Progettazione di scambiatori di calore compatti per navi da crociera

Ai fini dell’ingegneria marina, nessun ambiente operativo è complesso quanto quello presente sulle navi da crociera. Per far funzionare queste metropoli galleggianti, devono essere soddisfatte le esigenze di raffreddamento più estreme per la propulsione, il condizionamento dell’aria, la refrigerazione, gli impianti della cucina, le lavanderie e il comfort generale dei passeggeri: tutto ciò deve essere contenuto nello spazio minimo disponibile su qualsiasi unità, in qualsiasi categoria. Ogni metro quadrato dello spazio riservato agli impianti deve essere attentamente calcolato, e una parte consistente di tale spazio è occupata dagli scambiatori di calore. Gli Scambiatori di Calore a Piastre (PHE) ad alta efficienza e compattezza, destinati alle navi da crociera, devono quindi integrare con grande cura i vincoli dell’intero sistema. La storia ventennale del Gruppo SME nel settore marino—con un portafoglio che include sistemi ICCP, MGPS, SED e PHE—le consente di affrontare questa sfida con una prospettiva unica.

1. Configurazioni ottimizzate per lo spazio negli ambienti macchine affollati

Affollamento del locale macchine: I locali macchine delle navi da crociera sono effettivamente molto ristretti. Su una nave cargo oceanica, i locali macchine sono generalmente spaziosi e offrono ampio spazio per le macchine installate. Tuttavia, i progettisti di moderne navi da crociera devono ridurre al minimo l’ingombro dello scafo per ospitare un numero significativo di motori principali, generatori ausiliari, alberi di trasmissione, propulsori e la notevole quantità di sistemi «hotel» a bordo, lasciando uno spazio limitato per scambiatori di calore di grandi dimensioni. I modelli PHE di SME sono configurati per fornire la massima potenza termica con il minimo ingombro, spesso con un’occupazione di spazio del 50–70 % inferiore rispetto a uno scambiatore a fascio tubiero convenzionale.

Adottiamo un approccio progettuale basato sulla filosofia dell’integrazione multi-funzione. Invece di dover acquistare un raffreddatore separato per ogni sistema, gli ingegneri SME possono progettare banchi PHE con due, tre, quattro o più funzioni di raffreddamento tutte incorporate in un unico telaio. Ciò consente agli ingegneri di installare in uno spazio ridotto uno scambiatore condiviso che possa svolgere compiti quali il raffreddamento dell’acqua della giacca del motore principale, il raffreddamento dell’aria di sovralimentazione e persino il preriscaldamento del generatore di acqua dolce. Possiamo realizzare qualsiasi configurazione di connessioni tubieristiche e profili del telaio che vi permetta di snodarvi agevolmente in spazi ristretti, intorno a sistemi tubieristici già esistenti o in angoli particolarmente difficili. Con oltre 5.000 m² di superficie produttiva nella città di Nantong, lavoriamo meccanicamente ogni unità con una precisione di pochi micron rispetto alle dimensioni richieste, in modo che il nuovo scambiatore di calore si inserisca perfettamente nello spazio disponibile, evitando costose modifiche in corso d’opera.

2. Riduzione del peso e smorzamento delle vibrazioni per il comfort dei passeggeri

Peso. Il peso degli scambiatori di calore è di notevole importanza per le applicazioni navali, poiché influisce sulla stabilità della nave, sul consumo di carburante e sulla capacità di trasportare ulteriore carico o passeggeri. Gli scambiatori di calore sono realizzati in materiali leggeri, come lamine sottili di titanio o acciaio inossidabile, mentre i loro omologhi convenzionali sono costituiti da un corpo pesante in ghisa e da uno scambiatore a tubi e mantello con pareti spesse.

