Supporti elastici per macchinari

Cosa sono i supporti elastici per macchinari e come funziona l’isolamento delle vibrazioni

La trasmissione di sollecitazioni dinamiche dagli organi meccanici rotativi o alternativi alle carpenterie metalliche industriali costituisce una precisa criticità strutturale nei reparti produttivi. Poiché l’acciaio e le leghe metalliche presentano un coefficiente di smorzamento interno estremamente ridotto, le forze generate dagli organi in movimento si propagano senza attenuazione significativa attraverso il basamento, compromettendo la salvaguardia strutturale dell’intero impianto. I Supporti elastici per macchinari si inseriscono in questa catena di trasmissione come veri e propri filtri meccanici, progettati per disaccoppiare la sorgente vibrante dalla struttura di appoggio.

Sulla base dei principi fisici della meccanica delle vibrazioni, l’isolamento si divide in due configurazioni operative:

• Isolamento attivo: mira a limitare la trasmissione delle forze dinamiche generate direttamente dal macchinario (come pompe, compressori, motori endotermici o unità di ventilazione) verso la pavimentazione e l’ambiente circostante.
• Isolamento passivo: ha l’obiettivo di preservare apparecchiature sensibili o strumenti di misura di precisione (ad esempio nel settore elettromedicale o nei laboratori di controllo) dalle vibrazioni esterne trasmesse attraverso le strutture dell’edificio.

Con oltre 40 anni di esperienza nella produzione e commercializzazione di componenti tecnici per l’industria, DAB Antivibranti sviluppa soluzioni in gomma-metallo in grado di bloccare sia le vibrazioni attive che quelle passive, riducendo al contempo il rumore strutturale aereo indotto e salvaguardando l’efficienza degli impianti nel lungo periodo.

I criteri di scelta fondamentali: carico statico, carico dinamico e frequenza propria

Per definire il corretto isolamento elastico di un impianto, è necessario analizzare i parametri fisici che governano la dinamica del sistema. Il primo fattore è il carico statico, ovvero la forza costante esercitata dalla massa del macchinario sotto l’effetto della gravità, che deve essere calcolata su ciascun punto di appoggio. A questo si sovrappone il carico dinamico, generato dalle forze alterne, dai momenti torcenti e dalle forze d’inerzia delle parti mobili in oscillazione. Un sovraccarico o un calcolo errato del carico statico porta alla saturazione elastica dell’elastomero, azzerando la sua capacità di deflessione e accelerandone l’usura precoce.

Il secondo parametro fondamentale è la relazione tra la frequenza di disturbo (espressa in Hertz, correlata alla velocità di rotazione o ai cicli di lavoro della macchina) e la frequenza propria (o frequenza naturale) del sistema isolato. Per ottenere uno smorzamento efficace, il rapporto tra la frequenza di disturbo e la frequenza propria del supporto elastico deve essere sufficientemente elevato. Se queste due frequenze si avvicinano, si manifesta il fenomeno della frequenza di risonanza, che amplifica le oscillazioni anziché dissiparle, provocando potenziali malfunzionamenti e sollecitazioni distruttive sulle saldature e sui giunti della carpenteria. La rigidezza del supporto viene determinata anche dalla durezza Shore (espressa in Shore) della mescola in gomma, che varia in base alle specifiche di carico richieste.

Tipologie di supporti elastici a confronto: cilindrici, a campana SUCON  e linea SURMAC

La configurazione geometrica del supporto antivibrante determina la sua rigidezza direzionale e la capacità di resistere a sollecitazioni di compressione, taglio o carichi combinati. La gamma DAB Antivibranti comprende soluzioni specifiche studiate per rispondere a diverse esigenze di carico e condizioni ambientali.

Mentre i Perni antivibranti – Supporti elastici per macchinari cilindrici rappresentano una soluzione versatile ed economica per carichi medio-bassi con sollecitazioni prevalentemente assiali o di taglio puro, gli antivibranti a campana  SUCON offrono una protezione superiore in ambienti gravosi. La presenza della calotta metallica ripara infatti l’elastomero dall’ossidazione e dal gocciolamento di idrocarburi. Per impianti che generano sollecitazioni multidirezionali severe e carichi elevati, si ricorre alla linea SURMAC o agli antivibranti a flange per grandi carichi, i quali abbinano un’elevata rigidezza strutturale a un’ottima capacità di smorzamento delle forze orizzontali e verticali.

