Tubi in PVC-U S5 sono tubi a pressione in cloruro di polivinile non plastificato classificati secondo il sistema di designazione DSP (Standard Dimension Ratio) e Serie (S) definito dalla norma ISO 4422 e dai suoi equivalenti regionali, inclusa EN 1452 in Europa. Il numero "S" nella classificazione è un parametro adimensionale che definisce il rapporto tra il diametro esterno del tubo e lo spessore della sua parete. Nello specifico, il numero di serie S viene calcolato come S = (OD − e) / (2e), dove OD è il diametro esterno nominale ed e è lo spessore della parete. Per i tubi S5, questo rapporto è uguale a 5, il che significa che lo spessore della parete è proporzionalmente più spesso - e quindi il tubo ha una pressione nominale più elevata - rispetto ai tubi con numeri di serie più alti come S8 o S10, che hanno pareti più sottili rispetto al loro diametro.
Il sistema di classificazione della Serie è direttamente legato alla pressione nominale del tubo alla temperatura di riferimento di 20°C. I tubi in PVC-U S5 sono classificati per una pressione di esercizio di 10 bar (1,0 MPa) a 20°C se utilizzati con un coefficiente di servizio complessivo C di 2,0 come specificato nella norma ISO 4422. Questa valutazione di 10 bar rende S5 la serie di tubi in PVC-U comunemente specificata per la distribuzione di acqua potabile, condotte di irrigazione e tubazioni di processi industriali dove sono richieste pressioni di esercizio da moderate ad elevate. Comprendere il numero S è quindi essenziale per ingegneri e specialisti degli approvvigionamenti che devono far corrispondere le specifiche dei tubi ai requisiti di pressione del sistema senza specificare eccessivamente lo spessore delle pareti, che aumenta il costo del materiale, o sottospecificare, che rischia di causare guasti al tubo in servizio.
La caratteristica tecnica che definisce i tubi in PVC-U S5 è che il loro spessore della parete a qualsiasi diametro nominale è determinato dalla formula S5, risultante in un valore SDR specifico di SDR 11 (poiché SDR = 2S 1 = 11 per S5). Ciò significa che il diametro esterno diviso per lo spessore della parete è sempre uguale a 11, garantendo una capacità di pressione costante su tutti i diametri della serie S5. La tabella seguente mostra i diametri esterni nominali, gli spessori delle pareti e le pressioni di esercizio nominali per le dimensioni comunemente specificate dei tubi in PVC-U S5 secondo ISO 4422 / EN 1452.
| Diametro esterno nominale (mm) | minimo Spessore della parete (mm) | SDR | Massimo. Pressione di esercizio (bar a 20 ℃) |
| 20 | 1.9 | 11 | 10 |
| 25 | 2.3 | 11 | 10 |
| 32 | 3 | 11 | 10 |
| 40 | 3.7 | 11 | 10 |
| 50 | 4.6 | 11 | 10 |
| 63 | 5.8 | 11 | 10 |
| 75 | 6.8 | 11 | 10 |
| 90 | 8.2 | 11 | 10 |
| 110 | 10 | 11 | 10 |
| 160 | 14.6 | 11 | 10 |
| 200 | 18.2 | 11 | 10 |
| 250 | 22.7 | 11 | 10 |
È importante notare che la pressione di esercizio nominale di 10 bar si applica a 20°C. La capacità di pressione del PVC-U diminuisce con l'aumento della temperatura: a 30°C il fattore di declassamento riduce la pressione ammissibile di circa il 20% e a 40°C di circa il 40%. Gli ingegneri che progettano sistemi che potrebbero subire temperature operative elevate devono applicare i fattori di declassamento appropriati previsti dallo standard pertinente per garantire che il tubo S5 selezionato rimanga entro il suo intervallo operativo sicuro per tutta la vita utile del sistema.
