Locomobili a vapore. Restauro, uso e legislazione.

[Filippo B]

Tre foto della Ruston esposta alla manifestazione di Arre:

 

 

 

 

Nella targhetta si legge il nome dell'Importatore italiano.

[Dodo]

Ciao Filippo!

belle foto! Questa locomobile è una Ruston ad alta pressione, Classe 320 tipo N. Dalle foto vedo che sono mancanti alcune parti tra cui l'iniettore di sicurezza per caricare la caldaia d'acqua in caso che la pompa meccanica non funzioni e le tubazioni per caricare d'acqua lo spegniscintille montato alla base del camino. Se conosci il proprietario fagli presente che ha montato il fischio al posto del manometro e viceversa!!!!!!! Non è molto sicuro avere il fischio così basso!

Vedrò di pubblicare alcune foto tratte dai manuali che ho sulle locomobili Ruston.

Hai per caso una foto del lato volano?

CIao

 

Davide

[Filippo B]

Ciao Davide, cavolo che occhio! Sei riuscito a scorgere tutti questi dettagli da tre "misere" foto..

 

Non ho purtroppo fotografato il lato volano, bisognerebbe sentire Supertigre e Marty, visto che erano espositori, se hanno foto migliori delle mie...

 

Non conosco il Proprietario, ma da quanto ho capito dai commenti di altri visitatori (io era la prima volta che visitavo la Trebbiatura di Arre-Pd) pare che negli anni precedenti la Ruston venisse impiegata con la trebbia da aia che quest'anno era azionata da un Landini.

 

Perdona la mia dilagante ignoranza in materia, che cosa significa "alta pressione"?

[marty92]

Non ho purtroppo fotografato il lato volano, bisognerebbe sentire Supertigre e Marty, visto che erano espositori, se hanno foto migliori delle mie...

Purtroppo non abbiamo fotografato neanche noi il lato volano, però in due foto si puo vedere la macchina, magari sono utili, le metto..

 

 

(qui si scorge appena)

[Dodo]

CIao Filippo e Marty,

grazie per le vostre risposte. Normalmente le locomobili a vapore lavorano ad una pressione massima di 7atm. Ci sono però modelli di locomobili che venivano fornite di caldaie più robuste per sopportare pressioni maggiori. Questa caldaia ad esempio è stata costruita per poter arrivare ad una pressione d'esercizio di 9,5 atm e venivano chiamate ad inizio secolo ad "Alta Pressione". Alcuni trattori a vapore per l'aratura diretta avevano caldaie con una pressione massima d'esercizio pari a 11,5 atm.

Una cosa che mi son dimenticato di annotare è anche la mancanza del rivestimento in legno della caldaia che era praticamente "di serie" su questo tipo di caldaie. Si può vedere infatti i telai ad arco dietro al fischio e tra la parte cilindrica e la camera del fumo che servivano per contenere i listelli di legno per la coibentazione della caldaia.

Ciao a tutti,

 

Davide

[Filippo B]

Grazie Davide per le spiegazioni. Rinnovo i miei complimenti alla Tua assoluta preparazione in materia e al Tuo colpo d'occhio.

 

Pensa che, mentre Tu sai fare le "radiografie" ad una foto, io manco so che foto scatto!

Difatti il lato volano lo avevo fotografato. Ma non ricordavo di avere la foto, solo stasera con un attenta e prolungata analisi ( :cheazz: ) son riuscito a trovarla:

 

[Dodo]

Ciao Filippo,

non preoccuparti, anch'io a volte scopro di aver scattato foto che non ricordavo di avere!

Grazie per la foto, volevo vedere dove era posizionato l'oliatore meccanico per cassetto e cilindro e si riesce ad intravedere dietro al volano.

Ciao

 

Davide

[agripippocampa]

:n2mu:buongiorno a tutti

Volevo postare le foto del locomobile a vapore Marshall perfettamente funzionante esposto alla festa della trebbiatura a Sandrigo. E' dell'anno 1980 ed ha una pressione di lavoro di circa 5/6 atmosfere....mi pare:asd:

[iw1dov]

Junker nella prima pagina chiedeva a chi spetta il controllo sulle caldaie delle locomobili: noi, come Museo Ferroviario ( => locomotive a vapore), siamo soggetti al controllo della Motorizzazione - USTIF (Ufficio Speciale Traasporti ad Impianti Fissi) e pertanto annualmente dobbiamo richiedere una visita per i collaudi a quell'Ente.

 

Credo che le locomobili, in quanto generatori di vapore non fissi (anche se non semoventi), siano parimenti soggette al controllo della Motorizzazione (però non USTIF, evidentemente); la prossima volta che verrà l'ingengnere gli chiederò tutti i lumi del caso.

 

Riguardo alla normativa, molto di recente (2003 - 2004), il Parlamento ha recepito la normativa europea in merito ai recipienti in pressione e generatori di vapore, revisionando completamente la materia; appena ho un attimo ritrovo gli estremi sia della legge, sia del decreto attuativo. Precedentemente, la legge che governava tutto risaliva al 1956 - mi pare - , e valeva per caldaie fisse, semifisse, mobili e locomobili. Anche qui, datemi un attimo e ritrovo gli estremi della legge.

