Sviluppo prodotto
g Giorgio Aldini
Il design
in una valvola
È sotto gli occhi di tutti ormai che il concetto di design ha invaso ogni settore del
fare umano. Difficile dunque, per un designer, stupirsi di fronte ad una richiesta
che apparentemente sembra non lasciare molto spazio al proprio intervento, come
quella di un’azienda che produce manufatti in plastica per l’edilizia
C
onfesso di aver affrontato il primo
colloquio con i tecnici dell’azienda in
questione con la curiosità di sapere
come e dove avrei potuto aiutarli nello sviluppo di questo genere di prodotti estremamente tecnici. La Redi è un’azienda che produce tubi, raccordi e accessori in plastica
per l’edilizia situata nei pressi di Bologna.
Ormai da alcuni decenni, fa parte del gruppo
internazionale Nicoll, a sua volta tra i protagonisti mondiali del settore con sede a Parigi e che possiede diverse realtà produttive
in tutta Europa. Scoprirsi possessori di qualcuno dei prodotti realizzati da questa ormai
storica azienda emiliana è cosa più facile di
quanto non sembri, dato che il catalogo Redi copre un percorso che tocca quasi tutto
ciò che nel settore edile ed idrosanitario è
fatto di plastica. Il caso a cui l’articolo si riferisce è relativo al progetto di una valvola
anti-riflusso. Quale sia la funzione di questo
dispositivo è presto detto. Chi almeno una
volta nella vita non si è trovato dopo un temporale più violento del solito a svuotare il garage o la cantina allagati dalle acque reflue
che avevano risalito le condotte di scarico?
Una valvola anti-riflusso serve proprio a
scongiurare questa fastidiosa eventualità,
impedendo alle acque di scarico di innestare la pericolosa retromarcia. Perché dunque
un dispositivo così tecnico che passerà la
quasi totalità della sua vita chiuso in un
pozzetto buio, nascosto agli occhi di tutti,
ha bisogno dell’intervento di un designer?
Abbiamo già avuto modo di dichiarare co-
me lo scrivente, nella fattispecie il designer
stesso, resti perplesso di fronte a formule
descrittive dell’attività di design che si allontanino troppo dall’assioma modernista
che prescrive la sottomissione della forma
all’assolvimento di una qualsivoglia funzione. La risposta sta dunque nello schematizzare in una lista di parametri le funzionalità
del prodotto esistente e limitarsi, si fa per
dire, a creare un oggetto che ottenga risultati migliori. Nelle righe che seguiranno tenteremo dunque di descrivere in breve le attività e i ferri del mestiere, attraverso i quali il
team di progetto dell’azienda con l’aiuto di
competenze esterne affronta la sfida.
Il progetto
La prima cosa che un progettista deve fare
è capire la ragione che spinge il cliente ad
intraprendere quel percorso tortuoso e pieno di imprevisti che è il progetto di un nuovo prodotto. Nel caso in oggetto è bastato
poco per capire che la motivazione prevalente che spingeva l’azienda a confrontarsi con le idee di un progettista esterno era
una sana e sincera voglia di intraprendere
un cammino di innovazione. La parola d’ordine attraverso cui passare per perseguire
un risultato innovativo è stata fin dall’inizio:
riduzione. Riduzione delle dimensioni, del
numero di componenti, del numero di materiali impiegati e possibilmente di costo.
Tanto per essere chiari l’unico aspetto da
non ridurre, anzi da incrementare era naturalmente quello delle prestazioni. Si potreb-
34
marzo 2012
Condizioni di funzionamento della valvola
be pensare che il logico risultato di un’attività di riduzione o semplificazione, come
volete, non possa essere raggiunto se non
con un decadimento anche prestazionale.
Si potrebbe, se non fosse che uno dei mantra del progettista moderno è, o dovrebbe
essere, quell’ormai abusato “less is more”
che, per chi ci crede, identifica la perfezione
nell’essenzialità assoluta. Si da il caso che io
ci creda. Iniziamo quindi una breve di analisi del progetto partendo da una sommaria
descrizione del prodotto.
La valvola che trattiamo altro non è che una
scatola con coperchio sigillante, all’interno
della quale due piattelli basculanti, il secondo dei quali agganciato ad un setto rimovibile, permettono al flusso di muoversi soltanto nella direzione consentita, garantendo una tenuta ermetica nel verso opposto.
