Industria Marittima

Sfide e opportunità per le applicazioni marine

Il settore marittimo presenta sfide particolari per quanto riguarda i materiali isolanti. Questo articolo discute la natura dell'ambiente di isolamento marino, diverse sfide uniche per il settore, e alcune considerazioni quando si specifica l'isolamento per le navi marine. Mentre ci sono molti materiali testati e approvati, questo esaminerà le proprietà della lana minerale e fibra di vetro.

Dall’acquacoltura e dal grano alla difesa e all’energia, il settore marino mondiale dirige letteralmente il flusso di merci che alimentano e proteggono il nostro pianeta. Più vicino a casa, commissionato navi che operano su U.S. acque sono parte integrante di guidare il commercio. Considerate i seguenti dati che mostrano l’impatto delle navi americane sul commercio, l’energia e la capacità di trasporto:

Secondo l’American Waterway Operators, acqua muove il 60% degli Stati Uniti.
Il singolo più grande prodotto che si muove per vie d’acqua è petrolio. 244 milioni di tonnellate di petrolio sono trasportati sulle acque americane ogni anno.
Una chiatta da 15 tonnellate può spostare l’equivalente di 216 vagoni ferroviari o 1.050 semirimorchi.
Più di 760 milioni di tonnellate di merci vengono spostati dal rimorchiatore ogni anno.

Trasporto marittimo

Anche il trasporto marittimo è parte integrante delle strategie di difesa e del sostegno alla pace in acque internazionali. Dalle portaerei ai sottomarini, l'U.S. Department of the Navy elenca 296 navi da battaglia schierabili a partire da marzo 2020. Inoltre, come la difesa costiera, ricerca e soccorso, e ramo di applicazione della legge marittima delle U.S. Armed Forces, la U.S. Coast Guard opera quasi 2,000 navi tra cui frese, rompighiaccio e motovedette. Altre divisioni militari commissionano anche navi marittime come rimorchiatori, vigili del fuoco e barche da lavoro. E, naturalmente, ci sono una miriade di altre applicazioni marine che vanno dalle navi da crociera al crescente uso di petroliere per immagazzinare greggio offshore. Il 24 aprile, il Wall Street Journal ha riferito che lo stoccaggio offshore di petrolio è aumentato del 76% dal 1 º marzo 2020, spinto da un eccesso di offerta in coincidenza con la diminuzione della domanda durante la pandemia globale.

Isolamento meccanico

In tutte queste diverse imbarcazioni si applica un denominatore comune: l'isolamento in grado di sopportare i rigori dell'ambiente marino e rispettare gli standard stabiliti dagli organismi di classificazione. L'isolamento meccanico è una tecnologia che può aiutare coloro che specificano i materiali per le navi ad affrontare le molte sfide poste dall'ambiente marino. Installato in applicazioni onshore, l'isolamento meccanico è essenziale per ridurre l'uso di energia correlata al processo o all'HVAC, ridurre il carico su apparecchiature e sistemi meccanici e ridurre i livelli di rumore.