 

Alla stessa normativa erano assoggettate le caldaie delle locomotive a vapore delle ferrovie in concessione, ma non quelle delle Ferrovie dello Stato, che tutt'ora seguono una normativa del tutto particolare, in deroga e, tanto per fare un esempio, non sono soggette all'USTIF ma si possono fare i controlli da soli, autocertificandosi.

 

In pratica, la normativa attuale regola gli adempimenti in base alla pressione ed al volume del recipiente/generatore, mentre quella precedente basava tutto sulla potenzialità (in t/h) di produzione di vapore. Per certi versi quindi è diventata meno severa di quella precedente, perchè le caldaie dei mezzi mobili hanno grande capacità di produzione di vapore, ma necessariamente dimensioni limitate.

 

Parlando dei controlli, le caldaie delle locomotive a vapore (e quindi presumo anche quelle delle locomobili) non vengono assoggettate a prove specifiche "in quanto di mezzo di trasporto"; la locomotiva sì, certamente, in quanto mezzo ferroviario, è soggetta ad apposite prove e verifiche; ma il suo generatore di vapore non subisce delle prove speciali per l'essere montato su un mezzo mobile.

 

Che cosa succede, infatti?

 

Dovete sapere che per la caldaia di una locomotiva è prescritta una visita interna ogni sei anni di funzionamento; dal momento che la visita interna è un procedimento lungo, costoso ed invasivo, non è accettabile - parlando di mezzi storico-museali - eseguirla ogni sei anni solari; si esegue quindi una particolare procedura, sia pratica, sia burocratica, detta "accantonamento". Con l'accantonamenento si interrompe la vita della caldaia (ma non è solo un processo amministrativo: occorre anche eseguire delle operazioni). Per inciso, allo scadere del dodicesimo anno solare dall'ultima visita interna, occorre eseguirne un'altra indipendentemente dal raggiungimento dei sei anni di funzionamento.

 

Quando si desidera riprendere il servizio, occorre eseguire l'operazione inversa, il "disaccantonamento"; in quella, alla presenza dell'ingegnere della Motorizzazione, vengono eseguite le seguenti prove e verifiche:

 

- Prova "a freddo", o prova idraulica. Il generatore viene sottoposto ad una pressione idraulica superiore a quella massima di esercizio. Nella mia esperienza, a seconda dell'esaminatore la pressione richiesta varia, da un minimo di 1,2 ad un massimo di 3 bar rispetto alla pressione di esercizio, che per le nostre locomotive è di 12 bar. La pressione deve essere mantenuta per tutto il tempo necessario e non devono riscontrarsi perdite nè all'interno, nè all'esterno, nè dalle apparecchiature. Naturalmente prima è stato necessario bloccare le valvole di sicurezza, mediante degli appositi attrezzi.

 

Talvolta, durante la prova, è stato richiesto di installare nel forno un apposito strumento (in gergo "madonnina") per rilevarne la flessione delle lamiere, che non deve essere superiore ad un massimo che ignoro.

 

- Prova "a caldo". In realtà questa è una serie di prove; si accende la caldaia e si verifica, tramite manometro campione certificato, che il manometro di caldaia sia correttamente tarato; si verifica che gli apparecchi di alimentazione dell'acqua di caldaia funzionino regolarmente, e così gli indicatori di livello (che devono essere due ed indipendenti). Si accerta infine che le valvole di sicurezza intervengano alla pressione prescritta e che siano in grado di smaltire la pressione in eccesso nel generatore.

 

Se queste prove sono superate, la macchina è riammessa al servizio; come vedete, non viene eseguita nessuna prova specifica dell'essere montata su mezzo mobile.

In realtà, dopo queste procedure viene eseguita una corsa di prova, durante la quale si verifica il buon funzionamento generale della macchina; in particolare viene accertato il buon funzionamento degli apparecchi del freno (che nel frattempo hanno subito anche una serie di prove statiche) e viene rilevato lo spazio di arresto.

 

Un guasto od un inconveniente qualsiasi in questo momento invalida la prova, per cui la locomotiva non viene riammessa in servizio sino alla riparazione e ripetizione della corsa di prova. Nessuna delle verifiche fatte è però specifica dell'essere "macchina a vapore": qualunque rotabile subisce le stesse verifiche.

 

Spero di non essere stato troppo noioso.

 

Se interessa, prossimamente illustrerò alcune norme per la conduzione di un generatore di vapore d'epoca. Tenete però presente che - essendo la mia esperienza riferita a locomotive ferroviarie - non tutto quello che dirò potrebbe essere applicabile esattamente alla condotta di una locomobile.

Modificato 21 Agosto 2009 da iw1dov
Migliorare la leggibilità

[Junker]

..........Spero di non essere stato troppo noioso.

Se interessa, prossimamente illustrerò alcune norme per la conduzione di un generatore di vapore d'epoca. Tenete però presente che - essendo la mia esperienza riferita a locomotive ferroviarie - non tutto quello che dirò potrebbe essere applicabile esattamente alla condotta di una locomobile.

 

Sarò invece noioso io richiedendotelo ripetutamente se non illustrerai pure il seguito!!!

Ovvio che poi magari ci saran differenze sulla condotta, anche se comunque parecchie loco sono pure esse semoventi, ma davvero stai dando un ottimo contributo a questa discussione.

Interessante poi potrebbe essere anche se ci illustri le procedure meccaniche di accantonamento, pure queste potrebbero essere utili a chi eventualmente viene in possesso di un motore a vapore.

