meccanica, previene la diffusione dell'ossigeno dall'atmosfera e minimizza l'espansione termica del materiale.

Il rivestimento interno in polietilene è assolutamente liscio, garantendo un passaggio senza ostacoli al mezzo trasportato e impedendo la formazione di depositi e incrostazioni. Il polimero è resistente all'azione di sostanze aggressive e non si corrode.

Struttura tipica del tubo: strato polimerico interno, colla, alluminio, adesivo e polietilene esterno. Ogni elemento svolge la propria funzione.

Il nucleo metallico è responsabile della rigidità del prodotto e aumenta la resistenza termica della tubazione. Le estremità dell'alluminio vengono giuntate mediante saldatura laser. Lo spessore del manicotto in alluminio è di 0,15-0,75 mm – ciò consente di sopportare frequenti sbalzi di temperatura e alta pressione.

Lo strato polimerico esterno è una plastica particolarmente resistente, resistente a danni meccanici, elevata umidità e agenti aggressivi. Il rivestimento esterno riduce l'intensità della formazione di condensa sui tubi.

Entrambi gli strati di polietilene proteggono il «manicotto» in alluminio dalla vaporizzazione galvanica a contatto con i raccordi in ottone e acciaio della tubazione.

Le caratteristiche iniziali del prodotto sono in gran parte determinate dal tipo di polimero utilizzato:

• PEX – polietilene ad alta pressione;
• PE-RT – polimero termoresistente;
• PE-R – polietilene;
• PP-R – polipropilene.

La composizione adesiva garantisce la monoliticità dell'intero assemblaggio. I produttori introducono formulazioni brevettate proprietarie, senza divulgare gli ingredienti e il rapporto dei componenti. Uno strato adesivo di qualità neutralizza le tensioni interne tra polimero e alluminio, previene la delaminazione e aumenta la resistenza all'usura della tubazione.

Caratteristiche fisico-tecniche

Le proprietà delle tubazioni in metallo-plastica dipendono dalle dimensioni del prodotto (diametro, spessore della parete), dal tipo di polimero e dal produttore. Tuttavia, tutti i parametri devono essere conformi agli standard secondo GOST 18599 (2001), R-53630 (2009) e R-52134 (2003).

Caratteristiche aggiuntive: materiale dello strato interno ed esterno – polietilene reticolato, coefficiente di conducibilità termica dei tubi 16/20 mm – 0,41 W/mk, 26 mm – 0,39 W/mk

Requisiti generali per la tubazione in metallo-plastica secondo GOST:

• limite di snervamento dello strato plastico caldo – fino a 0,3 g/10 minuti;
• assenza di delaminazione del bordo anteriore con allungamento fino al 10%;
• resistenza minima alla delaminazione sotto carico – 15 N/cm, senza carico – da 50 N/cm;
• reticolazione degli strati di polietilene – dal 60%;
• termostabilità dei componenti plastici;
• valore limite della permeabilità all'ossigeno a +40°C – 0,32 mg/m²*giorno, a +80°C – 3,6 mg/m²*giorno;
• grado di resistenza dei polimeri utilizzati – da 8-12 MPa;
• temperatura di inizio scorrimento del collante – almeno +120°C.

Il GOST regola anche i parametri ambientali. Il contenuto di sostanze volatili nei tubi in metallo-plastica non deve superare lo 0,035%.

Caratteristiche fisico-tecniche medie di base:

1. Gamma dimensionale. I produttori offrono tubi in metallo-plastica con sezione interna di 14-60 mm, spessore della parete di 2-3 mm. Lunghezza della bobina: 50-200 m.
2. Resistenza. In condizioni di carico trasversale, la resistenza minima alla trazione è di 2880 N. La resistenza della saldatura con il metallo e del giunto adesivo è rispettivamente di 57 e 70 N/mm².
3. Resistenza al calore. Il composito mantiene le sue caratteristiche entro la temperatura di +95°C. È ammesso un breve picco fino a +110°C, a -40°C il termoplastico congela.
4. Parametri lineari. Il raggio di curvatura è direttamente proporzionale al diametro della tubazione. Con installazione manuale, il valore è di 80-125 mm, con installazione meccanica (curvatubi o calibro) – 46-95 mm.