È presente anche un bloccaggio sul primo
piattello per impedire lo scarico nel caso di
valutazione dell’impianto sotto pressione. Il
tutto è chiuso da un sistema di sgancio del
coperchio che si vuole il più semplice e rapido possibile per agevolare la manutenzione.
La riduzione degli ingombri implica che anche per liberare e sollevare il coperchio lo
spazio necessario non debba aumentare.
La funzionalità del dispositivo nei suoi vincoli geometrici essenziali è determinata da
una serie di normative che definiscono i parametri di base. Uno di questi, il più importante è che il condotto abbia nella sua sezione più stretta un’area minima che non
La serie di valvole “Ottima” di Redi.
Innovazione per la sicurezza della casa
oppure foto allagamento,oppure entrambe
35
marzo 2012
Sviluppo prodotto
scenda al di sotto del 90% dell’area della
sezione di ingresso. La prima novità sta nella scelta di abbassare il corpo della valvola
trasformando attraverso una veloce metamorfosi la forma del condotto da circolare
a quasi rettangolare compensando con un
allargamento della sezione ciò che si perde
per effetto dell’abbassamento.
La realizzazione di una geometria tanto
complessa è frutto dell’integrazione tra il
progettista e chi deve realizzare le attrezzature per lo stampaggio che dovrà prevedere i necessari accorgimenti per estrarre
dallo stampo tale geometria. In questo caso
si tratta di un movimento nel maschio dello stampo che realizza il corpo della valvola
tale da liberare durante la fase di estrazione
proprio la zona critica di battuta del piattello. Tale movimento risulta particolarmente
ardito dal momento che dovrà essere adattato tramite versioni intercambiabili a tutti
i diametri previsti in ingresso. Giusto per
dare le dimensioni del problema la gamma
di queste valvole anti-riflusso è composta
da due corpi di dimensioni diverse. Ognuno
porta diversi diametri dei condotti di entrata
e uscita. Il più piccolo prevede i due diametri
100 e 110 mm, mentre il corpo più grande
consente tre diametri 125, 140 e 160 mm. Il
sistema di chiusura del coperchio sul corpo
è affidato a quattro ganci che diventano sei
nel modello più grande solidali con il corpo.
I ganci ruotando vengono portati in una posizione che pur non incrementando la dimensione di ingombro laterale della valvola
permettono al coperchio di essere estratto verticalmente. Con la stessa attenzione a limitare gli ingombri la manopola che
blocca il piattello anteriore ruota su un asse
sghembo che ne limita l’alzata nella posizione di chiusura. Come si vede la limitazione
di un parametro come quello dimensionale
ha implicazioni che vanno trattate da molti
punti di vista. In pratica la riduzione degli ingombri significa che la valvola può essere
alloggiata in un pozzetto meno profondo e
risulta essere più raggiungibile per le ope-
Gli ingombri non aumentano anche
durante la manutenzione
Come è fatta una valvola antiriflusso di ultima generazione
Il morphing del condotto
La gamma di valvole per
diversi diametri di tubo
razioni di manutenzione. Trattandosi di una
clientela di installatori attenti alle caratteristiche funzionali del prodotto l’aspetto ergonomico risulta importante. Così se per il
corpo e il coperchio della valvola si è scelto
il colore nero, tutte le parti con cui viene a
contatto l’utente durante le fasi di installazione e manutenzione sono evidenziate dal
colore arancione. Come è facile prevedere
per un dispositivo idraulico il sistema delle guarnizioni rappresenta un aspetto a cui
dedicare particolare attenzione, soprattutto
se, come in questo caso, i fluidi contenuti
non sono dei più nobili. La scelta di co-iniettare gli anelli di tenuta in materiale morbido su coperchi, piattelli e setto consente di
ottenere componenti già finiti dopo la sola
36
marzo 2012
operazione di stampaggio evitando ulteriori
operazioni di montaggio. In questo caso il
maggior investimento iniziale in attrezzature aumenterà la qualità dei particolari e ne
garantirà la costanza nel tempo.