Soluzioni per ambienti speciali: il settore alimentare, farmaceutico e navale

La scelta della mescola e dei trattamenti superficiali delle parti metalliche è subordinata all’ambiente chimico-fisico di installazione. Nel settore nautico e navale, la presenza costante di umidità e nebbia salina impone l’utilizzo di supporti con parti metalliche in acciaio inossidabile (tipicamente AISI 304) accoppiate a elastomeri ad alta resistenza, capaci di mantenere inalterate le proprietà elastiche anche sotto l’azione corrosiva dell’acqua di mare.

Nel comparto alimentare e farmaceutico, dominato da severe normative igieniche e alti livelli di automazione volti a minimizzare i rischi di contaminazione, i macchinari sono costantemente soggetti a lavaggi frequenti con detergenti chimici aggressivi e getti d’acqua ad alta pressione. In questi scenari, i Supporti antivibranti per macchinari e attrezzature alimentari sono sviluppati con mescole speciali in silicone o gomma alimentare certificata, prive di recessi o cavità cieche in cui possano accumularsi residui organici o proliferare colonie batteriche. Il corpo metallico è realizzato in acciaio inox lucidato per prevenire fenomeni di vaiolatura e corrosione sotto tensione.

Isolamento attivo e passivo su HVAC, pompe, gruppi elettrogeni e macchine utensili

La cinematica dei diversi macchinari industriali richiede un approccio mirato in fase di configurazione dei supporti elastici:

• Sistemi HVAC e unità di pompaggio: I ventilatori assiali, i compressori e le autoclavi lavorano spesso a regimi di rotazione costanti che generano vibrazioni continue. L’impiego di supporti a campana SUCON  o tappetini antivibranti specifici interrompe la trasmissione delle onde vibrazionali ai solai, azzerando il rumore strutturale.
• Macchine utensili (CNC, frese, torni, rettificatrici): Operando a regimi dinamici severi, l’impatto degli utensili sui pezzi e la rotazione dei mandrini causano forze alterne che compromettono la precisione geometrica delle lavorazioni. L’adozione di Piedi antivibranti in gomma per macchine utensili assicura stabilità, protegge il macchinario da vibrazioni passive provenienti da isole di lavoro adiacenti e garantisce la precisione del posizionamento dei mandrini.
• Macchinari per la lavorazione della plastica: Stampatrici, soffiatrici e presse a iniezione generano shock impulsivi verticali e orizzontali significativi durante ogni ciclo di pressata. L’Isolamento elastico macchinari per la lavorazione della plastica dissipa queste sollecitazioni repentine alla base dell’impianto, preservando l’integrità delle fondazioni senza richiedere modifiche strutturali o ancoraggi rigidi a pavimento.

Gli errori più comuni nel posizionamento e dimensionamento dei supporti antivibranti

Un’errata valutazione dei vincoli elastici può compromettere l’efficacia dell’isolamento, incrementando l’ampiezza delle vibrazioni e accelerando i fenomeni di usura sui componenti meccanici della macchina.

1. Sottostimare il carico reale o la sua distribuzione asimmetrica: I macchinari industriali hanno raramente un baricentro perfettamente geometrico. Utilizzare supporti della stessa portata su tutti i punti d’appoggio, senza considerare la reale ripartizione dei pesi (dovuta alla posizione di motori, pompe o serbatoi interni), provoca una deflessione irregolare dell’elastomero, con conseguente disallineamento della macchina e sovraccarico locale di alcuni supporti.
2. Ignorare i cortocircuiti meccanici: L’installazione di supporti elastici alla base è inefficace se permangono collegamenti rigidi con l’esterno, come tubazioni metalliche non flessibili, guaine elettriche rigide o bulloni di ancoraggio serrati direttamente sul telaio senza interposizione di rondelle o boccole isolanti. Queste connessioni creano vie di fuga dirette per le vibrazioni.
3. Errata associazione tra rigidezza e temperatura d’esercizio: Le proprietà viscoelastiche della gomma naturale e dei polimeri sintetici variano sensibilmente al variare della temperatura ambiente o di processo. Un invecchiamento termico precoce indurisce la mescola, fessurando il supporto e alterando la sua frequenza propria.
4. Mancata valutazione delle sollecitazioni di taglio e torsione: Progettare un sistema isolante considerando unicamente il carico verticale, trascurando le forze di taglio orizzontali o i momenti torcenti all’avviamento, può causare instabilità strutturale e derive dinamiche intollerabili per la macchina.

Per ovviare a questi errori sistematici, è fondamentale analizzare non solo le caratteristiche della carpenteria di supporto con opportuni Dispositivi per isolare elasticamente le carpenterie dei macchinari, ma considerare l’intero sistema di connessioni accessorie.