Specifiche tecniche

inspezione metalli

Ferrous and Non-Ferrous Metals: Manufacturing Methods, Structural Behavior, and Inspection Techniques

Ferrous and Non-Ferrous Metals: Manufacturing Methods, Structural Behavior, and Inspection Techniques

ferrous and non ferrous metal inspection

Abstract

Modern metallurgical engineering relies on a deep understanding of ferrous and non-ferrous metals, their manufacturing processes, and the inspection techniques employed to ensure structural integrity. This article systematically examines the formation and composition of metallic alloys, the primary thermal and mechanical treatments employed to modify material properties, and the fatigue and fracture phenomena that govern their service life. Steel and aluminum production processes are presented, with reference to the Fe–C and Al–Mg phase diagrams, as well as heat treatment methods that define the final microstructure. Finally, material selection criteria according to operational stresses and the main non-destructive testing methods used in industrial and marine environments for structural failure prevention are discussed.

Introduction

Metals are fundamental materials in modern engineering due to their crystalline structure and the presence of free electrons, which provide excellent thermal and electrical conductivity. Most engineering applications rely on alloys, i.e., controlled combinations of two or more metallic or non-metallic elements. The alloying process allows engineers to tailor mechanical, chemical, and physical properties to meet specific requirements.

Common industrial alloys include steel (ferrous), aluminum alloys, and copper alloys, each exhibiting unique mechanical and chemical characteristics determined by composition and subsequent thermal and mechanical treatments.

Classification of Metals

metals

    Ferrous Metals

    Ferrous metals contain iron as the primary element and are characterized by:
    • Good electrical conductivity;
    • High density;
    • Intrinsic magnetic properties;
    • Generally low corrosion resistance (except wrought iron).

    Applications include:
    • Load-bearing structures in construction and marine engineering;
    • Mechanical components subjected to high stress.

    The properties of ferrous metals strongly depend on carbon content and other alloying elements, such as chromium, nickel, manganese, and tungsten, influencing hardness, ductility, corrosion resistance, and overall strength.

    Non-Ferrous Metals

    Non-ferrous metals do not contain iron and include aluminum, copper, zinc, lead, and titanium. Typical features are:
    • Low density (e.g., aluminum ~2700 kg/m³);
    • High corrosion resistance;
    • Good electrical conductivity (e.g., copper);
    • Greater ductility and malleability than ferrous metals.

    Important non-ferrous alloys include:
    • Bronze (copper + tin);
    • Brass (copper + zinc);
    • Aluminum alloys (aluminum + magnesium, copper, silicon, manganese).

    Non-ferrous alloys are used extensively in aerospace, marine, electrical, and lightweight structural components.

    Metal Manufacturing Processes

    ferrous and non ferrous metal inspection

    Steel Production

    Steel manufacturing begins with iron ore melting in a blast furnace, using coke and limestone to remove impurities such as sulfur, phosphorus, and silicon. The process includes:
    -Reduction and melting: Iron ore is heated above 1500°C, producing molten cast iron (~2.5% carbon).
    -Refining: Impurities are removed via:
    • Open-hearth (crucible) method: slower, higher quality;
    • Bessemer converter: rapid oxidation of carbon and impurities by air injection.
    -Alloying: Controlled addition of carbon and elements like chromium, nickel, and manganese produces steels with tailored properties (strength, ductility, hardness).

    Fe–C Phase Diagram

    The iron–carbon phase diagram illustrates regions of:
    • Austenite;
    • Cementite;
    • Ferrite.

    This diagram guides decisions on:
    • Melting and solidification temperatures;
    • Magnetic properties;
    • Brittleness and ductility.

    Aluminum Production

    Aluminum is extracted from bauxite using the Bayer process:

    • Crushing and digestion: Bauxite is ground and treated with NaOH under high pressure and temperature.
    • Separation of red mud: Impurities are removed.
    • Calcination: Aluminum hydroxide is heated in rotary kilns at ~1200°C to obtain pure aluminum.

    Aluminum Alloys

    Pure aluminum is soft and mechanically weak. Alloying improves:
    • Tensile strength;
    • Corrosion resistance;
    • Weldability.

    Common alloys:
    • Series 5XXX: Al–Mg (wrought alloys)
    • Series 6XXX: Al–Mg–Si
    • Others include Al–Cu, Al–Mn, and Al–Zn alloys.

    Heat treatments:
    • Quenching: rapid cooling to trap austenitic structure;
    • Aging: slow cooling to stabilize microstructure via precipitation.

    Mechanical Properties of Metals

    Ductile vs. Brittle Behavior

    Metals exhibit elastic behavior up to a limit, beyond which plastic deformation occurs.
    • Ductile materials: mild steel, aluminum, copper → significant plastic deformation before fracture.
    • Brittle materials: cast iron, ceramics, glass → minimal plastic deformation, sudden fracture.

    Fundamental Formulas
    • Hooke’s Law:



    • Young’s Modulus:


    Where σ = stress, ε = strain, F = applied force, A = cross-sectional area, ΔL = elongation, L_0 = original length.

    Fatigue and Fracture Phenomena

    Metal Fatigue

    Fatigue is material weakening under cyclic loading, influenced by microstructure, environment, temperature, and geometry.

    Approaches:
    • Stress-life (S–N curve): low stress, high cycle fatigue;
    • Strain-life: high stress, low cycle fatigue;
    • Fracture mechanics: propagation of known or detected cracks.

    Crack Growth – Paris Law

    Where:
    • l = crack length;
    • N = number of cycles;
    • Delta K = stress intensity range;
    • C, m = material constants.

    Inspection and Failure Prevention

    Metals in marine and industrial applications are susceptible to:
    • Overloading and thermal stress;
    • Fatigue and crack propagation;
    • Corrosion from aggressive environments.

    Inspection and Quality Control of Metals

    Ensuring the structural integrity of metals in marine and industrial applications requires a comprehensive inspection and quality control strategy as made by our company. Metals are susceptible to overloading, thermal stress, fatigue, and corrosion. Early detection of defects is critical to prevent catastrophic failures. Modern inspection combines non-destructive testing (NDT), visual assessment, and predictive maintenance techniques.

    Visual Inspection (VT)

    Visual inspection is the simplest and most immediate method for detecting surface defects. It relies on direct observation or the use of magnifying tools, borescopes, or high-resolution cameras.

    Detectable Defects:
    • Surface cracks
    • Corrosion pits
    • Weld misalignment
    • Abrasion or deformation

    Applications:
    • Routine hull and deck inspections in ships
    • Inspection of machined components, bolts, and structural plates
    • First-line assessment before advanced NDT

    Limitations:
    • Cannot detect subsurface flaws
    • Dependent on operator experience and lighting conditions

    Best Practices: Use standardized procedures such as ASTM E165/E165M or ISO 17637/9712 for consistency.

    Ultrasonic Testing (UT)

    High-frequency sound waves are transmitted into the material. Reflections occur at interfaces, such as cracks, voids, or inclusions. The time and amplitude of the reflected wave allow defect characterization.

    Detectable Defects:
    • Internal cracks
    • Porosity
    • Delamination in composites
    • Inclusions in steel and aluminum alloys

    Parameters:
    • Frequency: 0.5–10 MHz depending on material thickness
    • Sensitivity: capable of detecting defects down to 0.2 mm

    Applications:
    • Weld inspection in steel and aluminum
    • Hull plate integrity testing in ships
    • Thickness measurements in pipelines and storage tanks

    Advantages:
    • High penetration depth
    • Precise defect location
    • Suitable for thick metals

    Limitations:
    • Requires skilled operators
    • Couplant needed for sound transmission
    • Complex geometries may reduce accuracy

    Standards: ASTM E2375, ISO 16810/9712

    Radiographic Testing (RT)

    Uses X-rays or gamma rays to pass through the material. Differences in density or thickness create contrast on radiographic film or digital detectors.

    Detectable Defects:
    • Internal voids or porosity
    • Cracks
    • Incomplete fusion in welds

    Applications:
    • Critical welds in steel and aluminum structures
    • Inspection of cast components (bronze, steel)
    • Detecting corrosion under insulation

    Advantages:
    • Permanent record of defects
    • Can inspect complex internal structures

    Limitations:
    • Radiation safety requirements
    • Not effective for very thick or dense metals without high-energy sources
    • Time-consuming for large areas

    Standards: ASTM E94, ISO 17636

    Liquid Penetrant Testing (PT)

    A colored or fluorescent liquid penetrates surface-breaking defects. Excess penetrant is removed, and a developer highlights defect patterns.

    Detectable Defects:
    • Surface cracks
    • Porosity open to the surface
    • Leak paths in castings and welds

    Applications:
    • Detection of fine cracks in aluminum and steel
    • Inspection of welded joints in marine applications
    • Non-magnetic materials

    Advantages:
    • Simple and cost-effective
    • High sensitivity to fine surface defects

    Limitations:
    • Only surface-breaking defects detected
    • Requires clean and dry surfaces

    Standards: ASTM E165/E1417, ISO 3452

    6.5 Magnetic Particle Testing (MT)

    Magnetic field is applied to ferromagnetic materials. Surface or near-surface discontinuities distort the field, attracting ferromagnetic particles to reveal defect location.

    Detectable Defects:
    • Surface cracks
    • Slight subsurface flaws in ferromagnetic metals

    Applications:
    • Steel welds and castings
    • Shafts and pipelines
    • Marine hull structural components

    Advantages:
    • Very sensitive to surface and near-surface cracks
    • Immediate visual results

    Limitations:
    • Only applicable to ferromagnetic metals
    • Surface must be clean and demagnetized after testing

    Standards: ASTM E709, ISO 9934

    Eddy Current Testing (ECT)

    Electromagnetic induction generates eddy currents in conductive materials. Disruptions in the current indicate surface or near-surface defects.

    Detectable Defects:
    • Cracks and corrosion under coatings
    • Surface cracks in aluminum alloys
    • Conductivity changes due to heat treatment variations

    Applications:
    • Aircraft and ship aluminum structures
    • Detection of corrosion under insulation
    • Quality control in rolled metal sheets

    Advantages:
    • Can detect subsurface defects in non-ferrous metals
    • Fast, non-contact, portable

    Limitations:
    • Limited penetration depth
    • Sensitive to surface finish and geometry

    Standards: ASTM E1004, ISO 15548

    Leak Testing (LT)

    Detects discontinuities through gas or liquid infiltration under pressure. Methods include bubble emission, pressure decay, or tracer gas (helium, hydrogen).