Il PVC-U (cloruro di polivinile non plastificato) è il materiale di base da cui vengono fabbricati i tubi S5 e le sue proprietà fisiche e chimiche intrinseche determinano le prestazioni pratiche del tubo in servizio. Il PVC-U non contiene additivi plastificanti, caratteristica che lo distingue dal PVC flessibile e gli conferisce la rigidità, la resistenza chimica e la stabilità dimensionale a lungo termine necessarie per le applicazioni di tubazioni pressurizzate. La resistenza richiesta del materiale per la fabbricazione dei tubi - la sua resistenza richiesta (MRS) - è 25 MPa come classificato nella norma ISO 4422 e questo valore è la base per i calcoli della pressione nominale che producono la pressione di esercizio di 10 bar per i tubi S5 con il coefficiente di servizio standard.
Oltre alla sua capacità di sopportare la pressione, il PVC-U offre diverse proprietà del materiale che lo rendono particolarmente attraente per le applicazioni di distribuzione dell'acqua e tubazioni di processo. Il suo foro interno liscio, con un coefficiente di flusso Hazen-Williams C di circa 150, rispetto a 100-120 per tubi in ghisa duttile o acciaio invecchiati, si traduce in una perdita di carico significativamente inferiore per unità di lunghezza e in una migliore capacità di flusso mantenuta per tutta la durata di servizio del tubo. Il materiale è intrinsecamente resistente alla corrosione interna e all'accumulo di incrostazioni biologiche perché la sua superficie liscia e non metallica non supporta le reazioni elettrochimiche e i meccanismi di deposizione minerale che riducono progressivamente la capacità di flusso dei tubi metallici. La sua non conduttività elettrica elimina il rischio di corrosione galvanica nelle connessioni con raccordi e accessori realizzati con materiali diversi.
Per selezionare il numero di serie corretto per un'applicazione di tubazioni in PVC-U è necessario comprendere come S5 si relaziona alle altre designazioni di serie in termini di spessore della parete, pressione nominale e costo. Le tre serie di tubi in PVC-U comunemente specificate nelle applicazioni idriche e industriali sono S5, S8 e S10, ciascuna delle quali rappresenta un diverso equilibrio tra capacità di pressione e utilizzo del materiale.
I tubi in PVC-U S8 (SDR 17) hanno pareti più sottili di S5 a parità di diametro esterno, con conseguente pressione nominale inferiore di 6 bar a 20°C rispetto ai 10 bar di S5. I tubi S8 utilizzano circa il 35% in meno di materiale PVC-U per unità di lunghezza rispetto ai tubi S5 equivalenti, il che li rende significativamente meno costosi al metro. Per le applicazioni a bassa pressione come le distribuzioni laterali di irrigazione alimentate per gravità, l'approvvigionamento idrico a bassa prevalenza su terreni pianeggianti e i sistemi di drenaggio per gravità occasionalmente pressurizzati, S8 fornisce un'adeguata capacità di pressione a costi ridotti. Quando le pressioni del sistema superano costantemente i 6 bar o quando l'analisi dei picchi di pressione (colpo d'ariete) indica pressioni transitorie di picco superiori alla capacità nominale del tubo S8, è necessario specificare invece S5.
I tubi in PVC-U S10 (SDR 21) rappresentano la serie a parete più sottile di uso comune, dimensionata per una pressione di esercizio di 5 bar a 20°C. Costituiscono l'opzione con il costo più basso per metro, ma sono limitate ad applicazioni a pressione molto bassa in cui le pressioni di picco sono controllate e i carichi esterni del terreno sui tubi interrati non richiedono ulteriore rigidità delle pareti. Nei sistemi di distribuzione dell'acqua pressurizzata, i tubi S10 sono considerati marginali per l'uso diretto nella rete e sono più comunemente utilizzati per collegamenti di servizio in terreni pianeggianti con sistemi di pompaggio dove la pressione viene gestita attentamente. I tubi S5, al contrario, forniscono un comodo margine di sicurezza sia contro le normali pressioni di esercizio che contro i picchi di pressione generati dagli avvii e arresti delle pompe o dagli eventi di chiusura delle valvole nei sistemi di distribuzione sotto tensione.