Il valore limite della pressione nell'impianto dipende dalla temperatura del fluido trasportato.

Con una temperatura del fluido termovettore di 25°C, il prodotto resiste a una pressione di 25 atmosfere; a 95°C, 10 atmosfere. Se il fluido trasportato è a 20°C, la rottura della tubazione avviene sotto una pressione superiore a 80 atmosfere.

Rispettando le norme di esercizio previste dal libretto, la durata del metallo-plastica è di 50 anni. L'uso in reti tecniche 'calde' (temperatura del fluido termovettore superiore a 25-30°C) riduce il periodo di funzionamento a 25 anni.

Qualità operative e campo di applicazione

La struttura e le caratteristiche tecniche del metallo-plastica hanno determinato una serie di punti di forza della linea composita.

Tra gli aspetti positivi dell'utilizzo rientrano:

• resistenza alla corrosione – la superficie interna non si arrugginisce né si intasa;
• buona capacità di portata grazie alla bassa resistenza idraulica della tubazione;
• inerzia chimica verso la maggior parte delle sostanze tossiche e degli ambienti aggressivi;
• flessibilità che permette di minimizzare il numero di connettori e raccordi angolari durante il montaggio della condotta principale;
• impermeabilità ai gas – gli elementi del sistema di tubazioni (radiatori, caldaie, apparecchiature di pompaggio) sono protetti dagli effetti dannosi dell'ossigeno;
• assorbimento acustico – trasporto silenzioso del fluido lungo le reti tecniche;
• resistenza all'usura, facilità di utilizzo e nessuna necessità di manutenzione aggiuntiva.

I tubi hanno un peso ridotto, quindi sono facili da trasportare e installare. Ulteriori vantaggi: estetica, costo accessibile e utilizzo praticamente senza sprechi.

L'unione della tubazione con raccordi a pressare garantisce un collegamento ermetico e affidabile della linea – questo permette di eseguire la posa nascosta della tubazione e di realizzare il getto di calcestruzzo.

Oltre agli aspetti positivi, il metallo-plastica presenta anche alcuni svantaggi:

1. Differenza di dilatazione termica. La plastica si 'adatta' più rapidamente ai cambiamenti di temperatura dell'acqua rispetto all'alluminio. Questa differenza influisce negativamente sul materiale – con il tempo i giunti di collegamento si allentano e aumenta il rischio di perdite.
2. Requisiti per la piegatura. Piegature/raddrizzature multiple o una singola piegatura eccessiva possono causare la deformazione degli strati del profilo metallo-plastico.
3. Suscettibilità ai raggi UV. Lo strato esterno polimerico perde le sue proprietà protettive in caso di esposizione prolungata ai raggi ultravioletti.

L'installazione della tubazione in metallo-polimero avviene tramite raccordi a compressione.

Utilizzando prodotti di bassa qualità e non rispettando la tecnica di installazione, è possibile la delaminazione della struttura del metallo-plastica e la fessurazione dello strato plastico esterno.

Queste deformazioni possono essere conseguenza del congelamento del fluido termico nel tubo. Soluzione al problema: isolamento della linea durante l'installazione o sostituzione dell'acqua trasportata nell'impianto di riscaldamento con un liquido antigelo.

Le proprietà operative dei tubi metallo-polimerici ne consentono l'uso nell'edilizia privata, industriale e in altri settori economici.

Principali ambiti di applicazione:

• reti di sistemi di approvvigionamento idrico;
• alimentazione di liquidi aggressivi e gas in agricoltura e impianti industriali;
• realizzazione di pavimenti radianti ad acqua, compreso il riscaldamento del suolo in serre;
• isolamento di cavi elettrici e fili.

I raccordi in composito metallo-plastico sono ampiamente utilizzati nella realizzazione di sistemi di ventilazione, condizionamento dell'aria e irrigazione da pozzi.