    Detectable Defects:
    • Porosity in castings
    • Cracks in pressure vessels and pipelines
    • Leaks in welded structures

    Applications:
    • Aluminum, copper, and steel pressure systems
    • Marine pipelines and storage tanks
    • Heat exchangers and pump housings

    Advantages:
    • Detects very small openings
    • Applicable to complex assemblies

    Limitations:
    • Requires pressurization
    • Surface must be accessible for testing

    Standards: ASTM E515, ISO 20485

    6.8 Integration of NDT Methods

    A multi-method approach is recommended:
    • Start with Visual Inspection for surface anomalies;
    • Use PT or MT for surface-breaking defects;
    • Apply UT or RT for internal defects;
    • Apply ECT for non-ferrous structures;
    • Use Leak Testing for pressure-sensitive components.

    By combining these methods, inspectors can identify defects before catastrophic failure, optimize maintenance schedules, and extend the life of marine and industrial components.

    6.9 Predictive Maintenance and Structural Health Monitoring

    • Integration of NDT with digital sensors and real-time monitoring enhances safety.
    • Techniques such as acoustic emission, strain gauges, and vibration analysis allow early detection of fatigue or crack propagation.
    • Data-driven maintenance reduces downtime, ensures compliance with safety regulations, and improves long-term reliability.

    Practical Considerations in the Marine Industry

    • Hull plates, weld seams, and propeller shafts are critical components requiring regular NDT.
    • Environmental conditions (saltwater, temperature cycles) accelerate corrosion and fatigue.
    • A proper inspection plan includes scheduled UT thickness measurements, magnetic particle crack detection, and periodic radiography of critical welds.

    Risk Management

    Correct material selection, heat treatment, and regular NDT reduce failure risk. Considerations include:
    • Stress concentrators (sharp angles, welds)
    • Low-temperature fracture resistance
    • Fatigue life of cyclic structures

    Special Alloys and Applications

    • Nickel Steels: high elasticity, fatigue resistance; used in machinery, boilers.
    • Chromium Steels: hardness and toughness; stainless steels contain 12% Cr.
    • Bronze & Brass: corrosion resistance; used in marine valves, propellers.
    • Aluminum Alloys (Duralumin, Al–Mg–Si): lightweight, ductile, mechanically strong; aerospace and marine applications.

      Conclusions

        Knowledge of metal properties, manufacturing processes, heat treatments, and fatigue phenomena is essential to ensure:
        • Structural safety;
        • Longevity and reliability;
        • Operational efficiency in marine and industrial contexts.

        The combination of appropriate alloy selection, phase diagram analysis, heat treatment, and NDT ensures optimized mechanical properties and minimizes the risk of catastrophic failures.

        batterie al litio a bordo

        Batterie al litio a bordo: tutto quello che devi sapere.

        Batterie al Litio a bordo: tutto quello che devi sapere.

        batterie al litio a bordo

        Il ruolo delle batterie al Litio a bordo delle imbarcazioni da diporto sta sempre più diventando predominante. Tuttavia, la loro gestione, integrazione impiantistica e certificazione normativa richiedono attenzione e competenza, soprattutto nel refitting di imbarcazioni usate.

        Batterie al litio a bordo: impianto, certificazioni e sicurezza

        Le batterie al litio, in particolare le LiFePO4, si sono diffuse enormemente anche nel settore nautico.

        Rispetto alle tradizionali batterie al piombo, offrono vantaggi evidenti: peso ridotto, tempi di ricarica più rapidi, profondità di scarica maggiore e una durata ciclica nettamente superiore. Tuttavia, queste batterie richiedono un sistema di gestione e protezione accurato, non solo per garantire la loro efficienza, ma soprattutto per rispettare le normative di sicurezza.

        Se un armatore decide di installare a bordo batterie al litio su un’imbarcazione che in origine non le prevedeva, è necessario effettuare una Post Costruzione Assessment (PCA), ossia una certificazione post costruttiva, per mantenere la conformità CE.

        Vediamo quindi, passo per passo, quali sono i componenti principali di un impianto a litio, quali controlli servono per la PCA e a cosa serve ogni parte del sistema.

        Banco batterie al litio (LiFePO4)

        Il cuore dell’impianto è costituito dal banco batterie.

        La sua funzione è quella di immagazzinare l’energia prodotta dalle diverse fonti (alternatore, solare, banchina, se presente generatore) e la distribuisce ai carichi di bordo.

        Le batterie al litio garantiscono un’autonomia molto superiore e una scarica più stabile rispetto al piombo, ma non possono essere collegate direttamente senza sistemi di gestione, ossia i BMS.

        Battery Management System (BMS)

        Il BMS è il cervello che governa le batterie e serve per controllare costantemente la tensione e la temperatura di ogni singola cella, né bilancia le differenze, disconnette il banco in caso di anomalie.

        La sua presenza è fondamentale poiché senza il BMS il rischio di surriscaldamento, incendio o degrado rapido delle celle sarebbe altissimo, quindi un malfunzionamento dello stesso comprometterebbe tutto il circuito.

        Protezioni elettriche (fusibili, breaker, contattori)

        Ogni sistema a litio deve essere corredato da un sistema di protezioni, per permettere l’isolamento del banco batterie in caso di cortocircuito o sovraccarico, proteggendo sia l’impianto che l’imbarcazione.

        La loro funzione è similare a quella dei salvavita domestici; la loro assenza o un’inversione di fase che li disabiliti potrebbe avere conseguenze gravissime.

        Ricarica da alternatore: DC-DC charger (es. Victron Orion-Tr Smart)

        Le batterie litio hanno una richiesta di corrente molto elevata che può danneggiare l’alternatore, proprio per bypassare il problema esistono i caricatori DC-DC, la loro funzione è quella di regolare e stabilizzare la ricarica proveniente dall’alternatore, adattandola al profilo corretto per il litio, proteggendo l’alternatore ed evitando picchi di corrente che potrebbero danneggiare anche il banco batterie.

        Ricarica da pannelli solari: MPPT Solar Charger

        Il regolatore MPPT è indispensabile quando a bordo ci sono pannelli solari, in quanto, ottimizza la produzione dei pannelli e imposta la curva di carica più efficiente per il litio, in modo da sfruttare al meglio l’energia solare che in alternativa sarebbe mal sfruttata e si rischierebbe di danneggiare le batterie.

        Caricabatterie da banchina (es. Victron MultiPlus / Skylla)

        Collegandosi alla colonnina del porto o all’alternatore del motore/generatore, entra in gioco il caricabatterie le fasi di carica (bulk, absorption, float) in modo sicuro evitando sovraccarichi e prolungando la vita del banco batterie.

        Inverter o Inverter/Charger (Victron MultiPlus, Quattro)

        Molti impianti integrano inverter per avere 230V a bordo.

        La funzione principale è quella di trasformare la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC) per alimentare elettrodomestici come in casa. in modo da poter avere una versatilità a bordo senza comprare utensili solo da corrente continua ma adattare quelli che già si hanno, ma deve essere ben calibrato in base ai consumi e alla capacità del banco batterie al litio a bordo o in generale alle batterie

        Monitoraggio: Shunt e Battery Monitor (BMV-712, SmartShunt)

        Per capire quanta energia abbiamo disponibile o per monitorarla al bisogno serve un monitor.

        questo è solitamente sia tramite monitor digitale LED o tramite App , dando la possibilità di misura la corrente in entrata e in uscita dal banco batterie e calcola la percentuale di carica.

        Pannello di controllo e app di monitoraggio (Cerbo GX, GX Touch, VRM App)

        La plancia di comando digitale centralizza tutti i dati del sistema (produzione, consumi, stato delle batterie) e consente di avere sempre sotto controllo la situazione, permettendo di ricevere segnalazioni ed allarmi in caso di problemi.

        La PCA: cosa deve fare l’armatore

        Dopo aver installato un impianto a litio, l’armatore deve affrontare i passaggi della Post Costruction Assessment per mantenere la barca in regola con la Direttiva Europea sulla marcatura CE. I passaggi principali sono:

        • Analisi tecnica del nuovo impianto: verifica che i componenti siano conformi e certificati CE.
        • Controllo della documentazione: schemi elettrici aggiornati, manuali, dichiarazioni di conformità dei dispositivi.
        • Ispezione a bordo: verifica della corretta installazione, del dimensionamento dei cavi, della presenza di protezioni e sistemi di sicurezza.
        • Test funzionali: controllo del BMS, delle curve di ricarica, delle protezioni da corto circuito e sovraccarico, (eseguiti da un tecnico specializzato).
        • Emissione della nuova Dichiarazione di Conformità CE: al termine della PCA, l’imbarcazione torna conforme e l’armatore può navigare in sicurezza e legalità.

        Come devono essere trattate le batterie al litio a bordo?

        Una batteria al litio, per funzionare in sicurezza e dare prestazioni ottimali, necessita di:

        • Alloggiamento ventilato e sicuro in ambiente con temperature non superiori ai 45°C.
        • Interruttori e fusibili di sicurezza
        • Evitare vibrazioni e urti diretti

        Orrori da evitare

        È assolutamente sconsigliato installare batterie al litio in parallelo o in serie con batterie di tipo diverso (AGM, Gel, piombo-acido).

        tra i motivi troviamo:

        • Diversi profili di carica e tensione nominale
        • Il litio si carica fino a 14,6V e mantiene la tensione in modo lineare → rischio di sovraccaricare AGM/piombo
        • Diversa resistenza interna → squilibri nei flussi di corrente
        • Il BMS può scollegare la batteria → possibile sovratensione sul sistema se non progettato correttamente

        La soluzione è:

        • Banchi separati, gestiti con DC-DC charger o inverter/caricatore compatibili
        • Utilizzo di sistemi di interfaccia (Victron, Mastervolt, etc.) con controllo completo del power flow
        • Inverter-caricabatterie dedicati con algoritmo specifico per LiFePO₄

        Quando si installa un sistema a litio su un’imbarcazione già immatricolata CE, si altera l’impianto elettrico in modo sostanziale. Questo richiede una valutazione di conformità ai sensi della Direttiva 2013/53/UE sulla sicurezza delle imbarcazioni da diporto e per questo si procede con un PCA.

        le cose da controllare sono:

        • Cavi dimensionati per il carico massimo + margine del 25% (es. fino a 30A, 6mm – 30-60A 10mm etc.)
        • Separazione fisica dei due sistemi AGM o piombo
        • Protezione termica e ventilazione obbligatoria
        • Obbligatoria la messa a terra se con inverter AC

        Conclusioni

        Installare un sistema a litio a bordo porta grandi vantaggi, ma richiede consapevolezza e rigore tecnico. Non basta “cambiare le batterie”: serve un impianto strutturato, con BMS, protezioni, caricabatterie adeguati e monitoraggio. Inoltre, per imbarcazioni già costruite, è obbligatorio affrontare il percorso della PCA per mantenere la conformità CE.