Le sfide dell'isolamento nell'ambiente marino

Il settore marittimo presenta alcune sfide uniche quando si tratta di materiali isolanti. La mobilità è un fattore chiave specifico per le navi marittime. Mentre un edificio rimane in una posizione fissa per tutta la sua vita, la natura stessa delle applicazioni marine significa che una nave può operare in climi notevolmente diversi. Ad esempio, una flotta di acquacoltura al largo delle coste frigide di Terranova può essere reindirizzata verso acque di pesca molto balmier nel sud-est asiatico con il cambiamento delle stagioni. La nave avrà bisogno di isolamento termico installato per tollerare la variazione di temperatura, mantenendo i membri dell'equipaggio confortevole e carico protetto. Un'altra considerazione distintiva che distingue l'isolamento utilizzato nell'ambiente marino da altre applicazioni è la natura liquida dell'ambiente. I sistemi di isolamento nell'ambiente marino devono essere in grado di resistere all'esposizione all'acqua e a livelli elevati di umidità. Sulle navi che operano nel settore del petrolio e del gas, la protezione contro la corrosione sotto isolamento (CUI) è una preoccupazione enorme, poiché l'umidità può raccogliere ed erodere componenti in acciaio su tubi e attrezzature vicine. I sistemi devono anche essere sigillati contro il rischio di lavaggio dell'acqua sopra il ponte, che rappresenta una minaccia per le attrezzature, alloggi, e qualsiasi cosa di superficie. Anche piccole lacune nel rivestimento isolante possono far entrare abbastanza acqua da causare problemi di corrosione significativi. CUI presenta anche un costo economico. Il NACE International Impact "Misure internazionali di prevenzione, applicazione ed economia delle tecnologie di corrosione Studio" pubblicato nel 2016 note: "Il costo globale della corrosione è stimato a 2,5 trilioni di dollari, che equivale al 3,4% del prodotto interno lordo (PIL) (2013)." 4 La relazione prosegue affermando che "utilizzando le pratiche di controllo della corrosione disponibili [potrebbe comportare un risparmio stimato] tra il 15 e il 35% del costo della corrosione." La sicurezza individuale e le conseguenze ambientali sono costi aggiuntivi da considerare quando si tratta di CUI. Una terza sfida quando si pensa all'isolamento per l'ambiente marino è lo spazio molto limitato a bordo della maggior parte delle navi. Secondo Peter Betti, Senior Project Manager presso Performance Contracting, Inc. (PCI), molte navi della Marina sono progettate con specifiche che richiedono apparecchiature ridondanti, rendendo lo spazio un premio. "Una sala macchine è essenzialmente una centrale elettrica compressa in un'area molto piccola," dice Mr. Betti, notando che lo spazio è un vincolo significativo durante l'installazione di isolamento marino. Come esempio pratico, si consideri l'allestimento di un'area di paratia, dove un 3 prodotto di protezione antincendio deve essere installato mentre lasciando una situazione di stallo 5 dalla paratia e accogliere pezzi pesanti di allestimento strutturale.

Organismi di classificazione Drive Standards

Chi controlla e certifica i materiali isolanti utilizzati nelle acque nazionali e internazionali? Gli organismi di regolamentazione rappresentano sia i cantieri navali che gli armatori. L'International Maritime Organization (IMO), U.S. Navy, American Bureau of Shipping (ABS), e DNV-GL sono alcune delle grandi organizzazioni utilizzate per classificare le navi americane, tra gli altri; e Convenzione internazionale per la sicurezza della vita in mare (SOLAS) norme stabilite dal IMO5 guidare la sicurezza internazionale delle navi mercantili. I regolamenti SOLAS sono stati adottati più di un secolo fa, in risposta al disastro del Titanic del 1914, e molteplici emendamenti SOLAS hanno seguito. Gli standard della U.S. Navy (navy.mil) governano le navi commissionate dalla U.S. Navy; mentre l'ABS stabilisce anche standard come una delle principali organizzazioni di classificazione a livello mondiale che affrontano le sfide tecniche, operative e normative per supportare industrie marine e offshore sicure, sicure e responsabili. Gli standard utilizzati da questi organismi di classificazione sono presi molto sul serio da ingegneri, costruttori navali e cantieri navali. Mentre l'isolamento rappresenta una parte molto piccola del costo di costruzione di una nave, la mancata selezione di un materiale in conformità con gli standard stabiliti dagli organismi di classificazione può portare ad un arresto. Secondo il sig. Betti, "l'isolamento potrebbe costare 1 a 3% del costo totale di un progetto, ma può completamente sostenere l'intero progetto se il prodotto errato è installato." Comprendere e rispettare gli standard stabiliti da organizzazioni come IMO, navy.mil e ABS è fondamentale.

5 aree chiave da considerare quando si specifica l'isolamento nel settore marino

Resistenza al fuoco: una priorità assoluta

In tutte le categorie di navi e in tutte le organizzazioni di classificazione, la resistenza al fuoco è un fattore chiave per i materiali isolanti. Impianti di perforazione offshore, navi mercantili e navi da guerra sono tutti soggetti a disastro in caso di incendio. A differenza degli edifici commerciali, l’equipaggio e i passeggeri possono trovarsi a miglia di distanza da un punto di evacuazione sicuro. Per questo motivo, i materiali non combustibili sono indispensabili per le piattaforme di perforazione, le navi e le navi della marina per prevenire l’incendio. In un ambiente di bordo, dove l’equipaggio ha tipicamente opzioni molto limitate per l’uscita, le proprietà ignifughe dei materiali isolanti adeguatamente testati ne fanno un’opzione affidabile per le applicazioni di isolamento marino. Le normative per SOLAS Capitolo II-2 sono progettate per garantire che gli incendi siano evitati in primo luogo.6 Ad esempio, materiali come tappeti e rivestimenti murali sono strettamente controllati per ridurre il rischio. Successivamente, l’attenzione è posta sul rilevamento rapido degli incendi, seguito da linee guida per garantire che qualsiasi incendio che si verifica è contenuto. Una grande varietà di sistemi antincendio sono disponibili per contenere gli incendi. Progettare navi per facilitare l’evacuazione dell’equipaggio e dei passeggeri è un elemento chiave del capitolo. SOLAS comprende anche allegati sui materiali di protezione antincendio e sui metodi di prova di omologazione richiesti. Le linee guida vietano l’installazione di qualsiasi materiale combustibile tranne che su sistemi a superficie fredda. Le proprietà di resistenza al fuoco di isolamento sono particolarmente importanti qui. materiale non combustibile (SOLAS) linee guida e standard ASTM C547.