In merito alla prova idraulica invece ricordo che mio Padre mi raccontava che nella sua officina che aveva ad Aba , come già ho scritto all'inizio, la revisione caldaie a vapore la prova la facevano, ante e post conflitto, ad aria compressa.

Invece, come scrivi pure tu, un suo amico che spesso poi lo veniva a trovare in Italia, impiegato all'epoca nel parco trazione linea Aba-Gibuti diceva pur Egli che le loro loco venivan completamente da essi gestite.

Modificato 21 Agosto 2009 da Junker

[Dodo]

Ciao iw1dov,

grazie per la tua spiegazione sulle prove alle caldaie. E' veramente molto interessante. Ti faccio una domanda, nel caso in cui la caldaia della locomotiva non avesse più i suoi documenti, le viene comunque assegnato un nuovo libretto o per lo Stato Italiano la caldaia deve essere cambiata? Da quello che sono riuscito a sapere per le locomobili, se le caldaie non hanno documenti non possono essere riomologate ( il che lo trovo veramente un'assurdità!).

Ciao e grazie ancora

 

Dodo

[iw1dov]

Grazie mille, Junker, per l'apprezzamento. Prossimamente allora: accantonamento, visita interna e poi condotta.

 

Dodo, purtroppo non ho esperienza in merito perchè le nostre macchine hanno i libretti. Che vengono per questo gelosamente custoditi in cassaforte.

 

Però non ho mai sentito dire una cosa simile. Certamente è più complicato rimetterla in servizio, perchè temo che la caldaia venga considerata come nuova, però non stiamo parlando di impianti fissi, dove c'è tutta la normativa antiinquinamento, controllo emissioni, ARPA e compagnia bella. Qui c'è di mezzo la Motorizzazione e la cosa è differente.

 

Provo a documentarmi un po', perchè c'è anche da tenere presente che la normativa, come dicevo, è cambiata in modo pesante, e comunque ti prometto che la prossima volta che vedo l'ing. della Motorizzazione gli chiedo. Male che vada, sarà il prossimo marzo-aprile; con un po' di fortuna, è capace di capitare da queste parti per le manifestazioni d'autunno (è un grande appassionato di ferrovia )

 

Anche perchè per l'USTIF i collaudi a vapore li fa solo lui per tutta Italia. Magari è competente anche per i mezzi su strada (non so, non gli ho mai chiesto) .

[iw1dov]

Ho scartabellato i miei testi e, come promesso, metto i riferimenti della normativa prinipale sui generatori di vapore (che è sterminata).

 

La materia è governata in primis dal R. D. L. 9 luglio 1926 n. 1331 (Costituzione dell'Associazione Nazionale per il Controllo della Combustione [1]) e dal R. D. 12 maggio 1927 n. 824 che è il Regolamento di esecuzione del precedente.

 

Come anticipato, la materia è stata riordinata dal D. Lgs. 25 febbraio 2000 n. 93 (Attuazione della direttiva 97/23/CE in materia di attrezzature in pressione) e dal Decreto Interministeriale 01 dicembre 2004 (Regolamento recante norme per la messa in servizio ed utilizzazione delle attrezzature a pressione e degli insiemi di cui all'art. 19 del D. Lgs. 25/02/2000, n. 93).

 

Le norme per l'ottenimento delle abilitazioni alla conduzione dei generatori di vapore sono invece contenute nel D. M. 1 marzo 1974 e successive modificazioni del 1979.

 

Premesso che sono tutto fuorchè un esperto nella materia dei legulei, ho notato che che il D. Lgs. 93/2000 NON ABROGA nè il R. D. L. 1331/1926 nè tantomeno il R. D. 824/1927, tanto è vero che il Decreto 329/2004 vi fa esplicito riferimento. Secondo me, quindi, dal momento che la norma del 2000 non parla di locomobili, ma quella del 1927 sì, è a quella che bisogna attenersi.

 

Però il R. D. del '27 all'Art. 3 stabilisce che:

NON SONO SOGGETTI ALLE PRESCRIZIONI DEL PRESENTE TITOLO IN QUANTO SIASI PROVVEDUTO AGLI STESSI SCOPI DA REGOLAMENTI SPECIALI:

(omissis)

8/A I VEICOLI A TRAZIONE MECCANICA DESTINATI A CIRCOLARE SENZA GUIDA DI ROTAIE SULLE STRADE PUBBLICHE E SULLE AUTOSTRADE PER TRASPORTO DI PERSONE O DI COSE, FATTA ECCEZIONE DELLE LOCOMOBILI A VELOCITÀ NON SUPERIORE A 10 KM. ALL'ORA, DELLE TRATTRICI AGRICOLE E DEI COMPRESSORI STRADALI;

(omissis)

 

Quindi le locomobili erano soggette al controllo della A. N. C. C., ora ARPA; questo articolo parrebbe inoltre escludere la competenza della Motorizzazione. Se non altro però, l'ARPA, a mio parere, non può pretendere di applicare la normativa del 2000/2004, perchè quella del '27 è perfettamente in vigore.

 

Sono sempre più convinto quindi che sia più che fattibile ottenere il collaudo e l'autorizzazione all'esercizio di una locomobile, anche se non si possiedono più i libretti originali. A questo proposito, tra l'altro, mi viene in mente che in questo Paese, patria della burocrazia e delle scartoffie, le prove dell'esistenza in servizio di una data caldaia saranno ben in qualche archivio! Immagino che trovarle richieda un certo investimento di tempo e di denaro, però non dev'essere impossibile.

