La tenuta statica e dinamica nautica non è un unico problema con due livelli di difficoltà: sono due problemi fisicamente distinti. In una tenuta statica le due superfici non si muovono fra loro e la guarnizione lavora in compressione costante; in una tenuta dinamica le superfici si muovono e l’elemento di tenuta lavora anche ad attrito e usura. Da qui discendono criteri di scelta, dimensionamento e ispezione diversi.
In breve
- Una tenuta statica separa due superfici che non si muovono fra loro e tiene finché l’elastomero esercita una pressione di contatto superiore alla pressione che deve trattenere.
- Una tenuta dinamica separa superfici in moto relativo, rotatorio, alternativo o di apertura e chiusura, e tiene finché restano sotto controllo attrito, lubrificazione ed esclusione dei contaminanti.
- La tenuta statica cede perdendo carico, per deformazione permanente, rilassamento delle tensioni e invecchiamento; la tenuta dinamica cede perdendo materiale, per usura e abrasione.
- Quasi tutte le chiusure di coperta sono ibride, statiche in navigazione e dinamiche nei secondi di ogni apertura, quindi la loro vita si conta sia in tempo sia in cicli.
- Il criterio di ispezione cambia con il regime: nella tenuta statica si verifica la permanenza del carico, nella tenuta dinamica si misurano gioco, usura e stato della superficie di scorrimento.
Tenuta statica e dinamica nautica: una differenza fisica, non di grado
I due regimi si distinguono per come si comporta l’energia all’interfaccia. La tenuta statica viene caricata una volta sola, al montaggio: l’elastomero viene compresso e deve restituire la propria energia elastica come pressione di contatto per anni, senza alcuno scorrimento. Non si dissipa e non si asporta nulla, quindi a degradare è il carico immagazzinato, per effetto di tempo, temperatura, aggressione chimica e raggi ultravioletti.
La tenuta dinamica viene caricata di continuo. Ogni corsa, ogni giro, ogni apertura dissipa energia al contatto e asporta materiale dall’elemento di tenuta, dalla controfaccia o da entrambi. Qui a degradare è la geometria dei pezzi, non soltanto lo stato dell’elastomero.
La prova pratica arriva dallo schiacciamento. Aumentarlo su una giunzione statica allarga in genere il margine, fino al punto in cui la cava è piena. Aumentarlo su una tenuta dinamica alza attrito, temperatura locale e velocità di usura. Due problemi che rispondono in direzioni opposte allo stesso parametro non sono due gradi dello stesso problema.
Che cosa governa la tenuta statica: un carico che deve restare
Una tenuta statica tiene perché l’elastomero è compresso quanto basta per conformarsi alle micro-irregolarità di entrambe le superfici e mantenere una pressione di contatto superiore al salto di pressione attraverso la giunzione.
La geometria la stabilisce. Profondità e larghezza della cava, riempimento della sede, planarità e parallelismo delle superfici di appoggio, finitura della battuta lavorata: sono questi parametri a decidere quanta parte della deformazione disponibile diventa pressione utile. Una battuta che ha perso planarità per urto o riparazione perde tenuta anche con una guarnizione integra, perché dove il gioco si apre la pressione crolla.
La distribuzione conta quanto l’intensità. Un carico applicato per punti, con viti o galletti, flette la flangia fra un punto e l’altro: la guarnizione è sovraccarica ai serraggi e la fuga compare al centro della campata più lunga.
Il tempo lo erode. La deformazione permanente è la quota di schiacciamento che l’elastomero non recupera più dopo una compressione prolungata, e il carico residuo scende; il rilassamento delle tensioni riduce il carico a deformazione costante; ozono e aggressione chimica modificano il composto. Anche la struttura si rilassa, perché una flangia in composito scorre viscosamente e il sigillante si assesta.
Che cosa governa la tenuta dinamica: attrito, film e contaminazione
Una tenuta dinamica fa tutto quello che fa una tenuta statica e in più sopravvive al moto: rotatorio, come nella tenuta dell’asse portaelica o del timone, alternativo, come negli steli dei martinetti di passerelle e portelloni, intermittente, come in ogni portello.
Il labbro ha bisogno di un film fra sé e la superficie di scorrimento: senza, il contatto lavora a secco, si innesca lo scorrimento a scatti e il labbro si abrade. La controfaccia deve essere abbastanza liscia da non incidere l’elastomero e abbastanza rugosa da trattenere il film, motivo per cui tanto una superficie grossolana quanto una lucidata a specchio accorciano la vita della tenuta.
L’allineamento decide dove va l’usura. L’eccentricità concentra la pressione di contatto da un lato, la pista di usura diventa asimmetrica e il trafilamento compare in un settore prima che la tenuta sia consumata su tutta la circonferenza. È un problema di geometria, non di materiale.
La contaminazione fa gran parte del danno. In coperta il sale cristallizza sul lato aria e arriva insieme a sabbia e pulviscolo, che all’interfaccia lavorano come pasta abrasiva. Per questo gli assiemi dinamici portano spesso un raschiatore a monte della tenuta in pressione, che esclude i solidi. Allo stesso ordine appartiene il gioco, perché un’intercapedine eccessiva sotto pressione lascia estrudere l’elastomero nella fessura.
