Un disco di rottura, noto anche come “disco di rottura” o “diaframma del disco”, è un componente meccanico generalmente installato come dispositivo di sicurezza per prevenire danni e lesioni causati da problemi di pressione all’interno di una macchina o di un altro dispositivo. È essenzialmente un anello metallico o sintetico che viene inserito nelle camere interne di qualcosa come una valvola o un tubo pressurizzato. Se e quando la pressione diventa superiore a quella che il dispositivo può gestire, il disco scoppia o si rompe, arrestando efficacemente l’attività meccanica. In quasi tutti i casi, il disco può essere utilizzato solo una volta; una volta che si rompe, non può essere risigillato. Sostituirlo può richiedere del tempo, ma di solito fa risparmiare un sacco di soldi e fatica rispetto al danno che spesso si verifica quando la pressione interna diventa fuori controllo. Un certo numero di dispositivi diversi utilizza questo tipo di meccanismo, sebbene tenda ad essere più comune nell’aerospaziale e nell’aviazione, nella produzione farmaceutica e nella produzione di alimenti trasformati e negli apparecchi medici.
Applicazioni più comuni
Questi tipi di dispositivi sono molto comuni in una gamma di macchine industriali, di solito in situazioni in cui è necessario regolare la pressione forzata all’interno di una determinata camera o valvola. Nel settore aerospaziale, ad esempio, ciò accade nelle camere del carburante e nei sistemi di pressione della cabina per aerei e navi diretti in alto nell’atmosfera o oltre. Sono anche molto usati nelle caldaie e nei serbatoi a pressione di vapore, entrambi comuni nella produzione di alimenti e farmaci. Anche alcuni apparecchi medici, in particolare quelli che si basano sull’idraulica, possono utilizzarli.
Sebbene la maggior parte delle macchine e degli apparecchi di queste categorie siano piuttosto grandi, i dischi tendono ad essere più piccoli. Di solito sono realizzati appositamente per l’elettrodomestico in cui sono installati, ma sono tipicamente posizionati nelle parti interne delle valvole e in altri punti di distribuzione.
Forma e caratteristiche
Il lato pressurizzato della maggior parte dei dischi è concavo e simile a una ciotola. Man mano che la pressione aumenta, il disco subisce forze di tensione mentre il materiale si allunga o si gonfia verso l’esterno. Il disco di rottura originale è stato sviluppato nel 1931 da BS&B Safety Systems, ed è stato migliorato e leggermente modificato in quello che è noto come il “disco di tipo B” a partire dal 1934. Il disco di tipo B è stato utilizzato in centinaia di migliaia di applicazioni da allora, ed è il prototipo per la maggior parte dei modelli moderni.
Criteri di progettazione di base e produzione
Il criterio di progettazione più importante è solitamente che il disco si guasti alla pressione specificata entro l’intervallo specificato dal produttore. Le differenze nei limiti di pressione vengono raggiunte dalle variazioni delle proprietà del materiale, della forma e delle dimensioni del disco e del sistema di montaggio. Ulteriori criteri di progettazione possono includere la non frammentazione del disco, l’uso per condizioni sterili o sistemi di contenimento biologico che consentono la fuoriuscita di pressione ma non materiali biologici o di altro tipo.
I dischi destinati al servizio in un ambiente nucleare, come un sottomarino nucleare o una centrale elettrica, sono generalmente soggetti a requisiti di progettazione molto rigorosi. Le proprietà del materiale, in particolare la friabilità, o facilità di rottura, possono cambiare se il disco viene sottoposto a radiazioni. Di conseguenza, i dispositivi di queste categorie dovrebbero essere regolarmente testati e ispezionati per assicurarne l’integrità.
Nella maggior parte dei casi, questi tipi di dispositivi di sicurezza per la riduzione della pressione sono fabbricati come un sistema. Devono essere impiegati i supporti corretti, così come le parti corrette stesse. Sebbene i componenti sbagliati possano adattarsi fisicamente, le tolleranze, la deformazione di progetto o altri parametri possono differire sufficientemente e produrre guasti inutilmente a bassa pressione o consentire il persistere di condizioni di sovrapressione.
Conseguenze del fallimento
In genere, una volta che un disco si guasta, non può essere ripristinato e deve essere sostituito. Questo requisito di progettazione si basa sul ragionamento che per mantenere operazioni sicure, è necessario trovare la causa della condizione di sovrapressione. Anche le attrezzature coinvolte e le attrezzature e le strutture circostanti devono essere ispezionate prima del riutilizzo.
Usi specializzati
Gli usi specializzati includono quelli progettati per i serbatoi in transito, come in treno o camion. Il movimento del liquido all’interno del recipiente richiede che il disco di rottura non sia reattivo con nessuno dei componenti all’interno del liquido. I materiali pericolosi possono richiedere un secondo disco di rottura che non riesce a contenere il materiale a una pressione più elevata nonostante la condizione di sovrapressione.