Guarnizioni in NBR, CR e VMQ per generatori, trasformatori e inverter fotovoltaici

La transizione del settore energetico verso una rete diversificata e resiliente si basa su un ecosistema complesso di apparecchiature per la generazione e la conversione dell’energia, dai grandi impianti idroelettrici ai sistemi solari distribuiti sui tetti. Ogni apparecchiatura pone sfide ambientali e operative uniche per le guarnizioni che proteggono i suoi sistemi critici. A differenza delle macchine pesanti, l’attenzione qui è spesso rivolta alla tenuta ambientale a lungo termine, alle proprietà dielettriche e alla resistenza ai cicli termici per decenni di servizio.

Generatori (eolici e idroelettrici):

· Generatori eolici: Posizionati nelle gondole, in alto rispetto al suolo, sono soggetti a forti escursioni termiche, condensa e vibrazioni. Le guarnizioni vengono utilizzate nei sistemi di lubrificazione del cambio e del cuscinetto principale, nonché nei raccordi del sistema di raffreddamento. Il NBR è lo standard per i sistemi di lubrificazione ad olio. Per le guarnizioni di tenuta dell’involucro della gondola, che devono resistere ai raggi UV, all’ozono e ai cicli termici, l’etilene-propilene (EPDM) o il cloroprene (CR) rappresentano scelte superiori grazie alla loro resistenza agli agenti atmosferici, anche se il VMQ (silicone) viene utilizzato anch’esso per la sua ampia gamma di temperature operative.

· Generatori idroelettrici: Spesso posizionati in ambienti umidi e freschi. I sistemi di lubrificazione ad olio dei cuscinetti assiali e radiali impiegano guarnizioni in NBR. Per le guarnizioni esposte a spruzzi d’acqua o ad alta umidità nella sala macchine, il CR offre una migliore resistenza al degrado indotto dall’umidità rispetto al NBR.

Trasformer:

Questi sono i silenziosi sentinelli della rete elettrica. I requisiti di tenuta variano a seconda del componente:

· Guarnizioni del serbatoio principale: storicamente in sughero-gomma, nei progetti moderni si utilizzano spesso guarnizioni stampate a base di EPDM per la loro eccellente resistenza al rilassamento permanente sotto compressione a lungo termine e per la loro resistenza all’olio per trasformatori e agli agenti atmosferici.

· Isolatori, conservatori e guarnizioni delle valvole: il NBR è comunemente utilizzato per la sua compatibilità con l’olio minerale per trasformatori. Per gli isolatori esposti agli agenti atmosferici, può essere specificato un anello O in CR per una maggiore resistenza all’ozono.

· Trasformatori di distribuzione con riduzione di tensione: diffusi capillarmente nei quartieri urbani e nelle aree residenziali, questi dispositivi richiedono guarnizioni affidabili e a bassa manutenzione. Gli anelli O standardizzati in NBR sono tipici per le unità immerse in olio, mentre i trasformatori di tipo secco possono impiegare guarnizioni in VMQ per la tenuta degli involucri.

Inverter fotovoltaici (PV):

Il cuore di qualsiasi impianto solare, gli inverter convertono la corrente continua (DC) proveniente dai pannelli in corrente alternata (AC) per la rete elettrica. Le sfide relative alla tenuta sono di natura prettamente elettronica:

· Protezione ambientale: gli involucri degli inverter devono soddisfare un grado di protezione contro l’ingresso di corpi estranei (Ingress Protection, IP), generalmente IP65. Ciò richiede guarnizioni in grado di garantire la tenuta contro polvere e getti d’acqua.

· Gestione termica: gli inverter generano calore significativo. I materiali delle guarnizioni non devono degradarsi né perdere la forza di tenuta quando esposti al calore continuo proveniente dai dissipatori e dai componenti, che possono innalzare la temperatura interna dell’aria a 60–70 °C °C. - Sì.

· Longevità: i parchi solari rappresentano investimenti di durata pari o superiore a 20 anni.

  Il VMQ (silicone) è il materiale predominante per le guarnizioni degli inverter fotovoltaici. Si distingue in questo ambito perché:

1. Il suo campo di temperatura di impiego (-60 °°C fino a +225 °°C) consente agevolmente di gestire sia il calore interno sia le condizioni esterne estreme, come quelle desertiche o artiche.

2. Offre un’eccellente resistenza al creep sotto compressione, ossia la guarnizione mantiene la forza di tenuta per decenni senza necessità di riavvitatura.

3. È intrinsecamente autoestinguente e possiede buone proprietà dielettriche.

Le considerazioni geografiche influenzano in modo determinante la scelta finale:

· USA: i climi estremamente diversificati, dal freddo dell’Alaska al caldo dell’Arizona, richiedono materiali in grado di garantire prestazioni affidabili in condizioni estreme. Per i componenti esterni dei trasformatori si utilizzano comunemente EPDM o CR stabilizzati ai raggi UV, mentre per gli inverter solari del Sudovest statunitense si impiegano VMQ di alta qualità.

· India: Temperature ambientali elevate, piogge monsoniche e inquinamento. I trasformatori e i generatori richiedono guarnizioni con elevata resistenza all'ozono e all'invecchiamento termico. Il CR e il NBR formulato appositamente sono ampiamente utilizzati.

· Filippine: Clima tropicale marittimo caratterizzato da umidità elevata, nebbia salina e tifoni. La resistenza alla corrosione è fondamentale. Le guarnizioni in CR sono preferite per le apparecchiature elettriche esterne e i componenti in acciaio inossidabile vengono spesso abbinati a guarnizioni elastomeriche per prevenire la corrosione galvanica.

La strategia di tenuta per le infrastrutture energetiche è quindi un approccio basato sul ciclo di vita, che privilegia materiali in grado di garantire decenni di funzionamento affidabile con interventi di manutenzione minimi, proteggendo attrezzature dal valore di diversi milioni di dollari dagli effetti insidiosi dell’ambiente.