A condizione che il 'tubo interno' sia realizzato in plastica per uso alimentare, è consentito l'uso di tubazioni metallo-polimeriche per la fornitura di acqua potabile.

Limitazioni d'uso:

• ambienti classificati secondo le norme antincendio come categoria 'G' – contengono sostanze la cui lavorazione è accompagnata da emissione di calore o comparsa di scintille;
• edifici con fonti di calore, se la loro temperatura di riscaldamento supera i 150°C;
• riscaldamento centralizzato con «innesto» del gruppo elevatore;
• in caso di alimentazione di fluido termovettore caldo con pressione di esercizio da 10 bar.

Non si raccomanda di incorporare componenti metallo-plastici in condutture ingegneristiche di tipo aperto. Sbalzi di temperatura e utilizzo in condizioni di gelo porteranno alla rottura della tubazione.

Scelta di prodotti in metallo&plastica

La qualità e le condizioni d'uso dei prodotti metallo-plastici dipendono dal tipo di componente polimerico, dalle dimensioni, dalla tecnologia di giunzione del manicotto in alluminio e dall'affidabilità del produttore. Secondo i criteri elencati, è possibile classificare l'intera gamma di prodotti per tubazioni.

Tipo di polimero utilizzato

In base alla composizione, la plastica per la produzione di tubi si suddivide convenzionalmente in due gruppi: polimeri ad alta e bassa pressione.

Al primo gruppo appartengono:

• PEX– polietilene reticolato;
• PE-RT – polimero termoresistente.

PEX – polietilene con catene molecolari «reticolate». I legami trasversali trasformano la struttura lineare in un composto tridimensionale stabile.

Confronto della struttura molecolare del polietilene tradizionale (a sinistra) e del polimero PEX. La peculiarità del polimero reticolato è una sorta di qualità di «memoria». Con lievi deformazioni, i prodotti tendono a tornare alla forma iniziale.

Questa proprietà aumenta la resistenza delle tubazioni ai colpi d'ariete.

Il tipo di legami intermolecolari è determinato dal catalizzatore utilizzato per la reticolazione:

1. PEX-A. Le nuove catene all'interno della struttura sono il risultato del trattamento del polietilene con perossido. Si raggiunge un livello massimo di «reticolazione» – fino all'85%. Vantaggi: conservazione dell'elasticità, elevata resistenza e spiccata «memoria» molecolare. Svantaggio: l'alto costo della tecnologia e, di conseguenza, il prezzo elevato dei tubi.
2. PEX-B. Alternativa ottimale ai «legami A». Metodologia di reticolazione mediante silano. Il principale vantaggio è la riduzione dei costi di produzione. Dettagli tecnici: grado di reticolazione – 65%, riduzione dell'elasticità, limiti più severi sulla curvatura del tubo. Nei polimeri PEX-B permane un processo di reticolazione lento – il materiale modifica le sue caratteristiche iniziali nel tempo.
3. PEX-C. Formazione di nuovi legami sotto l'azione della radiazione elettronica. I parametri qualitativi del prodotto finito sono notevolmente inferiori rispetto ai tubi della categoria PEX-A. Vantaggio – basso costo.
4. PEX-D. I legami intermolecolari sono il risultato del trattamento con azoto. I tubi PEX-D non reggono la concorrenza con i loro omologhi, la loro produzione è ridotta.

I tubi RE-RT si distinguono per la resistenza termica a lungo termine. Il polietilene termostabile possiede numerosi legami intermolecolari stabili. Nella produzione viene impiegata la tecnica dei processi controllati di formazione spaziale delle macromolecole.

La struttura reticolare aumenta la resistenza del materiale e migliora la flessibilità. Un importante vantaggio è la termoplasticità. È consentita la giunzione tramite raccordi e saldatura. Quest'ultimo metodo aumenta l'affidabilità del collegamento.

Grazie alle elevate proprietà tecniche dei tubi metallo-plastici con polimero RE-RT, il loro campo di applicazione è ampliato. La tubatura sopporta temperature fino a +124°C e non teme il congelamento.