 

Ma anche dovendo applicare la normativa del 2000, per conto mio è ancora possibile accendere una locomobile grazie all'Art. 2, comma 2 del D. Lgs. 93, che recita:

2. In occasione di fiere, di esposizioni, di dimostrazioni o di analoghe manifestazioni pubbliche è consentita la presentazione di attrezzature a pressione o di insiemi di cui all'articolo 1 comma 1, che non sono conformi alle disposizioni del presente decreto purchè un apposito cartello visibile indichi chiaramente la non conformità, nonchè l'impossibilità di acquistare tali attrezzature o insiemi prima che sian resi conformi dal fabbricante o dal suo mandatario stabilito nel territorio comunitario. Il responsabile della presentazione deve presentare all'autorità pubblica preposta a rilasciare l'autorizzazione alle suddette manifestazioni una relazione tecnica in cui sono dettagliatamente descritte le adeguate misure adottate per garantire la sicurezza delle persone.

 

Dovrebbe essere semplice redigere la relazione tecnica attenendosi alle disposizioni del R. D. del '27 e consegnandola - immagino - al Sindaco del paese in cui si tene la mostra...

-----------

[1] Ora soppressa e confluita nell'ARPA

Modificato 24 Agosto 2009 da iw1dov
Inserito testo mancante.

[Junker]

ottima relazione, iw1dov!

[iw1dov]

Ti ringrazio, Junker.

 

Cominciamo adesso la parte sulla condotta della caldaia e la sua manutenzione. Non potendo sapere il livello di conoscenza di tutti gli interessati, ho pensato di scrivere una specie di "ripasso" delle nozioni principali, a partire dalla base.

 

Nel seguito, come ho anticipato, farò riferimento alle caldaie per locomotiva, ed anche le norme di condotta risentiranno di questo, ma in generale le informazioni sono in comune, sprattutto perchè le caldaie da locomobile non differiscono, se non nelle dimensioni ed alcuni dettagli secondari, da quelle per locomotiva.

 

Bibliografia:

 

Testi per il personale di condotta locomotive e tecnico - a cura del Servizio Materiale e Trazione delle F. S.

Vol. VI - LA LOCOMOTIVA A VAPORE

Vol. VII - NORME PER IL SERVIZIO PRATICO CON LOCOMOTIVA A VAPORE

 

Ed. C. I. F. I. - Collana di testi per la formazione e l'aggiornamento professionale - 1971

 

Andreini P., Pierini F.

Generatori di vapore di media e piccola potenza - V edizione

Hoepli 2005

[iw1dov]

Le macchine a vapore, rispetto al numero dei cilindri ed alle loro caratteristiche si possono distinguere in :

 

 

- macchine a semplice espansione

Se l'espansione del vapore viene sfruttata una sola volta in un solo cilindro del motore (che però può anche essere a cilindri multipli) e poi viene scaricato nell'atmosfera.

- macchine a doppia espansione

Se il vapore, prima di essere scaricato nell'atmosfera, lavora dapprima in un cilindro, detto di Alta Pressione (AP) e poi viene fatto espandere nuovamente in un altro cilndro, detto di Bassa Pressione (BP), che sarà pertanto di diametro alquanto maggiore del cilindro AP. Ne consegue che una macchina a doppia (o multipla) espansione avrà sempre almeno due cilindri.

Nei mezzi navali e negli impianti fissi era comune la pratica di ricorrere all'espansione multipla, facendo lavorare il vapore in tre, quattro o addirittura cinque cilindri, naturalmente di diametro sempre maggiore; nei veicoli terrestri, date le ovvie limitazioni d'ingombro e di peso, non si andò mai oltre la doppia espansione.

 

Rispetto al tipo di generatore invece possiamo avere:

- macchine con caldaia a vapore saturo

- macchine con caldaia a vapore surriscaldato

 

Occorre innanzitutto definire che cosa si intende per "vapore saturo" e "vapore surriscaldato".

 

Il vapore saturo è quello che si forma naturalmente quando si porta ad ebollizione un liquido (noi ovviamente parliamo sempre e solo di acqua). Per le leggi della chimica e della fisica, ad una determinata pressione corrisponde sempre una determinata temperatura dell'acqua e quindi del vapore; se si riscalda una certa quantità d'acqua fino a portarla ad ebollizione, da quel momento in poi la temperatura non aumenta più sino a quando l'acqua non è evaporata tutta, per quanto calore si fornisca.

 

Il vapore saturo può essere più o meno asciutto, a seconda di quante goccioline d'acqua trattiene con sè in sospensione; il vapore è detto secco se non contiene acqua liquida in sospensione. Il vapore umido è, invece, caratterizzato dal titolo che è il rapporto percentuale tra la massa del vapore e quella della miscela vapore+acqua. Un titolo del 90% significa che il vapore contiene al suo interno un 10% di goccioline d'acqua liquida.

 

L'umidità in sospensione nel vapore peggiora il rendimento della macchina e danneggia sia i meccanismi che la caldaia stessa, per cui si cerca sempre di fare in modo che il titolo sia il più alto possibile, prelevando il vapore il più lontano possibile dalla superficie in ebollizione; è per questo che le calaie delle locomotive sono caratterizzate nella parte superiore da quella specie di campana, detta "duomo", che ha appunto il compito di custodire la valvola di presa vapore (dal lugubre soprannome di "testa di morto"), che si trova al suo interno.

