Come Isolare le Vibrazioni del Dissalatore Marino a Bordo di Yacht e Barche

Dinamica delle vibrazioni nei dissalatori marini: origini e impatto sulle strutture di bordo

Gli impianti di dissalazione ad osmosi inversa rappresentano un componente critico dell’impiantistica ausiliaria sulle imbarcazioni da diporto, sulle navi commerciali e sulle unità da lavoro. Il principio di funzionamento di questi sistemi si basa sul passaggio del flusso acqueo attraverso membrane semipermeabili a pressioni d’esercizio elevate, comprese in genere tra 50 e 70 bar. Per raggiungere tali livelli di pressione, il telaio del dissalatore ospita pompe volumetriche a pistoni ad alta pressione accoppiate a motori elettrici ad alto numero di giri.

Il moto alternativo dei pistoni e le pulsazioni di pressione del fluido generano forze dinamiche e momenti di inerzia non bilanciati. In assenza di un idoneo sistema di disaccoppiamento meccanico, tali sollecitazioni dinamiche si scaricano direttamente sullo skid di supporto e, da questo, sull’ossatura dello scafo. Le vibrazioni si propagano attraverso la carena in fibra di vetro, alluminio o acciaio, trasformando la struttura navale in una cassa di risonanza. Il fenomeno genera rumore strutturale che si irradia negli ambienti interni sotto forma di rumore aereo ad alta e media frequenza.

Mentre in navigazione il rumore del dissalatore viene parzialmente coperto dalla propulsione principale, durante la sosta all’ancora l’impianto di dissalazione diventa la fonte primaria di inquinamento acustico a bordo. L’installazione di uno specifico supporto antivibrante interposto tra il basamento della macchina e la struttura della nave è l’unico intervento realmente efficace per interrompere la trasmissione delle onde elastiche e garantire il comfort acustico sia nelle cabine che nelle zone living.

La sfida dell’ambiente marino: resistenza alla corrosione e scelta dell’acciaio inox AISI 316

L’atmosfera marina è caratterizzata da una combinazione altamente aggressiva di elevata umidità, aerosol salino e continua esposizione a carichi dinamici. L’impiego di supporti in gomma-metallo di grado commerciale standard, costituiti da armature in acciaio al carbonio zincato, porta a un rapido degrado strutturale. La corrosione galvanica e l’attacco degli ioni cloruro intaccano la superficie di incollaggio tra l’elastomero e la parte metallica, causando il delaminamento della vulcanizzazione e il cedimento definitivo dell’elemento elastico.

Per garantire la continuità operativa e la sicurezza degli impianti di bordo, la progettazione navale impone l’adozione di supporti antivibranti in acciaio inox AISI 316 per l’industria nautica. L’acciaio austenitico AISI 316 contiene un’percentuale di molibdeno che conferisce un’eccezionale resistenza alla corrosione per vaiolatura (pitting) e alla corrosione in fessura, tipica degli ambienti confinati della sala macchine.

Alla resistenza delle parti metalliche deve affiancarsi un’adeguata formulazione delle mescole elastomeriche. Gli antivibranti  DAB sono composti da  elastomeri formulati per resistere all’invecchiamento termico, all’ozono, ai vapori idrocarburici e ai detergenti impiegati per il lavaggio delle membrane dell’impianto ad osmosi. Per approfondire le caratteristiche dei materiali impiegati per resistere agli agenti atmosferici più gravosi, è possibile consultare la sezione dedicata agli antivibranti anticorrosione.

Tipologie di antivibranti DAB per impianti di dissalazione: cilindrici, a campana SUCON e linea SURMAC

La gamma di antivibranti venduti da DAB  permette di rispondere alle differenti configurazioni costruttive dei dissalatori marini, spaziando dai compatti moduli per imbarcazioni da diporto fino alle grandi unità centralizzate per navi da crociera o piattaforme offshore.

• Antivibranti cilindrici: disponibili in versione maschio-maschio, femmina-femmina o mista, sono impiegati principalmente per l’isolamento di pompe dosatrici ausiliarie, quadri di comando e skid leggeri. Vengono realizzati sia in gomma naturale che in silicone, con elementi metallici in acciai inossidabili.
• Antivibranti a campana SUCON: caratterizzati da una struttura metallica di copertura che protegge il cuore in gomma da sgocciolamenti di olio o liquidi, offrono un’elevata stabilità orizzontale. La geometria a campana garantisce la sicurezza antistrappo, indispensabile in ambiente marino per contenere gli spostamenti del dissalatore dovuti al moto ondoso.
• Supporti antivibranti linea SURMAC: progettati specificamente per l’ambito navale e per impieghi gravosi, questi supporti combinano un’elevata capacità di carico statico con una frequenza propria contenuta. Sono ideali per gli skid ad alta pressione dove le sollecitazioni combinate di compressione e taglio richiedono uno smorzamento controllato su tutti gli assi di libertà.

