tùbo (tecnologia)
Indice
Tecnica
I tubi si distinguono in rigidi e flessibili: i primi sono realizzati con materiali metallici, cementizi, ceramici, oltre che con vetro e materie plastiche rigide; i secondi con gomma, materie plastiche flessibili, tessuti oppure con segmenti o anelli metallici snodati. I tubi in cemento o calcestruzzo armato si ottengono per colata entro casseformi, se presenti, i ferri sono avvolti a spirale; i tubi ceramici sono realizzati sia per colata sia con idonee macchine: entrambi questi tipi sono utilizzati per condutture d'acqua, per fognature, per scarichi di gas e materiali corrosivi ecc. I tubi in materie plastiche e i tubi in vetro sono realizzati per estrusione (il vetro anche per tiraggio) e trovano largo impiego in rapporto al materiale usato; quelli in vetro sono largamente usati nell'industria chimica. I tubi in materiali metallici non ferrosi, quali leghe di rame, rame, piombo, alluminio, zinco ecc., sono fabbricati per trafilatura, se di piccolo diametro, o con i metodi usati per i tubi in acciaio; i tubi in ghisa si ottengono per colata o per centrifugazione: il loro impiego è soprattutto per canalizzazioni o strutture che non richiedano notevole resistenza. Per strutture tubolari sotto carico, per condotte sotto alta pressione e per costruzioni metalliche sono largamente adoperati i tubi in acciaio, se necessario zincati, cromati, blindati con opportuni trattamenti dopo la loro fabbricazione: industrialmente si usano tubi saldati e tubi senza saldatura. I procedimenti per ottenere i tubi saldati sono molteplici, ma partono tutti da un nastro semi-lavorato: per tubi di piccolo spessore (da 2,8 a 7,5 mm) si può usare il procedimento per bollitura, in base alla quale il nastro viene riscaldato in forno fino alla temperatura di 1350 ºC; all'uscita dal forno il nastro viene piegato fino a far combaciare i bordi che si saldano per pressione, quindi senza nessun apporto di materiale. Per tubi di piccolo diametro il nastro viene portato sotto una serie di gabbie che formano il tubo e successivamente lo passano a una saldatrice elettrica dotata di rulli riscaldatori per assicurare l'accostamento dei bordi da saldare. Per tubi con diametro superiore a 150 mm il nastro viene avvolto a spirale mediante il passaggio in gabbie provviste di cilindri profilatori e poi saldato elettricamente. I tubi senza saldatura sono realizzati in laminatoio secondo il processo Mannesman o Stiefel; per tubi di grosso spessore e in acciai speciali e quando sono necessarie superfici interne particolarmente curate ed esenti da difetti si adotta la gabbia Assel, formata da tre cilindri ugualmente distanziati fra di loro di 120º e inclinati di 8º rispetto alla linea di laminazione. È possibile ottenere tubi per estrusione mediante uso di idonee presse. La fase finale della produzione dei tubi è quella di calibrazione, nella quale si porta il tubo entro le tolleranze dimensionali di finitura. Per deformazione plastica a freddo si fabbricano tubi trafilati che permettono l'ottenimento di spessori e tolleranze non possibili coi procedimenti a caldo.
Scienza delle costruzioni
La forte resistenza di un tubo è dovuta alla maggiore inerzia della sua sezione, la quale, per essere la massa concentrata ai bordi, è nettamente superiore a quella di una sezione piena simile. La particolare distribuzione del materiale permette al tubo di resistere ottimamente alle sollecitazioni di flessione e di torsione, in quanto entrambe inducono sulla sezione una distribuzione delle tensioni relative (δ e τ) con valore massimo ai bordi; inoltre la sua forma chiusa gli conferisce elevata rigidezza e quindi buone capacità resistenti anche al carico di punta. Viene particolarmente impiegato, in collaborazione con altri elementi analoghi, per costituire strutture più complesse, sia definitive (per esempio strutture reticolari) sia provvisorie (per esempio ponteggi di servizio).
Aeronautica: tubo di Ludwieg
Il tubo di Ludwieg è costituito da un lungo serbatoio cilindrico in cui viene immagazzinata aria a considerevole pressione (dell'ordine del centinaio di atmosfere) e da una camera di prova a questo collegata attraverso una valvola ad apertura rapida. Aprendo detta valvola si ottiene, nella camera di prova, un flusso ad alta velocità che si mantiene inalterato per il tempo necessario all'onda di espansione, che all'istante dell'apertura inizia a risalire il serbatoio, per giungere sino all'estremità dello stesso e tornare quindi sino alla valvola. Poiché l'onda in oggetto si propaga con velocità pari a quella del suono, la durata della prova (in secondi) risulta prossima al rapporto tra il doppio della lunghezza del serbatoio (in metri) e la velocità del suono (in metri al secondo). Tra i progetti di tubi finora proposti ve ne sono alcuni, studiati per l'esecuzione di prove di discreta durata, che prevedono l'impiego di serbatoi lunghi anche qualche chilometro.