Silenziatori di scarico per gruppi elettrogeni

Da dove viene il rumore dello scarico

Lo scarico di un motore trasporta due tipi di rumore. Le pulsazioni dei cilindri producono un rombo a bassa frequenza la cui altezza segue il regime del motore e il numero di cilindri; la turbolenza nel flusso dei gas e l’uscita dall’estremità del tubo producono un rumore a banda larga alle frequenze più alte. Il primo è quello che viaggia più lontano e attraversa le pareti; il secondo è quello che le persone descrivono come sibilo o ruggito vicino al camino.

Un silenziatore deve trattare entrambi, e i due richiedono costruzioni interne diverse. Per questo i dati acustici di un silenziatore sono forniti per banda d’ottava e non come un numero unico: un’unità che rende bene alle alte frequenze può fare poco contro il rombo basso di cui si lamenta il vicino.

Le classi dei silenziatori

Nel settore i silenziatori si descrivono per classe: industriale, residenziale, critico e ospedaliero, in ordine crescente di attenuazione. I nomi vengono dagli ambienti a cui erano destinati - un sito industriale che tollera il rumore, una zona residenziale, un sito critico come un ospedale dove lo scarico deve essere quasi impercettibile. Ogni costruttore pubblica i propri valori di attenuazione per classe, per cui due silenziatori «residenziali» non sono necessariamente uguali.

Il nome della classe è un punto di partenza, non una specifica. La specifica è il livello sonoro che il sito deve rispettare, alla distanza in cui viene misurato, e il silenziatore di scarico è uno dei tre elementi che lo decidono, insieme alla cabinatura insonorizzata e ai silenziatori di aspirazione ed espulsione aria. Noi guardiamo i tre insieme: un silenziatore di scarico ospedaliero su un gruppo con aperture dell’aria di raffreddamento non trattate non dà un’installazione silenziosa.

Esecuzioni reattive, ad assorbimento e combinate

Un silenziatore reattivo lavora con camere e tubi: il gas si espande in una camera e parte dell’energia sonora viene riflessa indietro. È efficace contro le pulsazioni a bassa frequenza e continua a funzionare per tutta la vita dell’unità, perché al suo interno nulla si degrada.

Un silenziatore ad assorbimento fa passare il gas attraverso un tubo forato circondato da materiale fonoassorbente. Elimina il rumore ad alta frequenza e aggiunge poca resistenza, ma il materiale deve resistere alla temperatura dei gas di scarico e può richiedere la sostituzione dopo anni di servizio.

Le esecuzioni combinate riuniscono entrambi in un unico mantello e sono la scelta abituale per le classi residenziale e critica. Il giusto mix dipende dal motore: un grande motore a basso regime ha la sua energia nella parte bassa dello spettro e ha bisogno della parte reattiva; un motore veloce con turbocompressore ha una quota maggiore del suo rumore più in alto.

Attenuazione contro contropressione

Ogni silenziatore oppone resistenza al flusso dei gas, e più attenuazione dà, più resiste. Il costruttore del motore indica la contropressione massima che il motore può vedere alla flangia di scarico al carico nominale; oltre quel valore il motore perde potenza, scalda di più e, nel peggiore dei casi, si danneggia. Silenziatore, tubazioni, curve e camino si sommano tutti contro quel limite.

Un silenziatore non viene quindi mai selezionato da solo. Si calcola l’intero percorso: lunghezza e diametro della tubazione, numero e raggio delle curve, i giunti di dilatazione, il cappello parapioggia e il silenziatore stesso, e si tiene un margine per lo sporcamento che arriva con anni di esercizio. Dove il percorso è lungo, il diametro della tubazione aumenta, così che il silenziatore possa mantenere la sua attenuazione senza portare il totale oltre il limite.

È anche per questo che il percorso di scarico viene chiesto insieme alla richiesta. Due curve in più del previsto possono trasformare una selezione corretta del silenziatore in un motore che non raggiunge il carico nominale.

Materiali, coibentazione e montaggio

I mantelli dei silenziatori sono realizzati in acciaio al carbonio con verniciatura resistente al calore o in acciaio inox, scelti in base alla temperatura dei gas, all’atmosfera del sito e alla specifica. Gli interni a contatto con il gas caldo sono progettati per la dilatazione termica; il mantello porta golfari di sollevamento e supporti.

Il silenziatore è montato su supporti o appeso alla struttura, con raccordi flessibili lato motore, perché le vibrazioni del motore non si trasmettano alla tubazione e all’edificio. La coibentazione termica sul silenziatore e sulla tubazione tiene bassa la temperatura superficiale all’interno della cabinatura, protegge il personale e riduce il rumore irradiato dalla parete stessa del tubo. Gli scarichi della condensa nei punti bassi tengono l’acqua fuori dal silenziatore durante gli avviamenti a freddo.

Silenziatori con SCR e in container

Dove i limiti di emissione richiedono un sistema SCR, il silenziatore e il reattore SCR vengono progettati come un’unica linea: l’involucro del reattore assume parte del silenziamento, il punto di dosaggio si trova dove il gas è abbastanza caldo, e la contropressione totale dei due resta entro il limite del motore.

In un container o in una cabinatura insonorizzata il silenziatore è montato sul tetto o all’interno del vano di scarico, con altezza del camino e direzione dell’uscita scelte perché i gas di scarico non rientrino nella presa dell’aria di raffreddamento e il pennacchio superi gli edifici vicini. Il progetto della cabinatura, lo scarico e i silenziatori aria arrivano da AXON come un unico pacchetto.

Che cosa decide la selezione

Tre valori dalla scheda tecnica del motore - portata dei gas di scarico, temperatura dei gas e contropressione massima -, il livello sonoro che il sito deve rispettare con il punto in cui viene misurato, e il percorso della tubazione. Con questi, il silenziatore viene selezionato sui suoi dati per banda d’ottava e si verifica la contropressione dell’intero sistema. Senza, il nome di una classe è un’ipotesi.