Per la realizzazione di una tubatura 'fredda' sono adatti i modelli in polietilene a bassa pressione. Possibili denominazioni: PE-RS, PE, PEHD, HDPE. Caratteristiche dei materiali:

• la temperatura di 70°C è critica: i tubi si deformano;
• la pressione massima dell'impianto è 8-10 bar;
• deterioramento delle proprietà sotto l'esposizione solare.

Il materiale composito di metallo e polimeri a bassa pressione viene scelto per ridurre il budget per la realizzazione della tubatura.

Dimensioni del tubo: diametro e spessore dell'armatura

Le dimensioni della tubatura sono determinate dal suo ambito di utilizzo. Nell'assortimento dei principali produttori sono disponibili modelli con diametro esterno da 16 a 50 mm.

Le modifiche più richieste per uso domestico sono tubi con sezione di 16 e 20 mm. Lo spessore standard della parete per queste dimensioni è di 2 mm, l'armatura in alluminio di 0,2 mm.

Di seguito sono riportate le caratteristiche e le particolarità di utilizzo dei tubi con diametro XX*YY, dove XX è la sezione esterna e YY è il diametro interno.

16*12. I tubi sono utilizzati principalmente per la realizzazione del circuito idrico (alimentazione idrica a contatori, miscelatori) e dell'impianto di riscaldamento domestico. Per la tubatura principale può essere impiegato un prodotto di diametro maggiore.

20*16. Realizzazione di 'pavimento riscaldato', sistemi di approvvigionamento idrico. I raccordi hanno una migliore portata rispetto alle precedenti varianti, quindi si consiglia di installarli in caso di pressione dell'acqua instabile.

26*20. Spessore delle pareti: 3 mm. Questa opzione è preferibile utilizzarla in case private per impianti autonomi, dove è importante garantire un certo margine di portata in caso di possibili 'interruzioni' di pressione.

32*26. Le dimensioni del tubo ne consentono l'uso come colonna montante o tubatura principale per sistemi a bassa pressione. Il volume dell'unità trasportata è aumentato grazie alla sezione maggiore.

40*32. Spessore: 3,9 mm. I tubi trovano impiego nella posa di lunghi percorsi di reti ingegneristiche nell'edilizia civile e industriale. Sono adatti per sistemi di trattamento delle acque, condizionamento, approvvigionamento idrico individuale e centralizzato.

Lo scopo dei tubi 50*40 con parete di 4 mm è l'installazione di tubazioni tecnologiche utilizzate per riscaldamento/approvvigionamento idrico di edifici industriali, riscaldamento di aree all'aperto.

Lo spessore dello strato d'armatura determina la resistenza, la flessibilità e la conduttività termica dei tubi.

Per la scelta vengono presi in considerazione i seguenti aspetti:

• più spesso è lo strato di alluminio, più rigida è la tubazione;
• l'installazione fai-da-te è più semplice con prodotti che hanno uno strato metallico di 0,15-0,2 mm;
• all'aumentare della percentuale di armatura, cresce la perdita di energia termica durante il trasporto del fluido termovettore.

Per lavori domestici interni, lo spessore ottimale dello strato di rinforzo è di 0,3-0,5 mm.

Sfumature della tecnologia di produzione

Esistono due metodi base per la produzione di tubi metallo-polimerici: quello inglese e quello svizzero. La differenza principale tra le due tecnologie riguarda il modo di giunzione del manicotto in alluminio.

Spesso gli esperti di marketing classificano i tubi in 'con giunzione' e 'senza giunzione' a seconda della tecnologia di produzione. Tuttavia, approfondendo i fondamenti produttivi, si capisce che la saldatura di giunzione è presente in entrambi i casi, la differenza sta nella sua esecuzione.

Tecnologia inglese: saldatura a sovrapposizione. Da un nastro metallico si forma un tubo, i bordi del 'manicotto' vengono saldati a sovrapposizione con ultrasuoni. Sulla superficie esterna ed interna del tubo di alluminio vengono applicati simultaneamente strati di colla e polimero.