La combinazione di pressione nominale di 10 bar, resistenza alla corrosione, foro liscio, lunga durata e costi competitivi rende il PVC-U S5 la specifica predefinita per i tubi in un'ampia gamma di infrastrutture idriche e applicazioni di tubazioni industriali. Le seguenti aree rappresentano gli usi significativi e consolidati a livello globale.
I tubi in PVC-U S5 sono il materiale per tubi ampiamente utilizzato per le condutture di distribuzione dell'acqua potabile con diametri compresi tra 63 mm e 315 mm in tutto il mondo. La loro conformità agli standard di contatto con l'acqua potabile - tra cui EN 1452 per l'Europa, NSF/ANSI 61 in Nord America e standard nazionali equivalenti in Asia e Australasia - conferma che non rilasciano sostanze nocive nell'acqua convogliata alle concentrazioni e ai tempi di contatto riscontrati nei sistemi di distribuzione. La resistenza idrostatica a lungo termine del materiale garantisce una durata di servizio superiore a 50 anni se installato correttamente, mentre il suo peso leggero rispetto ai tubi in ghisa sferoidale o in cemento con pressione nominale equivalente riduce significativamente i costi di manodopera di installazione.
Gli schemi di irrigazione agricola, compresi i sistemi a goccia, gli sprinkler e i sistemi di microirrigazione, dipendono fortemente dai tubi in PVC-U S5 per le linee di alimentazione principali e le reti di distribuzione secondarie che operano a pressioni di mandata delle pompe comprese tra 4 e 8 bar. La combinazione di foro liscio per un flusso efficiente, formulazioni stabilizzate ai raggi UV per installazioni fuori terra e sistemi di giunzione con anelli in gomma o cemento solvente che possono essere assemblati da lavoratori agricoli senza strumenti specializzati rendono il PVC-U S5 il materiale per tubi dominante nelle infrastrutture di irrigazione su larga scala in Medio Oriente, Europa meridionale, India e Africa sub-sahariana.
Nei processi chimici, nel trattamento delle acque, nell'acquacoltura e nelle installazioni di piscine, i tubi in PVC-U S5 sono specificati per il trasporto di acqua, acidi diluiti, alcali, soluzioni saline e altri fluidi che corroderebbero rapidamente le tubazioni metalliche. La resistenza chimica del PVC-U si estende agli acidi inorganici a temperatura ambiente, alle soluzioni caustiche diluite, all'acqua clorata a concentrazioni di trattamento standard e a molte soluzioni organiche che non contengono solventi forti. La pressione nominale di 10 bar di S5 fornisce un margine di lavoro adeguato per le pressioni moderate riscontrate nei sistemi di trattamento e ricircolo delle acque industriali.
Laddove i codici locali di sicurezza antincendio e i requisiti assicurativi consentono tubazioni in plastica per sistemi antincendio - cosa che accade sempre più spesso per le occupazioni residenziali e commerciali leggere in molte giurisdizioni - i tubi in PVC-U S5 vengono utilizzati per le linee di alimentazione principali antincendio sotterranee e per le tubazioni di diramazione degli sprinkler che operano a pressioni statiche fino a 10 bar. La loro conformità agli standard di classificazione antincendio nei codici applicabili e la loro resistenza all'acqua clorata tipicamente contenuta nei sistemi antincendio a sprinkler li rendono un'alternativa valida ed economica all'acciaio zincato nelle applicazioni approvate.
Il sistema di giunzione utilizzato con i tubi in PVC-U S5 deve essere compatibile con la pressione nominale del tubo e con i requisiti meccanici e chimici dell'applicazione. Sono ampiamente utilizzati due principali metodi di giunzione, ciascuno adatto a diverse condizioni di installazione e dimensioni dei tubi.
La corretta installazione è importante tanto quanto le corrette specifiche del tubo per garantire che i tubi in PVC-U S5 rispettino la durata di servizio e le prestazioni di pressione previste. Diversi fattori di installazione hanno un'influenza sproporzionata sull'integrità a lungo termine delle tubazioni e devono essere attentamente controllati in loco.