 

La necessità di mantenere il titolo del vapore più alto possibile influenza molto, come vedremo, la condotta della caldaia a vapore saturo.

 

Se si riscalda il vapore lontano dall'acqua (in modo cioè che non vi sia contatto con acqua liquida), è possibile aumentarne la temperatura (possiamo infatti somministrare calore senza che evapori altra acqua): abbiamo cioè un vapore la cui temperatura è più alta di quella che corrisponde alla pressione al cui si trova. Il vapore in tale condizione è detto surriscaldato.

 

Il surriscaldamento del vapore giova molto al rendimento della macchina a vapore, perchè è assolutamente secco (per definizione) ed è meno soggetto a fenomeni di condensazione, altamente nocivi. Poichè permette rendimenti più elevati anche con motori a semplice espansione, meccanicamente più leggeri e più semplici, è stato preferito nei veicolo terrestri rispetto alla doppia espansione.

 

Oggi, nei moderni impianti di generazione di vapore (centrali elettriche, ecc.) si usa esclusivamente vapore surriscaldato; come macchine motrici si usano solo turbine e l'impiego del motore a vapore è del tutto scomparso.

 

Nelle locomotive a vapore che oggi sopravvivono nei musei, abbiamo sia esemplari a vapore saturo (i più antichi - generalmente macchina da manovra o piccole locomotive per ferrovie concesse, in cui importava soprattutto la semplicità di manutenzione), sia unità a vapore surriscaldato, in cui troviamo tanto locomotive per treni locali, quanto la grande macchina per treni rapidi, in grado di correre anche a 120 km/h.

 

Nelle locomobili, per quanto poco io sappia, si trovano solo esemplari a vapore saturo - immagino perchè le considerazioni sulla manutenzione valide per le ferrovie concesse erano ancora più stringenti.

 

Domande?

Modificato 26 Agosto 2009 da iw1dov

[Angelillo]

Beh, complimenti iw1dov!

L'argomento è molto appassionante, hai spiegato molto bene il tutto finora, almeno per me.

Le locomobili che vediamo alle esposizioni, quelle fotografare e riprese nelle pagine precedenti, sono a semplice o doppia espansione?:cheazz:

[iw1dov]

Bene, sono contento!

 

Tutte le locomobili che ho visto finora e nelle fotografie precedenti hanno il motore ad un solo cilindro, e perciò sono a semplice espansione. I motori a doppia espansione si riconoscono facilmente, perchè si vede bene che uno dei due cilindri è molto più grosso dell'altro (almeno il doppio).

 

Però nell'esposizione di un collezionista a Pegognaga (MN) - immagino che lo conoscerete meglio di me - ho visto uno splendido schiacciasassi a vapore Breda, magnificamente restaurato, che appunto era a doppia espansione. Peccato che non avesse potuto accenderlo, perchè attendeva ancora la visita di disaccantonamento.

 

Ora sto scannerizzando i disegni per il prossimo argomento, ma se avanza tempo cerco una fotografia di una locomotiva a doppia espansione, dove si vede bene la differenza.

[Angelillo]

Quindi presumo che anche il rumore di un semplice espansione risulti differente da un doppia espansione:cheazz:

Ora metto una mia curiosità ( col rischio di farmi passare da stupido:asd:): Perchè a volte, vedendo i video delle locomobili, quando cominciano a far girare il volano si vede il vapore liberato nell'atmosfera dopo il ciclo e a volte lo si vede uscire dal "camino" (non mi sovviene il termine esatto )?

Cosa cambia nei 2 sistemi di funzionamento?:cheazz:

[iw1dov]

Ti dirò... non ne ho mai sentito uno, quindi non saprei dire... Immagino di sì, però: poichè il vapore, da un motore a doppia epansione, esce ad una pressione più bassa rispetto ad uno a semplice, immagino che i colpi dello scappamento saranno più attutiti nei motori a doppia espansione. Ma non so se si riesce a riconoscerne uno "ad orecchio", senza fare il confronto...

 

Diverso il caso delle locomotive (anche qui però, non avendone mai sentita una, faccio solo supposizioni): le locomotive a semplice espansione hanno sempre due cilindri gemelli, per cui ad ogni giro di ruota noi sentiamo quattro colpi di scappamento (il classico rumore della locomotiva a vapore), perchè entrambi scaricano direttamente all'atmosfera; quelle a doppia espansione continuano ad avere due cilindri, però quello AP non scarica più nell'atmosfera, ma nel cilindro BP. Dunque, per ogni giro di ruota, si dovrebbero sentire solo DUE colpi di scappamento, e non più quattro.

 

Ma resta una supposizione, perchè oggi - ahimè - locomotive a doppia espansione funzionanti non ce ne sono più.

 

Per l'altra domanda... mi stai chiedendo di anticipare il funzionamento del motore! Per ora ti dico solo che si tratta del rubinetto di spurgo: maggiori dettagli in seguito.

[Junker]

Proviamo ad illustrare con immagini quanto ottimamente e dettagliatamente iw1dow descrive;

tripla espansione macchina fissa........

http://farm1.static.flickr.com/28/101827333_aa141fe577.jpg?v=0

doppia espansione, compound , per rullo stradale semovente ma tipologia classica anche per loco semoventi o meno; si nota bene il fi diverso dei cilindri......

http://www.prestonservices.co.uk/Henschel_Steam_Roller_1.jpg

[Angelillo]

Per l'altra domanda... mi stai chiedendo di anticipare il funzionamento del motore! Per ora ti dico solo che si tratta del rubinetto di spurgo: maggiori dettagli in seguito.