La produttività della tecnologia 'combinata' è di 25 m/minuto. Con la saldatura a sovrapposizione si ottengono i cosiddetti tubi con saldatura. Il costo dei prodotti realizzati con il metodo inglese è inferiore del 30% rispetto a quello svizzero.

Tecnologia svizzera: saldatura di testa. Fasi di produzione:

1. Realizzazione del tubo polimerico mediante estrusione.
2. Applicazione dell'adesivo sulla superficie esterna della plastica.
3. Formazione e 'laminazione' dello strato metallico dal nastro di alluminio.
4. Fissaggio dei bordi del materiale di rinforzo mediante saldatura di testa ad arco di argon o laser.
5. Applicazione sequenziale di colla e polimero sulla superficie in alluminio.

Fase finale: raffreddamento del prodotto finito.

La tecnologia 'separata' svizzera è altamente produttiva: una macchina può produrre fino a 40 m/minuto. Il costo del prodotto è maggiore a causa della formazione di uno strato di alluminio più spesso.

Le assicurazioni dei venditori riguardo alla maggiore resistenza dei tubi 'senza saldatura' rispetto a quelli 'con saldatura' non vanno prese come assolute. Gli esperti di saldatura sanno che la resistenza di una saldatura a sovrapposizione è sempre superiore a quella di una saldatura di testa.

Se si considera la resistenza dell'alluminio rivestito come unità, per la giunzione a sovrapposizione questo parametro è sempre maggiore di 1, per la saldatura di testa è inferiore a 1

Panoramica dei produttori: rapporto qualità/prezzo

Una classifica informale dei produttori di tubi metallo-polimerici comprende aziende nazionali e straniere.

Valtec (Italia, Russia). I sistemi di tubi in metallo-polimero sono realizzati con il metodo organosilanidico (PEX-b). Il grado di reticolazione dello strato funzionale è del 65%, quello dello strato protettivo esterno del 55%. La combinazione di queste caratteristiche ha permesso di ottenere un materiale flessibile.

La tecnologia di saldatura del telaio in alluminio è a testa (TIG), la resistenza dell'adesivo è di 70 N/10 mm. Secondo il produttore, le variazioni di temperatura non causeranno la delaminazione della struttura.

Prezzo indicativo del prodotto 16*2 mm – 1 u.e./m, 32*3 mm – 4,5 u.e./m.

Henko (Belgio). Tubi a cinque strati, realizzati con tecnologia 'senza saldatura'. Nella produzione viene utilizzato polietilene reticolato PEX-C, grado di reticolazione – 60%. I tubi sono prodotti con diametro 14-40 mm, spessore 2-3,5 mm, lunghezza della bobina 5-200 m.

Tutti i parametri dei prodotti Henko sono conformi agli standard GOST. Temperatura di esercizio – 95°C, il che è adatto per l'installazione di sistemi di 'riscaldamento a pavimento'.

Costo medio per raccordi per tubi con sezione 20 mm – 0,8 u.e./m.

Oventrop (Germania). L'azienda è specializzata nella produzione di tubi termoresistenti a base di polimeri PE-RT. Grazie alle eccellenti caratteristiche tecniche e operative, i prodotti sono considerati universali e vengono utilizzati in diversi settori dell'edilizia. Prezzo – circa 1,2 u.e./m.

Comap (Francia). Tubazioni in metallo-plastica con l'utilizzo di leghe polimeriche PEX-C e PEX-B. Il prodotto si distingue per l'assoluta resistenza elettrochimica e un basso coefficiente di usura. I tubi della serie Multi-Skin assorbono bene il rumore e mantengono la forma di curvatura desiderata.

Nanoplast (Russia). Il produttore nazionale ha avviato la produzione di tubi in metallo-polimero secondo la tecnologia svizzera. Caratteristica del prodotto – strato di rinforzo potenziato (spessore del metallo 0,3-0,55 mm).

Dimensioni disponibili – 16-32 mm, polimero utilizzato – PEX, grado di reticolazione dei legami molecolari del polietilene – 70%, rugosità superficiale – 0,0015 mm.