Il peso, tuttavia, non è l'unico fattore che influisce sul comfort di una nave. La trasmissione attraverso lo scafo di rumore e vibrazioni, spesso avvertita nelle cabine vicine ai locali macchine, può risultare estremamente fastidiosa per i passeggeri. I nostri telai PHE sono dotati di supporti antivibranti integrati e di attenuazione acustica per limitare il rumore trasmesso strutturalmente. Inoltre, grazie a profili di piastre compatti che riducono al minimo le pulsazioni indotte dai fluidi — causa di ronzio a bassa frequenza negli scambiatori di calore convenzionali — SME contribuisce in modo più discreto al comfort complessivo dei passeggeri in alto mare. Si tratta di un ambito su cui le compagnie di crociera investono ingenti capitali per conquistare la fedeltà degli ospiti. L'aggiunta del nostro sistema SED per contrastare il rumore da correnti parassitarie e del nostro sistema ICCP per la protezione dello scafo completa il sistema SME per navi silenziose ed efficienti.

3. Igiene, pulibilità e conformità agli standard per contatto con alimenti

I sistemi di ristorazione e preparazione alimentare su larga scala a bordo di una nave da crociera comportano cottura e raffreddamento, richiedendo unità di pastorizzazione e la produzione di acqua calda secondo rigorosi standard igienici. Le caratteristiche intrinseche di igiene del dissipatore a piastre lo rendono ideale per questa funzione. I batteri non aderiscono facilmente alle superfici lisce e altamente lucidate delle piastre, e la possibilità di smontare il pacchetto di piastre per consentire una pulizia approfondita ad alta pressione è di grande valore.

SME offre una gamma di scambiatori di calore a piastre (PHE) specificamente progettati per i sistemi alberghieri delle navi da crociera, compresi modelli con guarnizioni e finiture idonee al contatto con alimenti, conformi agli standard igienici internazionali, nonché versioni con ampi raccordi che evitano zone morte dove potrebbero accumularsi sedimenti e proliferare microrganismi. I nostri PHE per i sistemi di acqua potabile possono essere puliti e sterilizzati con prodotti chimici, senza necessità di smontaggio. Per i nostri sistemi MGPS, destinati alla protezione degli ingressi di acqua di mare contro l’incrostazione biologica, manteniamo l’acqua di raffreddamento pulita e riduciamo al minimo il carico di incrostazioni sugli scambiatori di calore di bordo. Il nostro sistema di gestione ambientale certificato ISO 14001 supporta il rispetto di normative ambientali sempre più stringenti in materia di scarichi ed emissioni.

4. Ridondanza, modularità e funzionamento ininterrotto

Se il sistema di raffreddamento di una nave cargo fallisce, possono passare giorni prima che la merce venga spedita; ma se quello di una nave da crociera va fuori uso, ci si ritrova con migliaia di passeggeri insoddisfatti e con l’etichetta di ‘compagnia di crociere poco affidabile’ da superare. Affidabilità e ridondanza non sono opzioni: sono un requisito obbligatorio. SME adotta una filosofia progettuale volta a integrare la ridondanza nei PHE per navi da crociera, con un approccio unico ai pacchi di piastre ‘partitioned’, che consente di suddividere efficacemente un sistema di raffreddamento in diverse sezioni ‘indipendenti’, mantenendo comunque una capacità operativa del 50% anche se una sezione viene isolata per interventi di manutenzione.

I sistemi opzionali di valvole di commutazione sono disponibili per una rapida commutazione dalle unità PHE in funzione a quelle di riserva, al fine di garantire la continuità del funzionamento durante manutenzione, pulizia o riparazione. L’opzione di sostituzione individuale delle piastre consente di sostituire una piastra difettosa direttamente a bordo nave, evitando così gli inconvenienti e i ritardi legati all’invio dell’intera unità a un laboratorio quando la nave si trova lontano dal porto di origine. Inoltre, grazie alla rete mondiale di assistenza tecnica di SME e agli esperti tecnici sempre pronti presso tutti i cantieri navali del mondo — compresi quelli della Cina continentale — le compagnie di crociera possono contare su una risposta urgente ogni qualvolta necessario. Supportato da un sistema di gestione della qualità certificato ISO 9001/14001/45001, ogni scambiatore di calore a piastre (PHE) fornito alle compagnie di crociera rappresenta il nostro impegno verso una qualità senza pari, finalizzata alla massima affidabilità, sicurezza ed efficienza.