No, tranquillo, non voglio romperti le uova nel paniere! Sono arrivato di 35 anni senza saperlo, posso attendere ancora un po'

[iw1dov]

Grazie Junker per le immagini. Angelillo: non temere, faccio presto

 

Allora proseguiamo con l'argomento successivo: la caldaia.

[iw1dov]

Vediamo adesso com'è fatta una caldaia "storica". Nelle immagini che aggiungerò si vedranno caldaie da locomotiva, ma quelle da locomobile non sono diverse che in pochi particolari secondari. Io le chiamo caldaie Stephenson (è una mia invenzione: non so se questo nome sia mai stato adottato ufficialmente da qualcuno) perchè la loro struttura è rimasta praticamente identica da quella inventata nel 1825 da G. Stephenson, il padre delle ferrovie, per la sua Locomotion.

 

La caldaia Stephenson è dunque una caldaia a tubi di fumo, con focolare interno e tiraggio forzato. Le prime due caratteristiche rispondono all'esigenza di aumentare la superficie di riscaldamento senza eccedere nelle dimensioni, mentre l'ultima è indispensabile per poter bruciare notevoli quantità di combustibile (ed ottenere quindi la produzione di vapore richiesta) in un forno relativamente piccolo.

 

La caldaia è rappresentata schematicamente nella figura seguente:

 

Essa è costituita dal corpo cilindrico (f-g), che contiene il fascio tubiero (a-b-c-d) alla cui estremità anteriore è collocata la camera a fumo (h-e-d-i) ed a quella opposta il forno ,o focolare. Nella parte superiore della camera a fumo è collocato il fumaiolo, o camino (F).

 

Esaminiamo ora in dettaglio il forno:

Il focolare (F) consiste in una cassa a spigoli arrotondati formata superiormente e lateralmente da lamiere di acciaio o - talvolta - di rame, fissate tra loro mediante chiodatura a caldo; il focolare è chiuso inferiormente dalla griglia G.

 

Le pareti laterali, o fianchi, la parete posteriore (P), ove si trova la boccaporta (Q'-Q') e quella superiore ©, detta cielo del focolare, sono sempre circondate interamente dall'acqua. In particolare, come vedremo, occorre sempre verificare che il livello dell'acqua non scenda MAI al disotto di un minimo, in modo che il cielo del forno non risulti scoperto. In caso contrario, la caldaia si danneggia irreparabilmente e vi è la concreta possibilità di provocarne l'esplosione.

 

La parete anteriore del forno prende il nome di piastra tubiera, perchè ad essa si fissano le teste dei tubi bollitori (t). Il focolaio è contenuto nell'inviluppo del forno o portafocolaio, al quale è collegato inferiormente per mezzo del quadro di base (Q).

 

La griglia è formata generalmente da sbarre di ferro o di ghisa; le locomotive più antiche utilizzavano sbarre lunghe come tutto il forno, sciolte o riunite in pacchetti, mentre nei tipi più moderni, comprese quelle ancor oggi in servizio storico, si usano barre corte in pacchetti di tre; esistono pacchetti di tre misure differenti di lunghezza, combinando opportunamente i quali è possibile coprire griglie di qualsiasi dimensione.

Ho citato le barre di griglia da locomotiva perchè con l'uso la griglia si ottura o si fonde (o entrambe le cose) e pertanto le barre vanno ricambiate; tenuto conto del grande fabbisogno delle Ferrovie, dovevano essere un prodotto di fonderia piuttosto comune e quindi a buon mercato. Non è escluso quindi che anche qualche locomobile abbia adottato quelle griglie, magari come modifica, per contenere i costi dei ricambi (e chissà che qualche parente ferroviere non ne contrabbandasse fuori dal deposito locomotive... come si ha notizia certa che accadesse per il carbone).

 

Sulle locomotive la griglia è leggermente inclinato verso la piastra tubiera, allo scopo di aumentarne l'estensione senza influenzare le dimensioni del forno. La pendenza non è comunque molto elevata, perchè gli scossoni della marcia provocherebbero l'accumulo del carbone verso la parte anteriore.

 

Al disotto della griglia è fissato il ceneratoio.

Come suggerisce il nome, uno dei suoi fondamentali compiti è di raccogliere la cenere ed i frammenti incandescenti di carbone (o altro combustibile) cadano liberamente sul terreno, col rischio di causare incendi. L'altra funzione, altrettanto fondamentale, è di permettere la regolazione dell'accesso dell'aria nel forno, e di conseguenza la combustione.

 

Il ceneratoio è costituito da una cassa di lamiera ©, le cui pareti laterali (e naturalmente il fondo) sono fisse; la parete posteriore (B) e - nelle locomotive più grosse - quella anteriore (A) sono mobili e prendono il nome di portelle. La portella del ceneratoio deve restare, normalmente, aperta durante il funzionamento a regime; si chiude (parzialmente o totalmente) soltanto quando è necessario moderare la combustione. Ma di questo parleremo meglio in seguito.

