AMSA MO43 è la normativa di riferimento per il trasporto via nave di bestiame
Il commercio marittimo di capi di bestiame è una pratica diffusa in tutto il mondo. Ogni anno, la sola Unione Europea trasporta via mare circa 2 milioni di ovini e bovini verso Turchia, Medio Oriente e Nord Africa. A questo commercio si aggiunge quello di tutto il resto del mondo.
Le normative di riferimento (l’australiana AMSA MO43 e l’irlandese EU S.I. 356/2016) impongono limiti precisi che i costruttori di navi devono rispettare per ottenere la certificazione. Avvalendoci di analisi CFD abbiamo verificato le condizioni dell’aerazione su navi che trasportano animali vivi. In questo articolo andiamo a spiegare il nostro metodo di lavoro per verificare che gli standard di riferimento siano rispettati.
Simulazione CFD del flusso d’aria attraverso le aree dei recinti, con presenza di bestiame.
Viaggi di lunga percorrenza in nave e rispetto degli standard normativi
I viaggi in mare hanno durata che può variare dai 3 ai 5-8 giorni per tratte europee e che può protrarsi anche per 2 o 3 settimane per le tratte transoceaniche lungo rotte equatoriali. Oltre a spazi adeguatamente predisposti e ad un corretto sistema di distribuzione di cibo e acqua, a giocare un ruolo fondamentale per la sopravvivenza dei capi di bestiame durante queste lunghe tratte è il sistema di ventilazione.
Le navi cargo adibite a questo tipo di commercio sono soggette a periodiche ispezioni proprio per verificare che gli standard nazionali e internazionali siano rispettati.
Il livello di attenzione su questo argomento negli ultimi anni si è fatto più alto e le soglie da rispettare per garantire agli animali un viaggio dignitoso più restringenti.
Quali sono le normative di riferimento per il trasporto di bestiame via nave?
Per salvaguardare la salute e il benessere del bestiame sono state introdotte specifiche normative riguardanti, in particolare, il tasso di ventilazione delle aree cargo. Il principale e più elevato standard di riferimento è quello dettato dall’Australian Maritime Safety Authority (AMSA) noto come Marine Order 43 (AMSA MO43). In Europa, oltre al Regolamento CE n. 1/2005 sulla protezione degli animali durante il trasporto e le operazioni correlate, lo standard a cui le imbarcazioni devono adeguarsi è quello irlandese EU S.I. 356/2016 (Carriage of Livestock by Sea Regulations 2016 – S.I. No. 356 of 2016).
Ogni Organo per la sicurezza navale di Stati interessati dal trasporto di animali vivi via mare ha recepito e fatto propri questi standard di riferimento. Tutti pongono l’attenzione su alcune condizioni indispensabili che i ponti delle navi devono rispettare:
- Devono essere costruiti in modo da evitare lesioni o sofferenze agli animali.
- Devono poter essere puliti e disinfettati.
- Devono impedire la fuga o la caduta degli animali.
- Devono permettere l’ispezione degli animali.
- Devono fornire riparo agli animali da intemperie e temperature estreme.
- Devono avere pavimento non sdrucciolevole e che limiti la fuoriuscita di feci e urina.
- Gli spazi devono essere tali da consentire una ventilazione adeguata.
In particolare, rispetto a quest’ultimo punto, il sistema di ventilazione deve essere progettato in modo da:
- Garantire il livello adeguato di aria in tutti gli spazi-cargo della nave.
- Smaltire i gas inquinanti quali per esempio anidride carbonica, ammoniaca, metano.
- Mantenere un livello di temperatura adeguato ad evitare che un innalzamento possa causare danni alla salute degli animali.
Il flusso di aria complessivamente dal sistema di ventilazione deve rispettare quanto previsto dagli standard (AMSA MO43, SI 356/2016, etc.), ma va ricordato che questo elemento, da solo, non è sufficiente per garantire il benessere degli animali trasportati.
Oltre alla quantità di aria va tenuta in debita considerazione anche la sua distribuzione in tutti i punti della nave: il flusso di aria deve infatti raggiungere ogni punto dei ponti di carico garantendo una corretta circolazione ed evitando zone morte.
Il sistema di ventilazione delle navi bestiame
Generalmente, il sistema di ventilazione di navi adibite al trasporto di animali vivi è costituito da colonne di alimentazione, servite da ventilatori assiali o centrifughi, che distribuiscono aria fresca su più ponti. I condotti di scarico sono presenti per le navi con ponti chiusi, mentre le navi con ponti aperti utilizzano semplicemente entrambi i lati come scarico naturale. La distribuzione, il tipo e le dimensioni dei condotti di ventilazione possono essere molto diversi tra le navi e richiedono un’analisi specifica.
