Disaccoppiamento Elastico per Cofanature e Cabinati Insonorizzati di Compressori e Soffianti

La dinamica vibroacustica nelle cofanature insonorizzate: dal rumore strutturale all’isolamento elastico

L’installazione di una cofanatura insonorizzata attorno a un macchinario rotante o alternativo costituisce una misura fondamentale di ingegneria acustica per il contenimento del rumore aereo in ambito industriale. Tuttavia, le strutture di contenimento realizzate in lamiera metallica o scatolato d’acciaio presentano un limite fisico critico: un coefficiente di smorzamento interno estremamente ridotto. Quando le sollecitazioni dinamiche generate dai componenti interni si trasmettono direttamente alla carpenteria, i pannelli perimetrali entrano in vibrazione, comportandosi come vere e proprie superfici radianti che convertono l’energia meccanica in rumore strutturale, vanificando l’azione del materiale fonoassorbente applicato all’interno.

Per impedire che la carpenteria del cabinato entri in risonanza, è indispensabile interporre supporti antivibranti in gomma-metallo ingegnerizzati per disaccoppiare la sorgente vibrante dalla struttura di contenimento. L’obiettivo dell’isolamento elastico è attenuare le forze dinamiche trasmesse, modificando la risposta dinamica del sistema complessivo e riducendo l’ampiezza delle oscillazioni che raggiungono il basamento. Un corretto dimensionamento consente di isolare elasticamente le carpenterie dei macchinari, tutelando l’integrità strutturale dei cordoni di saldatura e riducendo i rischi legati all’esposizione alle vibrazioni meccaniche previsti dal D.Lgs. 81/08 (Titolo VIII, Capo III) per la tutela della salute e sicurezza nei luoghi di lavoro.

Disaccoppiamento a doppio stadio: separare la sorgente vibrante dalla carpenteria della cofanatura

Nelle applicazioni industriali dove le prestazioni di abbattimento acustico devono soddisfare severi vincoli normativi, l’isolamento a singolo stadio può non garantire il grado di smorzamento richiesto. Si adotta quindi il disaccoppiamento a doppio stadio, una configurazione meccanica che crea due livelli distinti di filtraggio delle vibrazioni. Il primo stadio viene interposto direttamente tra il gruppo motore/compressore e il telaio ausiliario di supporto (skid); il secondo stadio è posizionato tra lo skid e il basamento portante della cofanatura insonorizzata o la superficie di appoggio.

Questa architettura attenua la trasmissione dell’energia cinematica residua attraverso un gradiente di rigidezza controllato. Le forze alterne d’inerzia generate dagli organi in movimento vengono prima smorzate sul telaio intermedio e successivamente filtrate prima di sollecitare la lamiera della cofanatura. Il posizionamento calibrato di ogni supporto antivibrante all’interno del circuito di carico stabilizza il sistema anche durante le fasi critiche di spunto, avviamento e arresto del macchinario.

Parametri di calcolo e selezione: carico statico, carico dinamico e frequenza di risonanza

La selezione del supporto antivibrante per cofanature insonorizzate richiede un’analisi dettagliata della cinematica dell’impianto e della distribuzione delle masse. Un dimensionamento impreciso rischia di far lavorare gli elementi elastici in campo non lineare o di innescare fenomeni di risonanza.

1. Determinazione del carico statico: Calcolo della quota di forza peso che grava su ciascun punto di appoggio espresso in Newton (N) o chilogrammi forza (kgf), considerando le eccentricità dovute alla posizione di alternatori, pompe sbalzate o radiatori.
2. Identificazione del carico dinamico: Valutazione delle componenti d’inerzia alterne non bilanciate dovute al moto rotatorio o alternativo delle masse interne a regime.
3. Frequenza di eccitazione (f_e): Frequenza fondamentale generata dall’organo meccanico espressa in Hertz (Hz), calcolata in base al regime di rotazione in giri al minuto (RPM). Un motore a quattro tempi operante a 1500 RPM genera una frequenza fondamentale di eccitazione pari a 25 Hz.
4. Frequenza propria del sistema (f_n): Frequenza naturale di oscillazione del supporto elastico sotto l’azione del carico statico applicato. Per garantire l’isolamento acustico e vibrazionale, il rapporto f_e / f_n deve essere superiore a √2 (circa 1,41), con un target progettuale ottimale compreso tra 2,5 e 4.
5. Selezione della durezza Shore : Scelta della durezza dell’elastomero (misurata in Shore, tipicamente 45, 55 o 70 Shore ) per raggiungere il cedimento statico (freccia di schiacciamento) calcolato, rimanendo nei limiti di deformazione ammissibili del materiale.

Gamma di supporti DAB per cofanature: dagli antivibranti a campana SUCON alla linea SURMAC

Con oltre 40 anni di esperienza nella produzione e distribuzione di elementi gomma-metallo anche su specifica del cliente, DAB Antivibranti vende soluzioni studiate per offrire elevata capacità di smorzamento e affidabilità meccanica nel tempo. Nelle cofanature insonorizzate sottoposte a carichi continui e sollecitazioni ambientali, l’adozione del corretto tipo di supporto è determinante per il risultato vibroacustico finale.