 

L'apertura praticata nella parete posteriore del focolaio, necessaria per introdurre il combustibile, è detta boccaporta del forno. Ad essa - naturalmente - corrisponde un'apertura uguale nell'inviluppo del forno, alla quale è applicata la chiusura, o porta propiamente detta.

 

La boccaporta può avere forma circolare, ovale o rettamgolare ad angoli arrotondati. Nelle locomotive meno recenti, ed in tutte le locomobili che ho visto finora, la porta è in un sol pezzo di forma ovale o rettangolare e si apre a cerniera; nelle locomotuive più moderne è invece costituita di due pezzi rettangolari scorrevoli in senso contrario su una apposita rotaia. La porta è sempre provvista di una lamiera ©, detta controporta , che serve a difenderla dall'azione diretta del fuoco.

Un riparo ® di ghisa in due pezzi, detto battipala, è applicato superiormente ed inferiormente alla boccaporta per difenderla dai colpi della pala - appunto - e degli altri ferri da fuoco.

 

L'inviluppo del forno, già citato in precedenza, costituisce la parte posteriore della caldaia; oltre che a contenere l'acqua, ha la funzione di alloggiare il forno. E' costruito in lamiera di acciaio, opportunamente piegate ed inchiodate a caldo. La sua parte superiore può essere piana, cioè parallela al cielo del forno, ma più spesso ha forma cilindrica, perchè questa è la forma che meglio resiste alla pressione interna. La parete anterireo del portafocolaio termina all'altezza del punto in cui s'innesta il corpo cilindrico, ed è opportunamente sagomata per accoglierlo.

 

Si è visto che il focolaio è collegato inferiormente al portafocolaio mediante il quadro di base, che è una cornice di acciaio di grossa sezione, inchiodata come tutte le altre lamiere del forno. Ad esso sono fissati i sostegni della griglia ed il ceneratoio.

 

Un telaio simile, ma più piccolo, detto quadro della boccaporta, assicura l'unione e la tenuta ermetica tra forno ed inviluppo in corrispondenza della boccaporta, appunto.

 

Il corpo cilindrico è la parte centrale della caldaia; oltre a contenere la maggior parte dell'acqua della caldaia, racchiude il fascio dei tubi bollitori. E' costituito da vari anelli di lamiera d'acciaio, cilindrici o leggermente conici, detti virole.

 

Le tre figure soprastanti illustrano i modi più comuni di disporre le virole, ma in molte caldaie gli anelli sono disposti "a cannocchiale", come illustrato in fig. 20, perchè questa configurazione ha il vantggio di evitare il ristagno di acqua quando si vuota la caldaia.

 

Come già detto, il corpo cilindrico è collegato posteriormente all'inviluppo del forno, ed anteriormente alla camera a fumo, che vedremo più avanti, dalla quale è separato da una lamiera di ferro avente i fori corrispondenti con la piastra tubiera del forno. Tale lamiera è detta piastra tubiera anteriore, per distinguerla da quella posteriore, del focolaio.

 

Nelle caldaie da locomotiva, superiormente al corpo cilindrico è fissato un cilindro verticale di lamiera d'acciaio, detto duomo, in corrispondenza di un'apertura sufficiente per il passaggio di un uomo, che chiude a mo' di coperchio. In qualche caso, sul duomo sono fissate le valvole di sicurezza.

 

Il duomo serve a raccogliere, come accennato, il vapore meno umido e costituisce l'alloggiamento della valvola di presa vapore. Generalmente non è presente sulle locomobili.

 

(continua)

[iw1dov]

Come tutti sappiamo, l'acqua contiene una serie di sostanze minerali che - ad alta temperatura - depositano ed incrostano le superfici del recipiente, nel nostro caso la caldaia. Per evitarle è indispensabile trattare opportunamente le acque di alimentazione, come vedremo meglio in seguito, ma anche in questo modo è inevitabile che si formino sedimenti ed incrostazioni.

 

Per poter rimuovere questi depositi, che sono dannosi per la conservazione della caldaia e potrebbero pregiudicarne la sicurezza (rischio di esplosione), occorre eseguire frequenti lavaggi. A tal scoopo sono praticate nell'inviluppo del forno e nel corpo cilindrico apposite aperture, dette portine di lavaggio.

 

Nell'inviluppo del forno se ne hanno in generale quattro, e talvolta anche sei, in corrispondenza del cielo del focolare, nonchè quattro in corrispondenza degli spigoli del quadro di base. Se ne trova una anche nella parte inferiore della piastra tubiera anteriore, nella camera a fumo.

 

Le locomobili sono inoltre dotate di un portello di ampie dimensioni, detto passo d'uomo, che serve (oltre che per i lavaggi) per eseguire le visite interne. Le locomotive ne sono prive, in quanto la funzione è assolta dal duomo, che per questo è smontabile, oppure - talvolta - dotato di un coperchio apribile.

 

La figura precedente illustra i due tipi più comuni di portine di lavaggio; quello di fig. 24 è detto autoclave perchè la pressione stessa del vapore tende a mantenere la portina (A) contro la sua sede e contribuisce alla tenuta. La portina della piastra tubiera anteriore è anch'essa autoclave e quasi sempre del tipo illustrato qui sotto:

 

Anche la porta del passo d'uomo è autoclave, in genere. Volevo mostrarvene un disegno, ma non riesco più a trovarlo. Quando il generatore è in funzione, le portine di lavaggio non vanno toccate per nessun motivo.