Criteri di calcolo e dimensionamento: carico statico, carico dinamico e frequenza propria

Il corretto dimensionamento del sistema di isolamento elastico parte dall’analisi della distribuzione del peso complessivo dello skid vuoto e in condizioni operative (ovvero filled con acqua di mare). Il calcolo del carico statico per singolo punto d’appoggio deve considerare la posizione del baricentro, che nei dissalatori è spesso decentrato a causa dell’asimmetria tra la pompa volumetrica ad alta pressione e il motore elettrico di trascinamento.

Il parametro fondamentale per determinare la bontà dell’isolamento elastico è il rapporto tra la frequenza di sollecitazione generata dalla macchina ( e la frequenza propria del sistema sospeso. La frequenza di eccitazione principale è legata al regime di rotazione della pompa (es. 1450 giri/min corrispondono a circa 24.16 Hz):

La scelta della durezza Shore  dell’elastomero (tipicamente compresa tra 40 e 70 Shore ) determina la freccia statica del supporto, ovvero lo schiacciamento della gomma sotto il carico del dissalatore. Un’eccessiva rigidità non permette di attenuare le pulsazioni ad alta frequenza, mentre una gomma troppo morbida rischia di lavorare a tampone, esaurendo la corsa utile e trasmettendo urti e vibrazioni in presenza di mare agitato.

Antivibranti a flange per grandi carichi in impianti di dissalazione industriali e navali

Sulle imbarcazioni di grandi dimensioni, quali megayacht, navi passeggeri, o su impianti di dissalazione containerizzati installati su chiatte o isole, le portate d’acqua prodotta richiedono gruppi pompa-motore di massa considerevole. In questi contesti, i pesi statici in gioco superano diverse tonnellate e le sollecitazioni dinamiche generano momenti flettenti importanti.

In queste installazioni si ricorre agli antivibranti a flange per grandi carichi. Tali supporti presentano una superficie di appoggio ampliata con forature flangiate standardizzate che consentono un fissaggio saldo sia lato basamento che lato dritto di bordo. La configurazione elastica interna è progettata per lavorare con un modulo d’elasticità lineare anche sotto forte precarico statico, mantenendo elevate doti di smorzamento dinamico sulle frequenze armoniche generate dalle pompe pluripistone.

L’integrazione di supporti a flangia ad alte prestazioni assicura la stabilità geometrica dell’allineamento tra albero motore e testa della pompa volumetrica, riducendo l’usura prematura dei tenuti meccanici e dei cuscinetti dell’impianto di dissalazione.

Errori comuni nella scelta e nell’installazione dei supporti elastici su dissalatori marini

Anche il miglior supporto antivibrante perde efficacia se installato scorrettamente o se scelto sulla base di parametri errati. Di seguito vengono riassunti i principali errori riscontrati nelle sale macchine navali:

• Sottodimensionamento o sovradimensionamento della rigidità: selezionare un antivibrante senza calcolare il reale carico per singolo punto porta a lavorare in campi di frequenza non idonei. Un supporto troppo rigido si comporta come un vincolo rigido; un supporto troppo morbido va in impacco statico.
• Mancata protezione contro la corrosione galvanica: utilizzare bulloneria in acciaio al carbonio su supporti inox o accoppiare metalli con potenziale redox molto differente provoca una rapida degradazione per corrosione da contatto in presenza di umidità salina.
• Cortocircuito vibrazionale via cavi e tubi: collegare il dissalatore isolato alla rete di bordo con tubazioni rigide anziché con giunti flessibili in gomma/calza inox, o fissare cavi elettrici rigidi direttamente allo skid senza un ansa di compensazione flessibile.
• Assenza di sistemi antistrappo o limitatori di corsa: sui natanti soggetti ad accelerazioni violente causate dalle onde, l’uso di semplici cilindrici non vincolati ad un sistema di contenimento rappresenta un grave rischio strutturale.

Un’accurata analisi preliminare delle frequenze di eccitazione e delle condizioni ambientali d’installazione consente di individuare la soluzione tecnica più idonea, garantendo il pieno isolamento delle vibrazioni e la massima durata operativa dell’impianto.