I materiali
Passando al capitolo dei materiali, bisogna
notare come rispetto al passato in cui l’accoppiamento tra coperchio e corpo avveniva con viti metalliche, oggi si preferisca,
per evitare l’ossidazione utilizzare componenti in materiale plastico. Ancora una volta
questa scelta è resa possibile dal notevole
avanzamento nel comportamento meccanico dei polimeri termoplastici. Per quanto
riguarda il corpo e il coperchio, l’azienda ha
scelto per motivi di installazione di utilizzare
PVC, materiale che tradizionalmente viene
utilizzato nella realizzazione dei condotti che
si interfacciano con la valvola e che pertanto in questo modo possono anche venire
incollati ad essa. I piattelli e il setto che portano tenute co-stampate sono stampati in
polipropilene e pertanto si avvalgono della
piena compatibilità chimica con le gomme
termoplastiche a base poliolefinica che fanno da guarnizione e che quindi si fondono
con continuità sulla struttura durante la fase
di stampaggio. L’unico componente metallico rimasto è una sottile copertura in acciaio inox per proteggere il dorso del piattello dall’eventuale azione di roditori che abitini nei paraggi. Per la leva di bloccaggio del
piattello che deve sempre assicurare una
rotazione esente da impuntamenti è stato scelta una resina acetalica dello stesso
colore delle manigliette di chiusura che sono invece in poliammide con una forte carica minerale per incrementare la resistenza meccanica rispetto ad una sollecitazione di flessione prolungata nel tempo. Pur
limitando la scelta dei materiali a polimeri
facilmente reperibili e di ampia diffusione,
la forte differenza funzionale e ambientale
tra componenti interni direttamente interessati dal flusso ed altri esterni e strutturali ha
costretto ad una scelta specifica per ogni
La valvola anti-riflusso serve per scongiurare l'eventualità
di un allagamento in seguito a un violento temporale
Analisi fem del corpo valvola
componente. L’analisi strutturale ancora una
volta ha supportato le scelte progettuali soprattutto nella definizione di quei particolari
cruciali per una buona tenuta meccanica del
sistema. Così pur rimanendo nell’ambito di
una “semplice analisi statica lineare” sono
state simulate varie condizioni di pressione all’interno del corpo, nonché il carico a
cui avrebbe dovuto essere sottoposto il sistema di chiusura. Ancora una volta come
spesso accade con manufatti da realizzare
con materiali anisotropi di forma complessa non ce la siamo sentita di accettare i risultati quantitativi di questa attività. Mentre troviamo sicuramente fondamentale la
risposta qualitativa in termini di indicazione dell’andamento della tensione e deformazione nelle varie zone del componente
in oggetto. Molto utile in tutte le operazioni di sostituzione del metallo con materiali
plastici o nello studio di forme di una certa
complessità un’analisi reologica delle condizioni di stampaggio. Seppur condotta in
modo superficiale senza entrare profondamente nel dettaglio dei parametri tecnici del ciclo di stampaggio consente ancora
una volta di giungere ad una serie di indicazioni qualitative molto utili, per esempio
ad identificare le zone che potrebbero originare difetti estetici o presentare alterazio-
37
marzo 2012
ni geometriche dovute a ritiri localizzati eccessivi. Essendo la Redi da diversi decenni
uno dei maggiori trasformatori di PVC per
il settore edile in campo nazionale, forte di
un reparto di stampaggio ad iniezione con
esperienza pluridecennale, risultava chiaro
fin dall’inizio come la produzione delle valvole sarebbe stata destinata ad essere realizzata internamente all’azienda. Pertanto
in questo caso il progetto oltre a soddisfare
i consueti requisiti tecnico funzionali ha dovuto fare i conti fin dall’inizio con le esigenze
più propriamente produttive ben rappresentate all’interno del team di progetto. Dopo
la realizzazione dei primi esemplari di serie,
è seguita una fase di test che ha permesso
da un lato l’ottenimento delle omologazioni
necessarie alla commercializzazione in ambito internazionale e dall’altro l’ottimizzazione dei parametri di trasformazione consentendo così di portare in breve tempo il ciclo
produttivo a regime. Pare che il prodotto stia
rispettando le aspettative che i suoi contenuti innovativi avevano creato. L’innovazione è faticosa da perseguire. E’ un processo
dispendioso ma essenziale che ha bisogno
di essere alimentato quotidianamente ma
non c’è niente di meglio del successo per
convincere le persone a sostenerlo.
■
© RIPRODUZIONE RISERVATA