        Solo così l’armatore potrà godere dei benefici del litio in sicurezza, proteggendo la propria barca, l’equipaggio e il valore dell’imbarcazione stessa.

        L’adozione delle batterie al litio in nautica è una grande opportunità, ma impone regole tecniche, normative e progettuali rigorose.

        Un perito nautico può giocare un ruolo cruciale nel:

        • Validare l’impianto
        • Produrre la documentazione per la certificazione CE post-refit
        • Eseguire i collaudi e le ispezioni periodiche previste
        corrosione barca

        Corrosione barca, tipologie di corrosione e come proteggere la barca.

        Corrosione barca – tipologie di corrosione e come proteggere la barca.

        corrosione barca

        Corrosione barca: tipologie, meccanismi e strategie di protezione

        La corrosione è uno dei fenomeni più affascinanti e nello stesso tempo pericolosi che interessano le strutture metalliche in generale e considerando l’ambiente in cui si muovono sopratutto nei manufatti impiegate nel settore nautico. La sua azione, spesso inizialmente invisibile, può compromettere progressivamente l’integrità strutturale di scafi, impianti e componenti, con conseguenze potenzialmente catastrofiche.

        Comprendere i meccanismi della corrosione, le sue diverse forme, i fattori acceleranti e le metodologie di prevenzione è essenziale per tecnici, surveyor e operatori del settore marittimo.

        In questo articolo tecnico, approfondiremo:
        • Le principali tipologie di corrosione
        • Le dinamiche elettrochimiche alla base del fenomeno
        • I metodi di misura e controllo della corrosione
        • Strategie di prevenzione e protezione, attive e passive
        • Un caso studio reale di corrosione galvanica su struttura saldata
        • L’importanza della protezione anche delle superfici interne
        • Le implicazioni operative e manutentive

        Funzionamento chimico ed elettrochimico della corrosione

        La corrosione è una reazione chimica o elettrochimica tra un metallo e l’ambiente circostante.

        Quando il metallo perde elettroni (ossidazione), si trasforma in uno ione positivo e si combina con elementi presenti nell’ambiente (ossigeno, cloruri, acqua), dando origine a composti instabili come ossidi, idrossidi o sali metallici.

        Corrosione elettrochimica

        La corrosione elettrochimica è la più comune e si verifica anche in un ambiente non marino, ossia, avviene quando un metallo (come il ferro) si corrode a contatto con acqua o umidità, formando ruggine.

        Come funziona la corrosione elettrochimica? Serve un “circuito”:

        Per poter funzionare la corrosione elettrochimica ha bisogno di un circuito e solitamente è formato da:

        • Metallo (es. ferro)
        • Acqua/particella di umidità (che fa da conduttore)
        • Ossigeno (dall’aria circostane)

        Il risultato di questo circuito è una reazione chimica dove, il metallo perde elettroni (“quindi si ossida”) formando ioni metallici e l’ossigeno nell’acqua assorbe gli elettroni si ionizza e forma la ruggine (ossido di ferro).

        Esempio pratico se lascio una latta di acciaio esposta alla pioggia cosa succede?

        • L’acqua/umidità e l’ossigeno creano una pila elettrochimica sulla superficie della latta.
        • Il ferro si ossida perchè perde elettroni e si forma il deposito dela reazione chimica ossia la ruggine.

        Quindi: se ho un solo metallo avrò una corrosione elettrochimica, mentre se ho due metalli? Elettrolitica?

        Ebbene si, se ho 2 metalli e un conduttore avrò una corrosione elettrolitica, ossia:

        Due metalli diversi (un esempio classico è lo zinco che si usa per proteggere l’acciaio) + conduttore.

        In presenza di un elettrolita (o conduttore come acqua marina caricato elettricamente attraverso un campo elettromagnetico), si forma una cella galvanica (paragonabile ad un circuito chiuso) tra aree anodiche e catodiche dei 2 metalli. L’area anodica perde elettroni e si corrode, mentre quella catodica acquisisce elettroni e rimane protetta, questo metodo è alla base della galvanizzazione.

        Quindi la corrosione elettrolitica (o galvanica) è un tipo di corrosione che avviene quando due metalli diversi sono collegati da un circuito e a contatto attraverso un liquido conduttore (come acqua salata o umidità).

        Come funziona?

        Durante il processo corrosivo uno dei due metalli (quello più “reattivo”) si consuma, mentre l’altro rimane protetto. Un esempio classico è l’applicazione dell’anodo di zinco ad una barca in acciaio o ad un elica per sacrificarsi e proteggere l’acciaio, il NiBrAl o il bronzo, per l’appunto questo zinco viene definito come anodo sacrificale.

        Ma per quale motivo un metallo si sacrifica più di un altro? La Scala Galvanica

        Il motivo principale per cui un metallo cede o acquisisce elettroni rispetto ad un altro è dato dal potenziale standard di riduzione di un elemento, ossia il grado di capacità che ha un elemento di perdere elettroni, e si definiscono più “attivi” quelli che cedono velocemente elettroni mentre “nobili” quelli che cedono con più difficoltà.

        Come si descrive graficamente questo grado di potenziale riduzione nei metalli? attraverso la Scala Galvanica.

        La Scala Galvanica e la Corrosione tra Metalli

        La scala galvanica è una classificazione dei metalli e delle loro leghe, basata sul potenziale elettrochimico in un determinato ambiente, in genere acqua di mare. Viene utilizzata per prevedere il comportamento dei metalli quando vengono messi in contatto elettrico tra loro in presenza di un elettrolita (acqua salata caricata elettricamente).

        In pratica, i metalli più anodici “attivi” tendono a corrodersi per proteggere quelli più catodici “nobili”.

        Quindi, un elemento più sarà in basso nella scala galvanica rispetto ad un altro più cederà con facilità elettroni.

        Di seguito troverai i più diffusi esempi di anodi usati nella nautica.

        • Magnesio (molto anodico)
        • Zinco
        • Alluminio (sacrificabile)

        Va notato che: La posizione esatta all’interno della scala può variare leggermente in base alla temperatura, salinità e ossigenazione dell’ambiente marino.

        Come si interpreta la scala galvanica?

        Se la differenza di potenziale tra i due metalli mettendoli a contatto risulta ≥ 0,15 – 0,25 V esiste un rischio elevato di corrosione galvanica, al di sotto del quale, non si corrono rischi gravi.

        Come si previene la corrosione tra due metalli?

        Le tecniche più comuni sono:

        • Usare metalli vicini nella scala galvanica.
        • Proteggere il più possibile l’area di materiale nobile da un anodo attraverso anodi sacrificali di grandi di mensioni o in numeroin modo da minimizzare l’area superficiale del catodo rispetto a quella dell’anodo.
        • Se non è possibile applicare anodi, isolare elettricamente i metalli dissimili con guarnizioni, boccole o rivestimenti, in modo da non chiudere il circuito e far partire la corrosione elettrolitica.

        Applicazioni pratiche

        • Accoppiare un elica in bronzo con acciaio inox come l’asse, può generare corrosione sul bronzo se in contatto diretto ed in presenza di acqua marina, proprio per questo motivo lo zinco viene applicato sul terminale dell’elica, in modo da sacrificardi lui a discapito del bronzo.
        • Il corretto dimensionamento degli anodi sacrificali è basato proprio sulla posizione nella scala galvanica rispetto al materiale dello scafo o dei componenti immersi.

        Velocità di corrosione: valutazione quantitativa

        La velocità di corrosione (Corrosion Rate, CR) è un parametro fondamentale per determinare la durata residua di una struttura. Si misura in mm/anno e si calcola con la seguente formula:

        CR = (K × W) / (D × A × T)

        Dove:
        • K = costante (dipende dalle unità utilizzate)
        • W = perdita di peso (massa iniziale – massa finale)
        • D = densità del metallo
        • A = area superficiale esposta
        • T = tempo di esposizione

        Fattori ambientali (umidità, salinità, temperatura), tipo di metallo, geometria e stato della superficie influenzano profondamente la CR.

        Tipologie di corrosione in ambito nautico

        Corrosione Galvanica

        Si verifica quando due metalli diversi sono a contatto in presenza di un elettrolita. come descritto nel paragrafo dedicato, il metallo meno nobile (anodo) si corrode a favore di quello più nobile (catodo), secondo la differenza di potenziale sulla scala galvanica. Questo tipo di corrosione è comune su scafi in acciaio zincato, alluminio, impianti misti acciaio/alluminio e saldature improprie.

        Prevenzione:
        • Impiego di anodi sacrificali (Zn, Mg, Al)
        • Protezione catodica a corrente indotta (ICCP System), sistema descritto nell’immagine sotto.
        • Isolamento elettrico tra metalli differenti
        • Scelta accurata dei materiali secondo la scala galvanica

        Corrosione per Pitting

        Il Pitting è una particolare tipologia di corrosione, si manifesta in maniera localizzata e rappresenta una delle più infide e pericolose modalità, in quanto, genera micro-cavità profonde (pit). Si innesca quando il film protettivo è compromesso e l’ambiente è favorevole (presenza di cloruri, umidità stagnante o poco ricircolo di ossigeno). Tra i materiali più soggetti a questa tipologia trovoiamo l’acciaio inox e l’alluminio che ne sono particolarmente sensibili.

        La principale problematica rappresenta nella riduzione progressiva dello spessore e la generazione di aree di stress e di sforzo che possono compromettere l’area e generare delle aree di debolezza.

        Prevenzione:
        • Applicazione di rivestimenti anticorrosivi vernici con particolato anodico all’interno.
        • Pulizia frequente delle superfici.
        • Controllo di umidità e salinità.
        • Protezione anodica.

        Corrosione da deposito o “Poultice Corrosion”

        È causata dall’accumulo di polveri, sabbia, sali e materiali igroscopici che trattengono umidità sulla superficie metallica, innescando reazioni ossidative. Riguarda in particolare l’alluminio e le sue leghe.

        Prevenzione:
        • Evitare accumuli di detriti
        • Copertura delle strutture quando non in uso
        • Pulizia e asciugatura frequenti

        Corrosione Interna da ristagno di liquidi

        Un pericolo silenzioso: anche se una struttura è ben protetta esternamente, ristagni di acqua o liquidi corrosivi all’interno possono generare corrosione interna, inaccessibile all’occhio umano. Nelle sale macchine, ad esempio, condensa e residui di carburante o olio possono innescare processi corrosivi gravi.