Peso

Deve essere considerato il peso del sistema di isolamento nel contesto del peso dell’intera nave, vale a dire carburante, generatori, attrezzature e altri materiali. Le navi commerciali possono essere cariche di carburante diesel e generatori massicci, aumentando il peso complessivo della nave. Poiché i limiti di peso sono una grande considerazione nel trasporto marittimo, ci dovrebbe essere un forte rapporto inverso tra la quantità e la posizione di isolamento meccanico installato e il peso combinato di generatori e combustibile. Sulla base di recenti ricerche, il peso di un materiale non è necessariamente la migliore indicazione della sua forza. I progressi nella scienza dell’edilizia consentono ai componenti del sistema di isolamento più leggeri di offrire una maggiore resistenza alla compressione.

Umidità

L’acqua salata può presentare un ambiente particolarmente ostile per i materiali nel settore marino. Uno studio riportato su Marinelink.com ha esaminato più di 1.000 casi di guasto in 5 laboratori specializzati negli Stati Uniti, in Europa e in Asia, e ha scoperto che più di un quarto (27%) di guasti si verificano in tubi e tubazioni attraverso componenti nei settori marittimo e petrolifero e del gas.7 La raccolta di condensa in aree come i sistemi di servizio a freddo può essere un problema nell’ambiente marino. Per questo motivo, l’installazione di una barriera al vapore sui sistemi di servizio a freddo e in qualsiasi area in cui la condensazione può rappresentare un problema dovrebbe essere considerata una buona pratica. In un ambiente umido, può essere difficile per i prodotti rimanere sigillati, rendendo particolarmente importante un sistema di chiusura/ sigillatura sicuro. Poiché la guaina sui prodotti isolanti in fibra di vetro per uso marino aiuta a proteggere i tubi dalle infiltrazioni di umidità, aiuta anche a difendersi da CUI, proteggendo così una nave da potenziali guasti al processo, danni alle apparecchiature e aumento del potenziale di perdite.

Proprietà termiche

Le proprietà di conducibilità termica dell’isolamento attenuano e riducono il trasferimento di calore tra l’area della nave e l’ambiente esterno. I confini delle conchiglie, gli scafi e i ponti separano le aree con temperatura interna e umidità condizionata dall’ambiente. A seconda del periodo dell’anno, l’intervallo di temperatura tra la temperatura ambiente esterna sopra la linea di galleggiamento e l’acqua di mare può variare notevolmente. L’acqua di mare varia da circa 90 º F a 28 º F, la temperatura alla quale si blocca. I limiti delle conchiglie al di sopra della linea di galleggiamento saranno esposti alla radiazione solare e alle temperature ambientali comprese tra 120 º F e -60 º F. Con tale intervallo di temperatura, Il sig. Betti dice che i gusci laterali adeguatamente isolanti possono comportare risparmi operativi e un ritorno sull’investimento in pochi mesi. Se non isolati, i rinforzi di un vaso possono agire come alette di trasferimento di calore, aumentando significativamente la trasmissione di calore complessiva.

Diversi prodotti certificati per l'ambiente marino

Come si riflette nelle applicazioni di cui sopra, l'isolamento marino è necessario per eseguire molte funzioni, che vanno dalla resistenza al fuoco alla gestione acustica. In definitiva, non esiste un materiale isolante a proiettile d'argento, adatto a tutte le applicazioni marine. Alcuni produttori stanno prendendo atto delle opportunità offerte dal settore marittimo. Proprio come l'isolamento strategicamente specificato soddisfa i diversi requisiti di prestazioni a terra, i prodotti certificati marini resistono alle sfide in mare e sulle acque domestiche.