L’integrazione di questi componenti consente di ridurre il propagarsi di rumori e vibrazioni con gli antivibranti in gomma, prevenendo cedimenti strutturali dovuti a fatica meccanica nelle carpenterie metalliche.

Settori applicativi: isolamento di gruppi elettrogeni, cabinati HVAC e sistemi di pompaggio

Le sollecitazioni dinamiche cambiano sensibilmente a seconda del tipo di macchinario protetto dalla cofanatura insonorizzata. Ogni settore industriale richiede un bilanciamento dedicato tra rigidezza e capacità di smorzamento.

Gruppi elettrogeni da cantiere e stazionari

I gruppi elettrogeni combinano motori endotermici ed alternatori che generano forze sbilanciate ad ampio spettro frequenziale. Nelle cofanature da cantiere, soggette a continui spostamenti, sollevamenti e vibrazioni durante il trasporto, l’impiego degli antivibranti a campana SUCON dotati di sistema antistacco e della linea SURMAC evita lo sgancio accidentale e garantisce il disaccoppiamento costante delle frequenze di combustione e rotazione.

Cabinati HVAC e centrali di condizionamento

Nelle centrali termofrigorifere e nelle unità di condizionamento industriale, compressori ermetici, semiermetici e ventilatori assiali o radiali funzionano in ciclo continuo. Per attenuare le frequenze medio-alte irradiate dai pannelli della cofanatura, occorre inserire opportuni supporti antivibranti per impianti di condizionamento, limitando la trasmissione dell’energia vibrazionale all’edificio o alla struttura ospitante.

Sistemi di pompaggio e autoclave insonorizzati

Nelle stazioni di pompaggio racchiuse entro cabinati insonorizzati, le pulsazioni del fluido e la rotazione delle giranti generano sollecitazioni dinamiche sui punti di ancoraggio e sulle tubazioni. L’azione combinata di supporti in gomma-metallo al basamento della pompa e di collarini antivibranti sulle condotte rigide interrompe la trasmissione delle vibrazioni, prevenendo cricche e rotture nelle lamiere della cofanatura.

L’efficacia dell’isolamento acustico di una cofanatura insonorizzata dipende dalla rigidità del suo anello più debole: se una sola vite crea un ponte rigido tra motore e carpenteria, le prestazioni fonoassorbenti crollano vertiginosamente.

Resistenza ambientale ed escursione termica: mescole in gomma-metallo, silicone e acciaio inox

Le cofanature insonorizzate sono costantemente esposte ad agenti atmosferici, sbalzi termici e sostanze aggressive. Per mantenere inalterata l’efficienza di isolamento, la mescola elastomerica dell’antivibrante deve conservare le proprie proprietà meccaniche e di smorzamento nel tempo.

DAB Antivibranti propone configurazioni di materiale mirate in base alle condizioni d’esercizio: la gomma naturale (NR) garantisce un elevato potere smorzante e un’ottima elasticità per temperature d’esercizio comprese tra -20°C e +70°C. In presenza di vapori di idrocarburi, oli lubrificanti e carburanti all’interno dei vani motore, si impiegano mescole sintetiche in gomma nitrilica (NBR). Per installazioni esposte ad alte temperature o per applicazioni nei settori alimentare, elettromedicale e navale, vengono forniti supporti in silicone o con parti metalliche in acciaio inossidabile (AISI 304 / AISI 316), in grado di resistere alla corrosione causata da agenti chimici o nebbia salina.

Ponti rigidi e corto circuiti acustici: gli errori di montaggio da evitare nelle cofanature

In fase di assemblaggio delle cofanature insonorizzate, un errore ricorrente consiste nell’introduzione involontaria di corto circuiti acustici (o ponti rigidi). Il ponte rigido si verifica quando un componente meccanico anelastico bypassa l’antivibrante, ripristinando il contatto metallico diretto tra la sorgente di vibrazione e la carpenteria del cabinato.

Le cause più frequenti di corto circuito acustico includono:

• Serraggio inappropriato dei tiranti e bulloni: Mancato utilizzo di rondelle o pulegge di disaccoppiamento elastomerico sulle vite di fissaggio della struttura.
• Collegamenti ausiliari rigidi: Tubazioni del carburante, condotti di scarico gas e cavi elettrici di potenza ancorati saldamente alla lamiera della cofanatura senza l’interposizione di elementi flessibili o collarini antivibranti.
• Contatto diretto tra lamiere: Pannelli di chiusura o portelle di ispezione montati a diretto contatto con il telaio, privi di guarnizioni antivibranti profilate o elementi di tenuta elastica.
• Disallineamento dell’antivibrante: Un montaggio inclinato o fuori asse porta la calotta metallica della campana a toccare la rondella di base, annullando l’effetto di isolamento dell’elastomero.

Un’accurata verifica della catena di montaggio e la scelta di supporti specifici permettono di conservare l’isolamento vibroacustico globale della cofanatura insonorizzata, proteggendo la struttura e garantendo il rispetto dei limiti normativi vigenti.