        Prevenzione:
        • Ventilazione e drenaggio costanti
        • Ispezioni periodiche con tecniche non distruttive (VT, UT, MT)
        • Rivestimenti interni e trattamenti di passivazione

        Corrosione interstiziale o da mancanza di ossigeno

        La corrosione interstiziale è una forma localizzata di corrosione che si sviluppa in aree ristrette e poco aerate (interstizi), dove l’accesso dell’ossigeno è limitato.

        Questi interstizi possono essere fessure strette presenti tra due materiali, sotto guarnizioni, guaine, rivetti, saldature imperfette o incrostazioni.
        In queste zone, l’ambiente chimico cambia rapidamente: si verifica un accumulo di ioni cloruro e una
        diminuzione del pH, che interrompono il film passivante degli acciai inossidabili, rendendoli vulnerabili alla corrosione.
        Cause principali:

        • Presenza di sali disciolti (es. cloruri) in acqua di mare.
        • Fessure strette dove il ricambio dell’acqua è assente o minimo.
        • Differenza di aerazione tra l’interno della fessura e l’esterno.

        Materiali suscettibili:

        • Acciaio inox austenitico (es. AISI 304, 316), specialmente in ambienti marini.
        • Leghe leggere se mal protette o montate in modo non corretto.

        Prevenzione:

        • Evitare l’uso di accoppiamenti che creano fessure stagnanti.
        • Sigillare accuratamente guarnizioni e giunzioni.
        • Utilizzare materiali resistenti alla corrosione localizzata (es. acciai super-austenitici o leghe al titanio).
        • Applicare rivestimenti protettivi efficaci, es. vernici apposite.
        • Creare metodi che consentano il corretto drenaggio e/o asciugatura.

        La corrosione interstiziale è spesso difficile da rilevare visivamente e può compromettere in modo grave
        l’integrità strutturale dei componenti, per cui richiedere ispezioni periodiche mirate attraverso metodologie non distruttive durante le manutenzioni periodiche come l’utilizzo di liquidi penetranti, spessimetria e controlli visivi possono essere una soluzione utile per prevenire problematiche di questa tipologia.

        Se necessiti di un tecnico NDT preparato e sul pezzo chiamaci senza esitare , siamo qui per te!

        Tecniche di protezione dalla corrosione

        Come gia analizzato in precedenza la protezione catodica è la principale arma di difesa contro la corrosione ma esistono anche altre tecniche:

        Anodi sacrificali:

        Metalli con potenziale elettrochimico più basso (Zn, Mg, Al) vengono installati e “sacrificati” al posto della struttura. Necessitano di sostituzione periodica solitamente 1 volta all’anno, ma in ambienti marini molto ricchi di cloro e sali dove è molto presente la vegetazione la sostituzione può essere richiesta anche ad inizio e fine stagione estiva.

        Corrente indotta:

        Sistema attivo in cui una corrente continua è applicata per polarizzare la superficie metallica verso il potenziale catodico. Usata in impianti industriali, serbatoi e navi commerciali. Questa tecnica generando delle correnti proprie umpedisce che le correnti parassite attecchiscano sul metallo riducendo notevolmente l’influenza del processo.

        Disconnessione dal circuito AC di banchina:

        Ebbene si, la corrente in banchina è il principale nemico della tua barca, poichè essendo un circuito elettromagnetico genera un campo elettromagnetico nell’acqua, ed essendo in prossimità di altrettante imbarcazioni connesse alla correte AC, la tua imbarcazioni se non disconnessa dal circuito di banchina e se non protetta adeguatamente potrebbe diventare l’anodo delle barche circostanti, in quanto, essendo tutte all’interno dello stesso liquido se si è attaccati in banchina, questo chiude il circuito anche se non in diretto contatto e avviando l’elettrolisi.

        Quindi, stai attaccato in banchina solo il tempo necessario per ricaricarti le batterie o per fare operazioni di bordo, altrimenti velocizzi il deterioramento dei tuoi anodi e poi l’anodo diventi tu!

        Rivestimenti protettivi

        Altro metodo di protezione è l’applicazione di vernici protettive sulla superficie da proteggere:

        • Zincatura a caldo: immersione in bagno di zinco fuso
        • Elettroplaccatura: deposito elettrolitico di nickel, cromo, stagno
        • Placcatura meccanica o chimica (Electroless): adatta per geometrie complesse
        • Verniciatura e powder coating: isolamento del metallo dall’ambiente

        Caso US Navy

        Una scelta particolare per difendere le navi dalla corrosione è la scelta delle navi americane militari, in particolare alcune unità della US Navy, di non applicare periodicamente vernici protettive in aree specifiche dello scafo e di affidarsi alla formazione di uno strato di ossido (ruggine superficiale) che viene poi rimossa ciclicamente e meccaniamente, questa è una strategia deliberata, ma va compresa nel contesto di operazioni militari, manutenzione intensiva e controllo dei costi ciclo-vita.

        quali sono i vantaggi? e gli svantaggi?

        Semplicità logistica e manutentiva

        • Eliminare le vernici significa evitare i problemi legati alla loro applicazione, manutenzione, rilascio di VOC (composti organici volatili) e smaltimento. Il trattamento può essere standardizzato: sabbiatura o idrogetto ad alta pressione annuale, seguito da ispezione e ripristino.
        • Controllo diretto dello stato del metallo, l’assenza di rivestimenti rende più facile rilevare cricche, corrosione sottostante o altri difetti.
        • Nessuna vernice significa nessun rischio di blistering.
        • Gestione della corrosione più predittiva, la corrosione viene “accolta” entro certi limiti e poi rimossa prima che diventi strutturalmente critica.
        • Riduzione del peso e complessità, specialmente su strutture come le sovrastrutture delle navi stealth (classe Zumwalt), ridurre vernici e primer consente di alleggerire e minimizzare la visibilità radar.

        Svantaggi e rischi

        • Corrosione più veloce senza barriera protettiva, senza primer o vernici, il metallo è esposto e reagisce immediatamente con l’ambiente marino, portando a formazione rapida di ruggine.
        • Richiede manutenzione frequente e pianificata, l’efficacia di questa strategia dipende da un ciclo di manutenzione rigorosamente rispettato. Se trascurato, porta a perdite di spessore e danni critici.
        • Impatto ambientale, la rimozione ciclica dell’ossido richiede acqua ad alta pressione o sabbiatura, con rischio di contaminazione marina e produzione di fanghi metallici da gestire.
        • Non è adatta a tutte le tipologie di nave, per yacht, navi da carico, traghetti o imbarcazioni commerciali che non sono soggetti a cicli di manutenzione così serrati, sarebbe impraticabile o troppo rischiosa.

        Inibitori chimici

        Agenti chimici in grado di adsorbirsi sulla superficie metallica e interrompere le reazioni di ossidazione. Utilizzati in circuiti chiusi e in ambienti ad alta corrosività.

        Caso studio reale: corrosione galvanica su struttura saldata

        Durante un’ispezione tecnica in un magazzino del Sud Italia, è stata analizzata una rampa di carico visibilmente corrosa. Inizialmente si è ipotizzata una struttura mista acciaio/alluminio, a causa della colorazione argentata e della presenza di corrosione bianca (presunta poultice). Tuttavia, un semplice test con calamita ha rivelato che la barra era in acciaio zincato.

        Un’analisi più approfondita ha mostrato che la saldatura aveva causato la vaporizzazione dello strato di zinco (temperatura di ebollizione 907 °C), generando una discontinuità galvanica tra acciaio nudo e acciaio zincato. Il risultato è stato l’innesco di una corrosione galvanica localizzata, particolarmente evidente attorno alla zona saldata.

        Nel tempo, si è osservata la perdita di materiale e l’apparizione di crepe nella zona soggetta a carico.

        La struttura non era più sicura per l’uso operativo.

        La corrosione come causa di cedimenti strutturali

        Una struttura corrosa:
        • Perde resistenza meccanica
        • Diminuisce la resilienza alla fatica
        • Sviluppa cricche e fratture
        • Può collassare sotto carico improvviso

        Nel caso della rampa, un carico operativo (come un camion) avrebbe potuto provocare un cedimento strutturale potenzialmente pericoloso.

        Tecniche di ispezione e manutenzione

        Le ispezioni periodiche, anche con tecniche non distruttive (NDT), sono fondamentali per monitorare l’integrità strutturale delle imbarcazioni e prevenire fenomeni corrosivi non visibili a occhio nudo.

        Tecniche di controllo standard

        • VT (Visual Testing): ispezione visiva diretta delle superfici, saldature, cricche, ossidazioni
        • UT (Ultrasuoni): metodo volumetrico per la misurazione dello spessore residuo del metallo
        • PT/MT (Penetrant Testing / Magnetic Testing): rilevamento di discontinuità superficiali
        • Controllo spessore rivestimenti protettivi con strumenti a correnti parassite o induzione magnetica

        tutte queste tecniche sono utilizzate dal ns studio e i ns operatori sono tutti certificati secondo la norma ISO 9712, chiamaci.

        Come si verifica l’efficacia della protezione catodica? attraverso l’utilizzo della sonda Ag/AgCl

        Un metodo altamente specialistico per la valutazione dell’efficacia della protezione catodica su scafi in acciaio o alluminio marino è l’utilizzo di una sonda di riferimento Argento/Cloruro d’Argento (Ag/AgCl).

        Come funziona:

        La sonda Ag/AgCl misura il potenziale elettrico della superficie metallica immersa confrontandolo con un elettrodo di riferimento stabile. Questa misura consente di determinare se la protezione catodica (sia a corrente indotta che a anodi sacrificali) sta funzionando correttamente.

        Intervallo di riferimento (in acqua di mare):
        • Acciaio ben protetto: potenziale ≤ –850 mV rispetto alla sonda Ag/AgCl
        • Alluminio ben protetto: potenziale compreso tra –950 mV e –1050 mV
        • Potenziale troppo negativo: rischio di sovraprotezione e idrogeno che induce cricche (soprattutto per l’alluminio)
        • Potenziale troppo positivo: rischio di corrosione attiva in corso

        come si usa:
        • La sonda viene immersa in acqua vicino alla superficie metallica
        • Il multimetro (o datalogger) registra la tensione tra il metallo e l’elettrodo
        • Le letture vengono confrontate con le soglie ottimali di protezione
        • Può essere usata anche durante le immersioni subacquee per controlli in loco

        Vantaggi:
        • Metodo non distruttivo
        • Utilizzabile in mare, in darsena o in bacino di carenaggio
        • Essenziale per la validazione dei sistemi di protezione catodica su navi, yacht, piattaforme offshore e serbatoi sommersi

        Conclusioni: prevenzione e cultura tecnica

        La corrosione è un fenomeno naturale ma prevedibile. Richiede competenza, osservazione, manutenzione preventiva e una profonda conoscenza dei materiali.