Come verificare il sistema di ventilazione
Per valutare che il livello di ventilazione sia adeguato è possibile eseguire un’analisi fluidodinamica (CFD) dell’impianto e delle aree cargo. Si può così determinare la distribuzione dei flussi d’aria negli ambienti, identificando le eventuali azioni correttive da intraprendere per garantire prestazioni adeguate.
Per poter eseguire questo tipo di analisi è necessario disporre dei dati relativi al funzionamento del sistema di ventilazione. Per navi ancora in fase di design, ci si basa sui dati di progetto, andando a intervenire modificando condotti o il sistema di aerazione se la simulazione dà risultati che non rispettano gli standard. Un passaggio che consente notevoli benefici sui costi del costruttore, che previene un intervento a cantiere già avviato.
Quando invece la nave è già in uso, le misurazioni vengono effettuate direttamente a bordo.
Analisi CFD del sistema di ventilazione navi
L’analisi CFD effettuata sul sistema di ventilazione di navi si rivela particolarmente utile in quanto consente di:
- progettare i condotti di ventilazione di alimentazione e di scarico per ottenere una distribuzione uniforme del flusso;
- migliorare l’omogeneità dei flussi di aria (aria fresca e aria di scarico) per navi già in uso;
- migliorare l’efficientamento energetico riducendo le perdite nei condotti;
- controllare la velocità minima richiesta nei punti di immissione;
- assicurare lo smaltimento di aria inquinata in favore di una corretta ventilazione di aria pulita.
Il setup di una simulazione per una nave con ponti aperti è abbastanza semplice, assumendo l’aria come fluido incomprimibile, isotermico, utilizzando il modello di turbolenza SST per una simulazione stazionaria. Il flusso in uscita dal ventilatore assiale dipende dalla perdita di pressione totale del sistema, principalmente legato alla dimensione e alla forma delle aperture di ciascun ponte dove la perdita di pressione è concentrata. Attraverso il ridimensionamento delle aperture è possibile ottenere il livello ottimale del flusso di aria.
Per navi con ponti chiusi, invece, la progettazione del sistema di ventilazione richiede un corretto bilanciamento tra i condotti di entrata e di uscita per ridurre il più possibile le differenze di pressione tra ponti diversi, che porterebbe a una distribuzione non uniforme dell’aria. Realizzare una simulazione con una sola colonna, come nel caso precedente, si rivela non efficace. È quindi necessario predisporre un modello CFD più articolato.
Tracciato della linea di flusso: flusso d’aria che sale dai ventilatori di scarico.
Esempio di simulazione CFD di un condotto di ventilazione cilindrico.
Esempio di modello di simulazione CFD per navi con ponti chiusi: campo di pressione calcolato per 7 ponti.
Analisi CFD del sistema di ventilazione navi
La simulazione CFD viene preferita all’approccio trial-and-error perché consente una valutazione migliore delle prestazioni dell’impianto. Tramite questo tipo di analisi è possibile fornire al Cliente una valutazione delle performance del sistema di ventilazione, individuare le eventuali aree di miglioramento e gli interventi necessari per adempiere alle normative vigenti in fatto di trasporto transoceanico di capi di bestiame.
L’analisi CFD permette inoltre di elaborare soluzioni a fenomeni deleteri per la salute degli animali quali la re-ingestion, la re-immissione involontaria nelle aree cargo dei prodotti di scarto del metabolismo animale, espulsi dal sistema di ventilazione o fuoriusciti naturalmente dalla nave. Tale fenomeno, particolarmente critico durante le soste in porto in assenza di vento, causa un aumento della concentrazione di composti gassosi (principalmente CO2, NH3, vapore acqueo) che impedisce la corretta regolazione della temperatura corporea dei capi, fino a causarne, in condizioni estreme, la morte.
Per approfondire l’argomento, puoi presentato alla CAE Conference di Vicenza del 2021: CAE Conference 2021_CFD ventilation systems in livestock carriers
Software utilizzato: ANSYS CFX 19.2, Solidworks (per la geometria)
Autore: Alessio Mai
INDICE DEI CONTENUTI
- AMSA MO43 è la normativa di riferimento per il trasporto via nave di bestiame
- Viaggi di lunga percorrenza in nave e rispetto degli standard normativi
- Quali sono le normative di riferimento per il trasporto di bestiame via nave?
- Il sistema di ventilazione delle navi bestiame
- Come verificare il sistema di ventilazione
- Analisi CFD del sistema di ventilazione navi
- Analisi CFD del sistema di ventilazione navi