Il caso ibrido: statico in navigazione, dinamico a ogni apertura
Il caso ibrido è il più diffuso a bordo e il meno riconosciuto come tale. Aetos, boccaporto a tenuta, ne è l’esempio più chiaro. Chiuso e serrato è una tenuta puramente statica e il suo nemico è la deformazione permanente. Aperto, diventa un evento dinamico: la guarnizione si decomprime, viene ricaricata in chiusura e in molte geometrie viene trascinata sulla battuta.
È la cinematica di chiusura a decidere quanta parte di quell’evento è compressione e quanta è taglio. Un coperchio su cerniera semplice tocca la guarnizione dal lato cerniera e la fa rotolare verso il lato chiusura mentre scende, quindi una porzione del profilo viene tagliata invece che schiacciata. Un movimento che porta il coperchio giù parallelo alla battuta la carica in compressione su tutto il perimetro.
Due boccaporti identici, uno aperto più volte al giorno e uno due volte a stagione, arrivano a fine vita della guarnizione per ragioni diverse. Nelle officine di Viareggio la ferramenta per questo servizio si ricava dal pieno anche perché battuta e cava escano dallo stesso piazzamento.
La norma ISO 12216 fissa requisiti di resistenza e tenuta all’acqua per finestre, oblò, boccaporti e porte delle unità da diporto e verifica la chiusura come assieme: guarnizione, battuta e organi di serraggio passano o non passano insieme.
Due regimi, due criteri di ispezione
| Componente | Regime prevalente | Che cosa cede per primo | Che cosa si controlla |
|---|---|---|---|
| Boccaporto e tambuccio | Ibrido | Perdita di carico più usura da apertura | Continuità dell’impronta, recupero della sezione, serraggi |
| Passascafo e valvola di scarico | Statico | Rilassamento della giunzione, assestamento del sigillante | Serraggio residuo, planarità dell’appoggio, tracce di percolamento |
| Ombrinale e scarico di pozzetto | Statico intermittente | Giunzione fra componente e scafo | Tenuta della giunzione, drenaggio libero, sigillatura |
| Stelo di martinetto | Dinamico alternativo | Usura del labbro, abrasione da sale e sabbia | Gioco, pista di usura, rigature sullo stelo, raschiatore |
| Tenuta dell’asse portaelica | Dinamico rotatorio | Usura e disallineamento | Gioco radiale, simmetria dell’usura, trafilamento |
| Portello a filo ponte calpestabile | Ibrido con carico esterno | Schiacciamento localizzato negli appoggi | Impronta uniforme, punti duri, complanarità |
Su una tenuta statica la domanda è se il carico sia ancora lì, e l’indizio è l’impronta che la battuta lascia sulla guarnizione. Un segno continuo e uniforme su tutto il perimetro significa carico ancora distribuito; un settore sbiadito o interrotto è una fuga che non si è ancora manifestata. Una guarnizione che, liberata, non recupera più la sezione ha esaurito la riserva.
Su una tenuta dinamica la domanda è quanto materiale se ne sia andato: gioco, pista di usura, rigature sulla superficie di scorrimento, spostamento del momento in cui comincia il trafilamento. Una tenuta dinamica cede quasi sempre dopo un periodo in cui qualcuno avrebbe potuto misurare il gioco.
Dove la tenuta cede davvero
Nessuno dei due regimi cede in modo uniforme. Entrambi cominciano a perdere dalle discontinuità, da uno spigolo, da un cambio di sezione, dal punto di giunzione di un anello di guarnizione, meccanismo che merita una trattazione propria. La scelta del composto è un’altra questione, perché resistenza alla deformazione permanente e resistenza all’abrasione quasi mai convivono nello stesso materiale. Questo articolo chiude il passo che viene prima: stabilire quale dei due problemi si sta risolvendo.
Domande frequenti
Che differenza c’è tra tenuta statica e tenuta dinamica?
Nella tenuta statica le due superfici non si muovono fra loro e la guarnizione lavora soltanto in compressione; nella tenuta dinamica le superfici sono in moto relativo e la guarnizione lavora anche ad attrito. È una differenza fisica e non di severità.
Perché un boccaporto chiuso bene imbarca acqua lo stesso?
Perché a cedere può essere il carico e non la guarnizione. Deformazione permanente, rilassamento delle tensioni, scorrimento viscoso di una flangia in composito e assestamento del sigillante riducono la pressione di contatto, e la fuga compare dove quella pressione scende per prima sotto la pressione dell’acqua.
La guarnizione di un boccaporto si cambia a tempo o a cicli?
Va valutata su entrambi i contatori, perché una chiusura ibrida invecchia in due modi. Il tempo sotto compressione produce deformazione permanente anche su un portello mai aperto, mentre il numero di aperture produce usura e taglio del profilo.
Si può usare la stessa guarnizione su una battuta e su uno stelo?
Quasi mai, perché le due applicazioni chiedono proprietà opposte. Un composto scelto per resistere alla deformazione permanente può avere scarsa resistenza all’abrasione, e uno schiacciamento che su una giunzione statica dà margine, su un accoppiamento scorrevole genera attrito e calore eccessivi.