        Le barche moderne integrano acciai speciali, leghe leggere e tecnologie avanzate di saldatura. Ma senza una corretta protezione e manutenzione anche il metallo più nobile potrebbe intaccarsi con il tempo.

        Di seguito potresti trovare un esempio utile in vesione checklist che potrebbe aiutarti a schematizzare i compiti nel tempo.

        Checklist tecnica corrosione:
        • Controllo compatibilità galvanica
        • Ispezione zone nascoste e cavità e rimozione acqua o depositi
        • Pulizia regolare da polveri e sali principalmente in aree di accumulo
        • Sostituzione anodi sacrificali possibilmente almeno prima del ritorno del caldo
        • Verifica saldature critiche, attraverso un tecnico NDT.
        • Verifica del corretto spessore protettivo, attraverso un tecnico NDT.

        Super Yacht Surveyor – Red Ensign Code (REC LY4): la normativa inglese per yacht oltre i 24 metri spiegata da un perito nautico

        Super yacht  REC LY4

        Super yacht Surveyor – Red Ensign Code (REC LY4): la normativa inglese per yacht oltre i 24 metri spiegata da un marine surveyor

        Ti sei mai chiesto cosa significa davvero navigare sotto bandiera UK Red Ensign? O quali regole deve rispettare uno yacht di lusso sopra i 24 metri per poter fare charter in tutto il mondo? Se lavori nel settore nautico, soprattutto su grandi imbarcazioni, conoscere il Red Ensign Code (REC) non è solo utile: è fondamentale.

        In questo articolo voglio spiegarti in modo chiaro e pratico cos’è il Red Ensign Code LY4 (Large yacht), perché è così importante e cosa devi sapere come perito nautico o come armatore per gestire al meglio una barca certificata sotto questa bandiera.

        Perché il Red Ensign Code LY4 è nato e cosa cambia per gli armatori.

        Fino a qualche decennio fa, i grandi yacht da charter spesso navigavano seguendo regole non uniformi o troppo rigide, prese in prestito dalle normative sulle navi commerciali. Questo generava confusione e costi elevati.

        Il Red Ensign Group , formato da: Regno Unito, Isole Cayman, Gibilterra, Bermuda e altri territori facenti parte del Commonwelth, ha quindi deciso di creare un codice unico e specifico per gli yacht di grandi dimensioni, che garantisse sicurezza elevata ma anche flessibilità.

        Il Red Ensign Code (in allegato quello delle Cayman Island) è oggi lo standard riconosciuto a livello mondiale per yacht sopra i 24 metri, soprattutto quelli usati commercialmente per charter con massimo 12 passeggeri.?

        Come funziona il Red Ensign Code LY4?

        Il codice si divide in 2 parti:

        • A) dedicata agli yacht commerciali, cioè quelli che vengono noleggiati o messi a disposizione di terzi.
        • B) per yacht privati, che vogliono mantenere elevati standard di sicurezza e gestione, ma senza l’obbligo di rispettare tutte le norme commerciali.

        Se stai lavorando su una barca per charter, devi focalizzarti sulla Parte A. Questo è essenziale per evitare sanzioni o problemi assicurativi.

        Gli 8 controlli chiave che faccio come Super Yacht Surveyor sul Red Ensign Code LY4.

        super yacht surveyor regulation

        Quando si ispeziona uno yacht certificato REC LY4, bisogna ispezionare con notevole attenzione alcuni aspetti avvolte similari a barce di metratura inveriore ma per lo più specifici come i sistemi di sicurezza o similari:

        • Struttura e stabilità: lo scafo deve rispettare parametri precisi, garantendo sicurezza anche in condizioni avverse.
        • Compartimentazioni stagno: ogni area della nave al di sotto della linea di galleggiamento deve potenzialmente essere stagna impedendo in caso di emergenza di riempire più compartimenti e affondare l’imbarcazione, proprio per questo si utilizzano sistemi di valvole ad intercetto a monte e a valle della paratia per poter sigillare lo scompartimento in caso di allagamento, lo stesso vale per sistemi di aria condizionata , cablaggi, e tubazioni.
        • Impianti antincendio: sia fissi (CO2, gas inerte, schiuma, acqua) che portatili, devono essere conformi e funzionanti, oltre che dedicati alla tipologia di intervento richiesto, è possibile simulare il funzionamento dell’impianto antincendio con dei sistemi di controllo studiati dal produttore da monitorare periodicamente, previa evacuazione dei compartimenti da testare per sicurezza.
        • Sistemi di propulsione: verifica visiva di difformità con supporto di meccanico autorizzato, casa produttrice.
        • Sistemi elettrici e protezione: controlli su batterie, cablaggi, messa a terra per prevenire cortocircuiti o incendi, attraverso strumenti appositi.
        • Dotazioni di salvataggio: zattere, giubbotti, segnali devono essere in perfetto ordine e dimensionati per il numero di persone a bordo.
        • Gestione ambientale: smaltimento di acque nere e rifiuti deve rispettare le regole più recenti (soprattutto con l’arrivo del LY4).
        • Comfort e sicurezza equipaggio: spazio, accesso alle vie di fuga, condizioni di lavoro conformi.
        • Documentazione tecnica: certificati aggiornati, piani di emergenza, registri di manutenzione devono essere sempre a bordo e completi.

        Le novità più importanti del LY4, la versione 2024 del codice

        Nel 2024 il Red Ensign Code ha aggiornato la versione precedente (LY3) introducendo:

        • Maggior attenzione all’impatto ambientale, con regole più stringenti su scarichi e emissioni.
        • Possibilità e requisiti per l’uso di tecnologie ibride o elettriche, che ormai stanno prendendo piede su molte nuove costruzioni.
        • Prima introduzione di norme per la cybersecurity a bordo, fondamentale con l’aumento dei sistemi digitali.
        • Revisione completa degli impianti elettrici e di antincendio per renderli più sicuri e moderni.
        • Uniformità nei requisiti per tutti i paesi del Red Ensign Group, che facilita la gestione internazionale.

        Cosa fare se devi preparare uno yacht al Red Ensign Code

        Se sei un armatore o lavori in cantiere e sceglie di fare riferiemto alla bandiera UK REC LY4, ecco qualche consiglio pratico:

        • Integra i requisiti REC LY4 già in fase progettuale.
        • scegli accuratamente l’ente certificatore che dovrà seguirti e supportarti: come Lloyd’s Register per avere supporto tecnico e certificazioni.
        • Aggiorna tutta la documentazione e tieni un registro di manutenzione puntuale.
        • Forma equipaggio e personale sulle procedure di sicurezza e gestione emergenze previste dal codice.
        • Verifica periodicamente impianti antincendio, sistemi elettrici e dotazioni di salvataggio con un surveyor qualificato.

        Perché scegliere la bandiera Red Ensign?

        È riconosciuta ovunque, con procedure burocratiche efficienti.

        Offre standard di sicurezza elevati ma calibrati sul mondo dello yachting.

        Facilita l’accesso ai porti internazionali e la stipula di polizze assicurative.

        Permette di operare con certezza legale e tecnica, anche in crociere commerciali.

        Conclusioni: il Red Ensign Code non è solo un obbligo, è un valore aggiunto

        Conoscere e applicare correttamente il Red Ensign Code significa assicurarsi che uno yacht di grandi dimensioni sia sicuro, moderno e conforme alle normative internazionali.

        Se sei un armatore che sta pensando di avere un supporto tecnico per non sottovalutare questo codice, o vuoi una consulenza personalizzata e/o approfondire qualche aspetto tecnico del Red Ensign Code, contattami pure. Sono qui per aiutarti a orientarti in questo mondo complesso ma affascinante.

        osmosi a scafo

        Osmosi barca – Tutto quello che devi sapere sull’OSMOSI nelle barche in vetroresina

        Osmosi barca – Tutto quello che devi sapere sull’OSMOSI nelle barche in vetroresina

        Introduzione al fenomeno dell’osmosi

        Per una qualsiasi persona che almeno una volta nella vita abbia mostrato interesse al mondo della nautica si è prima o poi trovato davanti una parola, “l’osmosi“; cos’è questa osmosi e per quale motivo c’entra con il mondo della nautica? Signore e signori purtroppo non si finisce mai di imparare e la chimica come la fisica sono ovunque e sono la base del mondo che ci circonda, e la nautica non fa eccezione.

        Detto con parole semplici, l’osmosi è un processo chimico-fisico poichè ha caratteristiche sia chimiche che fisiche ed avviene principalmente in ambiente acquoso e permette il passaggio attraverso una superfice semipermeabile dell’acqua per via di una differenza di densità, questa differenza di densità, aziona il processo osmotico, ossia il passaggio dell’acqua da un lato ad un altro per cercare di equilibrare la differenza in termini di densità.

        Cos’è l’osmosi, il processo e perchè si generano le bolle osmotiche nella vetroresina?

        miscelazione della resina

        Come spiegato in precedenza l’osmosi è un processo chimico-fisico che avviene principalmente in ambiente acquoso e sfrutta la differenza in termini di densità per permette il passaggio attraverso una superfice semipermeabile dell’acqua.

        Nel mondo della nautica, la superfice semipermeabile è rappresentata dalle resine termoindurenti, queste resine per quanto possano essere fatte a regola d’arte e miscelate con il catalizzatore in maniera perfetta, se guardate al microscopio presentano delle porosità e queste, mediante la differenza di densità vengono riempite attraverso il processo omotico, ossia azionando il passaggio dell’acqua da un lato ad un altro per cercare di equilibrare la differenza in termini di densità, quindi banalmente la proprietà di assorbire l’acqua da parte della vetroresina, o per meglio dire, l’acqua che si vuole far assorbire a forza dalla vetroresina.

        Questo avviene, poichè, l’acqua ha la tendenza a riempire le aree con una differenza di densità infiltrandosi all’interno delle porosità intrinseche alla vetroresina ed è aiutato da un altro processo chimico detto idrolisi (argomento che esaminiamo nel dettaglio qui), il quale permette all’acqua di scindere i legami chimici all’interno della resina termoindurente e generando nuove aree in cui l’acqua può infiltrarsi e continuare il suo processo e nello stesso tempo danneggiarlo a livello microscopico.