Decodifica della marcatura di produzione

La marcatura contiene informazioni di base sulle caratteristiche e la destinazione della tubazione. La sequenza dei valori può differire tra i produttori.

Denominazioni standard:

• nome dell'azienda produttrice;
• standard di produzione, numero di certificato;
• tipo di materiali utilizzati;
• dimensioni nominali;
• pressione massima ammissibile;
• mezzo adatto al trasporto;
• condizioni operative aggiuntive (temperatura).

Alla fine vengono indicati il numero del lotto, del turno e la data di produzione.

È consigliabile che Lei lasci in vista la superficie del tubo con le marcature durante l'assemblaggio della tubatura. In seguito, le informazioni sul materiale potrebbero esserLe necessarie.

Particolarità dell'installazione della tubazione metallo-plastica

Il montaggio della condotta principale con tubi metallo-polimerici viene eseguito mediante raccordi sagomati di tre tipi: staccabili, a compressione e raccordi a pressare. Per eseguire i collegamenti mediante crimpatura sono necessarie pinze per pressare, che consentono di formare un giunto completamente ermetico.

Il collegamento dei tubi con l'uso di raccordi a pressare viene eseguito come segue:

Oltre ai tradizionali giunti a compressione, nella lavorazione dei tubi metallo-plastici viene utilizzata un'altra tecnologia e un tipo di raccordi, chiamati a scorrimento. Per formare un giunto ermetico, in questo caso oltre alle pinze a pressare viene utilizzato anche un espansore per allargare l'imbocco. Questa tecnica viene impiegata per l'assemblaggio di sistemi posati nel massetto o in tracce.

La pressatura del manicotto scorrevole sul tubo espanso installato sul raccordo a maschio consente di ottenere un collegamento ermetico, ma per un montaggio occasionale non è sempre opportuno acquistare l'intero set di attrezzi.

Il raccordo smontabile (a pinza) è composto da un corpo, un anello di serraggio aperto e una guarnizione in gomma. Per il collegamento con gli elettrodomestici è prevista una filettatura.

Procedura di montaggio:

1. Applicare la marcatura per la posizione del raccordo e tagliare il tubo.
2. Infiliare il dado e l'anello di serraggio sul tubo.
3. Installare il raccordo e serrare il dado.
4. Verificare la tenuta del collegamento.

Il raccordo a compressione è considerato smontabile condizionatamente. Per assemblare la tubatura con questo tipo di raccordi sono necessari pochi strumenti, bastano un paio di chiavi inglesi:

Il raccordo è comodo da montare:

1. Allineare la tubatura nel punto di fissaggio in un intervallo di 10 cm.
2. Tagliare il tubo in modo netto.
3. Lavorare le estremità, infilare il dado e l'anello.
4. Coprire il codolo con sigillante e inserirlo nel tubo.
5. Avvitare il dado a risvolto.

La connessione più affidabile nell'assemblaggio di tubazioni metallo-plastiche si ottiene utilizzando raccordi a pressare. Il metodo è ottimale per la realizzazione di cablaggi nascosti delle utenze. Per il montaggio della tubazione sono necessari una pressa, un calibratore e un tagliatubi.

Per prima cosa, il pezzo va calibrato, sbavato e si deve montare il manicotto. Inserire il raccordo, afferrare il manicotto con la pressa e serrare saldamente. Il raccordo a pressare può essere utilizzato una sola volta.

Con preziosi consigli per eseguire la crimpatura dei tubi metallo-plastici vi informa il seguente articolo, in cui sono analizzati in dettaglio tutti i dettagli di montaggio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Confronto della resistenza di condutture in metallo-plastica e polipropilene all'esposizione ad alta pressione:

Video didattico sull'installazione passo passo di una tubatura in metallo-polimero utilizzando raccordi a pressare:

I tubi in metallo-plastica sono la simbiosi dei vantaggi di entrambi i materiali. La struttura combinata amplia il campo di applicazione dei prodotti in metallo-polimero nei sistemi di ingegneria delle comunicazioni di vari cantieri edili. Argomenti pesanti a favore: durata e prezzo accessibile.

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