        Va da sè, che questo processo, avvenendo a livello microscopico ha una lunga durata nel tempo ed è influenzato dalla tipologia di materiali e dalle tecniche utilizzate che possono allungare o ridurre i tempi di assorbimento dell’acqua e di conseguenza l’invecchiamento del materiale composito.

        Perchè l’osmosi è un problema?

        osmosi a scafo

        L’osmosi può essere considerato come una malattia della resina, in sè non risulta essere un problema se non a lungo termine, nell’ordine delle decine di anni, in quanto, l’ingrandimento delle bolle osmotiche ed in concomitanza con il processo di idrolisi che invecchia la resina fa perdere le sue proprietà strutturali del materiale.

        Ma quindi quando si crea l’osmosi e diventa un problema?

        L’osmosi si genera quando nelle prime fasi di fabricazione dell’imbarcazione, durante il processo di preparazione della miscela di resina termoindurente e catalizzatore questo non viene fatto seguendo perfettamente le proporzioni i modi ed i tempi esplicitati dal produttore, generando dei grumi di catalizzatore non reagito ed intrappolato all’interno della resina indurita.

        Questa presenza di grumi di catalizzatore che non hanno reagito durante la fase di miscelazione della resina termoindurente può essere descritto come una malattia della barca, la quale assorbendo acqua per osmosi nel momento in cui entra in contatto con il grumo di catalizzatore e lo riempie per differenza di densità.

        A seguito della reazione tra acqua e catalizzatore il grumo aumenta di volume spaccando l’area circostante, solitamente in senso orizzontale seguendo il verso della fibra di vetro e sviluppandosi in termini di volume fino al totale consumo del catalizzatore.

        Perchè è pericolosa l’osmosi?

        La bolla osmotica può interessare sia un area limitata e quindi rimanere localizzata, che essere diffusa ed affliggere un area più estesa, poichè, se in presenza di tante bolle (o “blister osmotici”) molto vicine le une alle altre possono essere rappresentate come un unico grande difetto non permettendo più allo scafo di supportare determinati stress di carico riducendo lo spessore di vetroresina su cui scarica gli sforzi la barca.

        Va da sè che il problema non è solo la creazione di una bolla ma anche di un distaccamento interlaminare tra i vari livelli di vetroresina, il che comporta una grave perdita delle caratteristiche strutturali non potendo più affrontare determinate condizioni meteo aumentando il rischio di affondamento.

        L’individuazione delle bolle osmotiche rappresenta un problema di sicurezza vitale per una barca e per il suo proprietario e rappresenta oltre ad una perdita in termini di sicurezza anche ad una perdita di valore della stessa in quanto da considerarsi come una barca malata e da riparare.

        I falsi miti dietro l’osmosi e dell’igrometro cerca osmosi

        Essendo l’osmosi un argomento caldo nel mondo della nautica, ha fatto in modo che si sviluppassero tutta una serie di teorie e falsi miti che vanno dalla cura, a come individuarlo con la creazione di altrettanti personaggi cercatori di osmosi tipo Ghostbuster, generando un sottobosco di informazioni forvianti, che non risultano avere un reale fondamento ma per lo più sono legate a doppiofilo all’osmosi generando confusione.

        Tra le teorie antiosmosi che si leggono dal web una di queste è l’applicazione di gelcoat, questo componente è di base utilizzato per la rifinitura delle imbarcazione ed è applicata nella prima fase di preparazione dell’invaso femmina, poichè viene utilizzato anche per evitare l’icollaggio della resina all’invaso, permettendo che questo si stacchi con facilità al termine della lavorazione dello scafo.

        Quindi per quale motivo viene frainteso che il gelcoat serva per proteggerlo dall’osmosi?

        E’ plausibile che questo accada poichè il gelcoat è sì, composto a base resina poliestere o epossidica, ma questo non implica che il gelcoat non essendo composto di sola resina, acquisisca per intero le caratteristiche di impermeabilità della resina con cui è misceato, quindi no, il gelcoat non protegge dall’osmosi.

        In realtà non si conosce il reale motivo per cui si suppone che aggiungendo più strati di gelcoat o più strati di antivegetativa questo protegga la barca dal processo di osmosi, ma in realtà è l’inverso, in quanto, proprio la capacità assorbente della antivegetativa e dello stesso gelcoat, impedisce alla vetroresina di asciugarsi nel momento in cui la barca è stata alata in cantiere, creando un ambiente umido che non rallenta il processo.

        Questo avviene, poichè, avendo l’antivegetativa o il gelcoat maggiori capacità assorbenti, rilasciano con più difficoltà l’acqua, impedendone la corretta asciugatura ed intrappolandola alimentando la possibilità di nuova osmosi e nuova idrolisi.

        E’ plausibile che questa intuizione venga dal fatto che più strati si applichino più sia difficile che l’acqua venga assorbita, ma questa teoria non ha alcun fondamento, anzi è plausibile che la presenza di gelcoat sopra gli ultimi strati di vetroresina sia controproducente rispetto alla sua totale assenza.

        Perchè l’igrometro non trova l’osmosi?

        igrometro per lettura umidità scafo

        La funzione dell’igrometro è quella di distinguere la percentuale di umidità all’interno di un manufatto, sia esso di vetroresina, legno o cemento, senza che il materiale analizzato venga danneggiato per effettuare analisi sui campioni.

        Questo strumento attraverso l’utilizzo della radiofrequenza o della conducibilità elettrica del materiale permette di raccogliere dati sull’umidità, senza danneggiarlo, consentendolo di rientrare di diritto nella categoria delle prove non distruttive, ossia in inglese NDT “non distructive testing”.

        Come detto in precedenza, l’osmosi è la proprietà che permette all’acqua di farsi assorbire dalla vetroresina e la bolla osmotica è solo una conseguenza dell’assorbimento dell’acqua che reagisce con il grumo di catalizzatore che non ha correttamente reagito durante la miscelazione della resina termoindurente in fase di costruzione.

        Va detto che il risultato della reazione tra catalizzatore e acqua genera un acido con PH4 (circa) con il forte odore di aceto.

        La presenza di questo acido e della sua eventuale bolla non visibile, non viene rivelata dall’igrometro, in quanto lo strumento distingue esclusivamente la quantità di umidità all’interno del materiale composito, non permettendo di riconoscere dove ci sia o no una bolla osmotica.

        E’ plausibile che a barca completamente asciutta con meno del 50% di umidità, se applicato lo strumento in corrispondenza della bolla, questa risulterà uniforme allo scafo, non permettendo di distinguere una variazione tangibile, in quanto, la percentuale di umidità all’interno della bolla risulterà omogenea allo scafo.

        Quindi sempligicando, sempre per effetto osmotico, le parti di acqua contenute nella bolla di osmosi cercheranno di livellare la quantità di liquido al di fuori di essa, prosciugando il contenuto della bolla stessa e lasciando un vuoto al suo interno.

        Esiste uno strumento capace di riconoscere le bolle osmotiche?

        Gli unici strumenti capaci di distinguere una variazione nel materiale sono presumibilmente 3:

        • L’occhio umano, preferibilmente di un professionista esperto che conosce le tecniche per individuarlo.
        • gli ultrasuoni possono sì distinguere il difetto in sè ma spesso la grandezza essendo inferiore al diametro della sonda , questa viene facilmente confusa con una porosità intrinseca del composito generando una grossa difficoltà nella distinzione nel difetto e l’interpretazione dell’echo, risultando poco affidabile
        • un altra tecnologia in fase di sviluppo e non ancora largamente utilizzata è la shearografia (argomento non ancora approfondito in quanto una nuova tecnologia) che sollecitando il materiale attraverso calore e vibrazioni promette di distinguere difetti all’interno dei materiali compositi.

        Va comunque detto che l’utilizzo di queste inadgini strumentali risultano particolarmente onerose e non sempre possono rappresentare un buon investimento, rispetto all’ausilio di un perito nautico specializzato decisamente meno oneroso e altrettanto affidabile.

        L’osmosi affligge tutte le resine?

        La tecnologia come anche un miglior controllo durante le fasi di produzione si è evoluto nel tempo, questo ha portato uno sviluppo delle tecnologie dietro le resine termoindurenti che sono partite dalle resine poliestere ortoftaliche , passando per le resine isoftaliche e vinilestere fino ad arrivare alle resine epossidiche, esaminiamo nel dettaglio le differenze qui.

        Chiaramente la diminuzione dell’assorbimento osmotico e dell’invecchiamento del materiale attraverso l’idrolisi è stato drastico, sia nel passaggio tra resine ortoftaliche ed isoftaliche, che ancor di più con l’avvento delle resine vinilestere ed epossidiche, riducendo al minimo la porosità, come anche l’utilizzo dell’intrusione sottovuoto della resina in fase di costruzione, che ha ridotto al minimo le imperfezioni.

        Infatti è sempre più raro riscontrare questo tipo di difetti su barche costruite con questo metodo, ma sarà solo il tempo a confermarlo, in quanto il processo è molto lento e si aggira sull’ordine dei 15-20anni.

        Come individuare l’osmosi?

        Ad oggi, l’unico metodo valido per identificare l’osmosi è un ispezione visiva dello scafo, questo difetto si manifesta inizialmente attraverso delle bollicine o differenze di colorazione/ombreggiature dell’antivegetativa che rappresentano un indicazione da dover tener presente.

        La sola indagine visiva non permette di stabilire la tipologia di difetto, poichè come detto inizialmente, anche il gelcoat ha parti di resina al suo interno che deve catalizzare per solidificarsi, e molto spesso la sua miscelazione non essendo strutturale viene eseguita con un criterio meno rigido rispetto alla vetroresina, motivo per cui le bolle di osmosi più frequenti sono rappresentate da osmosi superficiale tra lo strato di gelcoat e lo strato esterno di vetroresina.

        Ma come si ha la certezza che quella sia una bolla di osmosi interlaminare?

        L’unico metodo per stabilire che la bolla di osmosi sia effettivamente una bolla interlaminare è rompendola attraverso un puntello e scavando per capire quanti e se coinvolge gli strati di vetroresina.

        A seguito della rottura della bolla questa appare con una colorazione leggermente ambrata e dal chiaro odore di aceto, un ulteriore conferma è l’utilizzo di un tester del PH come la cartina tornasole, che attraverso il risultato da PH5 a 3 confermermerà la presenza di una bolla osmotica.

        A chi rivolgersi per individuare le bolle osmotiche

        perito nautico intento a cercare bolle di osmosi

        Individuare le bolle osmotiche non è mai banale e può aiutare vedere la barca mentre è ancora bagnata a seguito dell’alaggio, o vederla controluce, ad ogni modo un professionista esperto può utilizzare diverse metodologie per distinguerla con efficacia.

        Come proteggersi dall’osmosi?

        Partiamo dal presupposto che una barca con l’osmosi o ci nasce o non ci nasce, quindi a meno che non siano passati 20 anni e l’osmosi non sia già uscita, la prevenzione è obbligatoria.

        L’unico modo per proteggere una barca dall’insorgere di bolle osmotiche è effettuare un trattamento antiosmosi ossia l’applicazione di resina epossidica a scafo, per effettuare questa tipologia di trattamento la barca andrà portata a zero rimuovendo gli strati di antivegetativa e gelcoat se necessario.

        A scafo nudo la barca andrà lasciata asciugare fino al raggiungimento di un livello minimo di umidità, questo dipenderà dal grado di invecchiamento del materiale composito, a seguito dell’asciugatura si dovranno applicare più strati di resina epossidica i quali creeranno un rivestimento protettivo con caratteristiche impermeabili nettamente superiori a qualsiasi tipo di resina termoindurente, rallentando il processo osmotico e fermando l’invecchiamento del materiale.

        Va detto che in generale l’applicazione di un trattamento antiosmosi in fase precauzionale, viene spesso applicato sopra lo strato di gelcoat, mentre solo su barche che hanno subito la sabbiatura viene applicato direttamente sulla vetroresina.

        Va da sè che come tutti i trattamenti questo sarà temporaneo, in quanto con il tempo il trattamento potrebbe perdere la su efficacia, pertanto si richiede una verifica delle condizioni con cadenza quinquennale, una buona idea potrebbe essere in occasione della rimozione completa dell’antivegetativa portando lo scafo a zero e non la classica discatura.

        Come va trattato lo scafo in caso di presenza di bolle osmotiche?

        La bolla di osmosi è il risultato finale di un “non” perfetto processo di miscelazione dei due componenti, resina e catalizzatore, che a seguito dell’assorbimento dell’acqua da parte del materiale composito e dell’incontro dell’acqua con il grumo di catalizzatore, questo attraverso il processo osmotico genera la bolla osmotica.

        Possono esistere più scenari su cui operare in presenza di una bolla osmotica:

        • Nel caso in cui la bolla sia localizzata e non diffusa su tutto lo scafo, questa andrà rotta e attraverso una levigatrice si dovranno rimuovere tutti gli strati di resina coinvolti dalla bolla, arrivando fin dove non si nota più un distaccamento della fibra, dopo di che, si andranno ad applicare nuovi strati di fibra di vetro fino a ricostruire lo spessore originale,applicare nuova resina e poi rifinire.
        • Nel caso in cui le bolle di osmosi siano diffuse su aree maggiori o su tutto lo scafo, andrà presa in considerazione la sabbiatura dello scafo, questa tecnica pur essendo più dispendiosa rispetto alla discatura localizzata, quando si tratta di aree molto estese, potrebbe permettere l’individuazione con più facilità di tutte le aree coinvolte e porterà alla luce tutte le bolle osmotiche anche quelle non visibili, logicamente a seguito della sabbiatura la quantità di fibra di vetro da utilizzare sarà proprozionale alla superfice e allo spessore in cui le bolle erano localizzate.

        Perchè alcune aree subiscono l’osmosi ed altre no?

        Bisogna considerare che la barca è per lo più un manufatto artigianale e immaginare a quanti parametri questa è sogetta durante il processo produttivo e a quanti di questi possono variare, come:

        • la temperatura ambientale
        • I tempi di miscelazione
        • Le proprzioni
        • I prodotti utilizzati e da come era conservati
        • l’operatore o più operatori coinvolti nel processo di miscelazione e laminazione.

        tutti questi parametri possono generare la possibilità che si creino i grumi o per dirla peggio “la malattia” e solo il tempo e l’invecchiamento del materiale possono far sviluppare.

        Questa tipologia di intervento a seguito delle alte temperature raggiunte durante la fase di indurimento è sconsigliato effettuarle durante la stagione estiva, e tra asciugatura, preparazione e lavorazione effettiva, sempre considerando le disponibilità dell’resinatore e del cantiere potrebbero durare oltre il mese di lavoro.

        Conclusioni

        L’individuazione ed il trattamento delle bolle osmotiche è di fondamentale importanza, poichè la loro presenza potrebbe inficiare strutturalmente lo scafo e rivolgersi ad un perito esperto potrebbe aiutarvi nell’individuazione e nel valutare la gravità del fenomeno, ho scritto un articolo su come scegliere il perito nautico qui.

        Chiaramente nel momento in cui si presentasse sulla propria imbarcazione o sulla futura questa tipologia di problematica , questo non vuol dire che la barca non sia sicura o da buttare e come tutte le cose su una barca possono essere riparate, delle volte anche migliorandola rispetto a come era in origine.

        In fase di preventivo effettuare più richieste e chiedere opinioni ad altri proprietari che hanno dovuto affrontare la medesima problematica per individuare il resinatore migliore per le vostre esigenze, anche farvi consigliare dal vostro perito di fiducia, ossia io :), potrebbe proporvi validi resinatori per aiutarvi a risolvere il vostro problema.

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        La barca muovendosi su un mezzo liquido quale l’acqua ha da sempre dovuto affrontare la problematica principale di come evitare che lo stesso mezzo su cui si muove cerchi in tutti i modi di farla affondare, e pertanto l’impermeabilizzazione della barca inizialmente in legno attraverso il Calafataggio prima, e successivamente la resinatura poi, ha da sempre costituito la principale preoccupazione o sfida da affrontare di un costruttore/manutentore di un imbarcazione.

        Ma persisteva sempre un problema per quanto il calafataggio fosse fatto a regola d’arte, ossia l’assorbimento dell’acqua da parte del legno.

        La proprietà di assorbire l’acqua da parte del legno è un fenomeno conosciutissimo in quanto il legno è da sempre utilizzato bagnato proprio per essere modellato aumentando le sue proprietà elastiche.

        Nelle prime fasi di una costruzione, il legno in questo modo viene modellato seguendo il profilo che si desidera, fissato per dargli il movimento che si desidera e poi lasciato asciugare, per permettere al legno di memorizzare il profilo desiderato.

        Quindi una cosa è l’assorbimento in fase di costruzione, un altra è postuma, poichè il legno negli anni a seguito del costante assorbimento di acqua avrebbe potuto deteriorarsi e/o perdere le sue caratteristiche di rigidità strutturale, avendo come unica soluzione la rimozione della doga o delle doghe deteriorate, obligando il proprietario ad un periodico refitting economicamente poco conveniente.

        Quello dell’assorbimento costituiva da sempre un problema insormontabile. Per quanto lo si volesse proteggere con peci e pitture specifiche, quello dell’assorbimento risultava essere una preoccupazione costante fino alla creazione delle plastiche termoindurenti, che avendo proprietà basse di assorbimento, da prima venivano usate come stucco protettivo sugli scafi in legno per proteggerlo diminuendo l’assorbimento dell’acqua, per poi con lo sviluppo dei materiali compositi, essere del tutto soppiantate nel mercato delle barche, conforntandosi esclusivemente con materiali metallici e alluminio, per poi spazzare via dal mercato anche queste, data la sua economicità e velocità di costruzione.

        Le problematiche dietro le resine termoindurenti

        La nascità e lo sviluppo di un nuovo materiale, porta con sè ulteriori sfide da poter conoscere e combattere, in quanto con il passare degli anni era stato notato che anche le plastiche termo-indurenti assorbivano acqua provocando la diminuzione prestazionale di alcune delle caratteristiche in termini di:

        • Rigidità,
        • Stress di carico,
        • Torsione
        • Elasticità
        • Aumento della duttilità.

        Queste variazioni nelle caratteristiche dei materiali compositi a seguito dell’assorbimento, come nel caso della vetroresina, genera problematiche interne al materiale che potrebbero con il tempo indebbolirlo, semplicemente ed in maniera anche alquanto intuitiva poichè una vetroresina asciutta è più solida di una bagnata e riesce a supportare sforzi molto superiori come poter resistere a condizioni marine avverse senza correre il rischio di deformarsi.

        La resina utilizzata come matrice all’interno della vetroresina prima dell’applicazione risulta allo stato liquido, e solo dopo l’applicazione attreaverso una miscelazione di un catalizzatore che cambia la struttura molecolare polimerizzando e generando calore nel processo, solidifica.

        Un esempio di catalizzatore è il perossido di metil etilchetone questo andrà applicato in quantità specifiche secondo disposizioni del fornitore.

        Nel momento in cui il catalizzatore non si è del tutto miscelato in maniera omogenea e si verifica l’assorbimento di acqua all’interno della resina a seguito della differenza di densità tra acqua e catalizzatore si genera un processo osmotico che aumenta di volume generando un distaccamento tra gli strati di vetroresina generando per l’appunto una bolla osmotica che con il tempo potrebbe generare un distaccamento degli strati del composito.

        Una chiara indicazione della formazione delle sopracitate bolle osmotiche è che se rotte attraverso un puntello, provocavano la fuoriuscita di un liquido acido dal chiaro odore che richiama l’aceto e confermabile attraverso l’utilizzo di una cartina tornasole che mostrerebbe un PH da 5 ad inferiore.

        perchè la resina assorbe e come hanno affrontato il problema dell’assorbimento?

        Sia il fenomeno di assorbimento, sia il fenomeno di desorbimento di acqua da parte delle resine termoindurenti e come tali fenomeni alterino le proprietà fisiche, chimiche e meccaniche dei suddetti materiali durante la loro vita utile sono stati a lungo affrontati e classificati con il termine invecchiamento.

        In generale, da un punto di vista fisico, qualunque materiale analizzato, che sia composito o sola resina, durante il processo di assorbimento e/o desorbimento, subisce una variazione della propria massa, si deforma e si verifica il fenomeno noto con il nome di “hygroscopic swelling”.

        Da un punto di vista chimico, l’hygroscopic swelling avviene attraverso il processo chiamato idrolisi, ossia una reazione chimica di scissione dove l’acqua rompe i legami chimici del polimero all’interno della resina e si lega a loro; in particolare, durante l’assorbimento, l’acqua esiste in due diverse forme: acqua libera (“free water”) o acqua legata (“bonded water”). La prima riempie le cavità all’interno del materiale (“free volume”), la seconda interagisce fortemente con i gruppi polari del polimero legandosi a loro e presumibilmente divenendo la principale responsabile del processo di rigonfiamento del materiale (“hygroscopic swelling” di Xiao and Shanahan, 1998).

        Un altro parametro che assume un ruolo importante durante il processo di assorbimento è la percentuale di vuoto o porosità della resina che permette all’acqua di riempire i volumi liberi e generare un idrolisi più profonda, pertanto lo sviluppo di sempre nuovi polimeri termoindurenti che impediscano questo fenomeno sono stati sviluppati, passando dalle resine ortoftaliche, isoftaliche e vinilesteri fino ad arrivare alle resine epossidiche.

        Le resine hanno due tipologie di applicazione possono essere applicate per colata, o per stratificazione a seconda delle esigenze di utilizzo.

        ORTOFTALICA

        Inizialmente le prime resine utilizzate nella nautica erano le resine ortoftaliche, il loro utilizzo è stato predominante nel mercato fino agli inizi degli anni ’90, le caratteristiche di questo polimero termoindurente erano:

        • buone caratteristiche meccaniche
        • basso ritiro lineare
        • elevato potere bagnante verso le fibre di rinforzo e le cariche minerali
        • contiene lo sviluppo di calore durante il processo di polimerizzazione
        • sviluppa elevati volumi
        • bassa tendenza a colature per via della sua alta tensione superficiale
        • bassi costi

        ma presentavano minor rendimento in termini di:

        • produzione elevata di porosità
        • limitazione dell’assorbimento
        • contrasto allo sviluppo della porosità velocizzando il processo di invecchiamento.

        ad oggi questa particolare tipologia di resina è applicata per la produzione di manufatti a colata o stampo come può essere ad esempio il marmo sintetico, riparazioni o in generale adatto a manufatti ad alto spessore.

        ISOFTALICA

        Lo studio dietro il miglioramento dell’assorbimento da parte delle resine nei primi anni ’90 del novecento ha dato vita alla resina poliestere bicomponente tissotropica da stratificazione, denominata ISOFTALICA.

        Questa particolare tipologia di resina ha drasticamente ridotto l’indice di assorbimento d’acqua ed ha mostrato un aumento di flessibilità rispetto alla resina ortoftalica, di seguito le principali caratteristiche migliorate rispetto alla resina ortoftalica:

        • riduzione dell’assorbimento dell’acqua
        • aumento della resistenza agli agenti chimici
        • aumento della flessibilità
        • aumento dell’elasticità
        • aumento della resistenza agli stress di carico
        • aumento delle caratteristiche meccaniche
        • riduzione della porosità
        • sviluppo di volumi inferiori

        date le sue caratteristiche la resina isoftalica si è resa indispensabile per manufatti con il perenne contatto con l’acqua come costruzione di scafi, tavole da surf, rivestimenti anticorrosivi e per la realizzazione di manufatti sollecitati a flessione, come sospensioni elastiche e stecche per le vele.

        VINILESTERE

        La resina Vinilestere è una resina bicomponente tissotropica da laminazione, questa particolare tipologia di resina risulta essere un ulteriore passo in avanti sulla ricerca dei materiali rispetto alla resina isoftalica, ed è caratterizzata da:

        • altissime resistenze chimiche
        • alte resistenze meccaniche paragonabili all’epossidica
        • temperatura di distorsione al calore elevate, oltre i 110° C
        • presenta un elevato potere bagnante
        • possiede un elevata tensione superficiale riducendo al minimo le colature su applicazione verticale

        La resina vinilestere può essere applicata sia per stratificazione manuale che attraverso spruzzo su mat e stuoie in fibra di vetro, carbonio e kevlar.

        In alcuni particolari tipologie di scafo, vengono utilizzati materiali compositial cui interno sono applicati sia strati di mat e stuoie in fibra di vetro che intervallati da uno o più strati di kevlar all’intervo di una matrice in vinilestere. Questo garantisce una maggiore resistenza allo scafo che acquisisce robustezza ma perde in elasticità e in caso di un sinistro come il contatto con una secca o un urto, la differenza di elasticità tra la fibra di vetro ed il kevlar potrebbe generare un distaccamento tra i due strati.

        EPOSSIDICA

        La resina Epossidica rappresenta quella che ad oggi è il culmine dietro lo studio dei polimeri termoindurenti. Come nei casi precedenti la resina Epossidica si presenta in forma liquida, e solo dopo l’applicazione di un catalizzatore attraverso miscelazione in maniera omogenea di questi due compoenti secondo indicazioni del produttore in merito a tempi, metodi, quantità e temperature si polimerizzano.

        Le caratteristiche principali delle resine epossidiche sono:

        • eccezionale potere di adesione 
        • versatilità di applicazione, anche sui metalli;
        • ottima resistenza ad agenti chimici e atmosferici;
        • elevate proprietà dielettriche;
        • elevata resistenza meccanica;
        • eccellente stabilità dimensionale con minimo ritiro in fase di indurimento;
        • elevata resistenza all’invecchiamento;
        • elevata resistenza all’umidità;
        • maggiore elasticità;
        • ottima resistenza al calore;
        • costo elevato rispetto gli altri polimeri termoindurenti;

        Durante la lavorazione, le caratteristiche della resina epossidica possono variare in base alla temperatura, questo può allungare o ridurre le tempistiche di preparazione della miscela o limitarne l’utilizzo a causa delle temperature ambientali.

        Il range di lavorazione in termini di temperatura ambientale è tra i 5 e 25°C questa variazione può far modificare il tempo di applicazione medio rispettivamente dai 50 ai 20minuti. Il limite di temperatura ambientale è dato dalla tendenza del liquido a solidificarsi al di sotto dei 5°C e oltre i 25° dal pericoloso raggiungimento di temperature troppo elevate, con la possibile insorgenza di autocombustione dei materiali ad esso vicini durante la lavorazione, a causa delle caratteristiche endotermiche del materiale che può raggiunge temperature oltre i 120°C durante la polimerizzazione.

        Pertanto durante la stagioni estive queste tipologie di interventi possono essere effettuate esclusivamente in ambienti controllati e non in ambienti chiusi come un imbarcazione durante una riparazione.

        i principali usi della resina epossidica in nautica sono, oltre alle riparazioni, anche come rivestimento protettivo di uno scafo in resina orto-isoftalica in considerazione della loro elevata resistenza meccanica, durabilità e tenacia, questa tipologia di trattamento viene detto comunemente “trattamento antiosmosi” ma è da considerarsi prettamente come un trattamento anti-invecchiamento che cristallizza lo stato dello scafo.

        Come capire che lo scafo è umido?

        Per identificare se lo scafo che si sta esaminando è umido, bisogna utilizzare un particolare strumento facente parte del grande mondo dei controlli non distruttivi chiamato igrometro, questo strumento permette di analizzare la presenza di acqua in percentuale all’interno del materiale attraverso la conducibilità elettrica o la radiofrequenza.

        lo studio MDSsurvey utilizza per l’identificazione dell’umidità scafo il Tramex skipper 5 utile per l’identificazione dell’umidità superficiale e profonda di vetroresina e legno, la lettura dell’umidità non si limita solo a questa tipologia di materiali ma anche per il cemento in modo da capirne le condizioni e trafilazioni di acqua attraverso i tubi passanti, in quel caso ci si avvale dello strumento della R&D, mentre per determinare l’umidità dei terreni o alimenti si utilizza lo strumento Smart sensor AR991, che permette di visionare l’umidità in profondità.

        Durante le fasi della perizia l’umidità è un importante parametro per valutare lo stato di invecchiamento dello scafo, pertanto è buona prassi alare la barca almeno tra i 3 e i 5 giorni prima per permettere alo scafo di asciugarsi ed evitare che l’antivegetativa non si sia asciugata del tutto.

        Contrariamente a quanto si possa immaginare anche una barca per troppo tempo fuori (1-2 anni fuori dall’acqua) non permetterebbe la corretta individuazione delle eventuali indicazioni, in quanto, se presenti difetti dalla lieve entità questi si potrebbero essere del tutto asciugati.

        Per identificare correttamente l’umidità a scafo è essenziale rivolgersi ad un esperto del settore come può essere lo studio MDSSurvey in modo da potersi affidare ad un esperto che conosca le metodologie e le interpretazioni corrette dello strumento per evitare errori strumentali che potrebbero diventare forvianti e portare a conclusioni non corrette.

        Conclusione

        Migliori metodi per combattere l’assorbimento dell’umidità a scafo?

        Per poter combattere l’assorbimento dell’acqua da parte dello scafo, una periodica asciugatura dello stesso in cantiere nei periodi invernali per poi varare la barca in acqua nei periodi estivi può essere un ottimo metodo per rallemtare la degradazione della resina.

        Come abbiamo potuto approfondire nei paragrafi precedenti, le migliori soluzioni sono rappresentate dalle più recenti resine termoindurenti vinilesteri ed epossidiche in quanto data la loro scarsa porosità impediscono all’acqua di occupare i vuoti all’interno della resina e rallentare l’invecchiamento del materiale causato dall’idrolisi, il chè di conseguenza impedisce l’idrolisi profonda e la conseguente formazione di bolle osmotiche, attraverso il processo di osmosi, causato dalla differenza di densità nei confronti di eventuali grumi di catalizzatore non correttamente coinvolti durante la miscelazione dei due componenti.

        Quindi l’applicazione di resina epossidica o vinilestere su uno scafo in resina ortoftalica o isoftalica per fermare il processo osmotico in atto, previa sabbiatura, è un ottima soluzione per fermare l’invecchiamento della resina e la sua disgregazione, cristallizzandolo, e di conseguenza limitandone lo sviluppo di nuove bolle osmotiche, il che non esclude il loro manifestarsi in futuro a causa di un eventuale perdita di efficacia del trattamento epossidico dopo anni dall’applicazione, quindi maggiori saranno gli strati di epossidica applicati a scafo maggiore sarà la sua efficacia nel tempo.

        articolo scritto da Marco De Simone, Affiliato IIMS, GradIIMS, e tecnico NDT UT & PT

        Bibliografia

        Analisi delle proprietà meccaniche di resine epossidiche invecchiate idro-termicamente.pdf

        Resina poliestere da stratificazione bicomponente insatura – POOLKEMIE

        Resina epossidica

        Resine epossidiche: cosa sono, usi e caratteristiche della resina epossidica