 

Le portine di lavaggio sono munite, per la tenuta, di speciali guarnizioni di metallo "imbottito" con materiale resistente al calore (una volta era amianto, ora fuorilegge), che vanno sostutuite ogni volta che si aprono le portine.

 

Le portine autoclave sono unificate ed esistono ditte specializzate che fabbricano queste guarnizioni, in misure standard che vanno tutt'ora bene per le portine delle nostre vecchie caldaie (esistono due o tre misure). Per i tipi non standard, come quelli di fig. 23, è possibile rivolgersi ad artigiani ancora capaci di fare questo mestiere.

 

Abbiamo già citato più volte i tubi bollitori: servono al passaggio dei prodotti della combustione dal forno alla camera a fumo, dalla quale poi escono per il camino, aumentando così la superficie di riscaldamento e di conseguenza la produzione di vapore.

 

Sono contenuti nel corpo cilindrico, fissati alle due piastre tubiere, e sono costituiti da tubi in acciaio speciale senza saldatura, generalmente del diametro interno di 45 mm (per le locomotive).

 

L'estremità dei tubi, destinata ad essere fissate alla piastra tubiera del forno, è generalmente munita di un canotto di rame (fig. 27a), o in acciaio (fig. 27b); entrambi i tipi di canotto sono applicati ai tubi mediante saldatura.

 

I canotti in rame si usano solo sulle caldaie con forno in rame; i canotti di acciaio si usano tanto sulle caldaie con forno in rame, quanto su quelle con forno in acciaio; in queste ultime il canotto è collegato alla piastra tubiera interponendo una guarnizione di rame.

 

Le estremità dei tubi vengono fissate alle piastre tubiere mediante mandrinatura, in modo da formare un orlo (B) ben aderente ed a tenuta ermetica (fig. 26), facendolo aderire perfettamente ai fori delle piastre, che sono leggermente conici verso l'interno. Dopo la mandrinatura, gli orli dei tubi vengono anche generalmente saldati elettricamente alle piastre.

 

I tubi bollitori devono essere nel maggior numero possibile, senza però ostacolare la circolazione dell'acqua all'interno della caldaia e senza indebolire troppo le piastre tubiere. La disposizione preferita è quella della figura sottostante, la quale illustra anche il modo usuale di identificare i singoli tubi, nel caso si debbano segnalare anomalie.

 

Come detto all'inizio, le pareti del forno sono formate da lamiere piane, ma tale forma non è adatta a resistere alla pressione, che tende a piegarle. Inoltre, il forno non può essere fissato all'inviluppo solo mediante il quadro di base.

 

Per risolvere entrambi i problemi, il forno è fissato all'inviluppo mediante una fitta serie di tiranti, che collegano insieme le rispettive pareti: poichè la pressione tende a spingere verso l'esterno la parete del portafocolare, e verso l'interno quella del forno, ecco che mediante i tiranti esse si sostengono e rinforzano a vicenda.

 

I tiranti sono filettati e ribaditi ad entrambe le estremità, per assicurarne la tenuta; sono generalmente realizzati in rame (per caldaie con forno in rame), od in acciaio speciale (caldaie con forno in rame o in acciaio) e sono attraversati, per buona parte della lunghezza, da un foro longitudinale, che ha lo scopo di evidenziarne la rottura.

 

I tiranti sono infatti soggetti a rompersi, più che altro a causa delle differenze di dilatazione tra la parete del forno, soggetta alla fiamma, e quella dell'inviluppo, più fredda. Oggigiorno, con l'impiego esclusivamente saltuario delle caldaie, altro grande fattore di stress è dato dai cicli di accensione e spegnimento, che devono quindi essere eseguiti con particolare cautela.

 

Quando un tirante si rompe, dal foro inizia una piccola perdita di acqua o di vapore, che svela appunto la rottura. La rottura di più tiranti consecutivi può essere pericolosa, perchè permette ingobbature delle lamiere, con conseguente formazione di cretti e quindi di esplosione per cedimento strutturale. Per questo non bisogna tardare a far cambiare i tiranti (operazione - come tutte quelle da eseguire sui generatori di vapore - riservata a personale specializzato) prima che le incrostazioni riempiano il foro e facciano cessare la perdita.

 

Soprattutto sulle locomotive a vapore, ed al solo scopo di terminare il servizio (il getto di vapore o d'acqua in forno può causare problemi a mantenere la pressione), si usava - e talvolta si usa ancora - l'espediente di chiudere il foro mediante una spina; per quanto deprecato, questo trucco ha tuttavia il merito di mantenere evidente il tirante rotto: non bisogna infatti MAI saldare un tirante che perde, perchè altrimenti diventerà impossibile individuarlo in seguito, mettendosi in condizione di pericolo.

 

Dei tiranti di forma speciale, detti tiranti a collo d'oca, collegano la piastra tubiera al fondo del corpo cilindrico, sotto l'ultima fila di tubi.

 

Similmente alle pareti è fissato il cielo del forno.

 

Le piastre tubiere sono invece collegate tra loro dai tubi bollitori, anche se questi - essendo soggetti ad una temperatura più alta delle lamiere esterne del corpo cilindrico, perchè sono lambiti dai gas della combustione - tendono a dilatarsi maggiormente e pertanto ad allontanare tra loro le piastre. Per questo motivo le piastre tubiere sono soggette a cretti, in particolare quella del forno, per salvaguardare la quale è necessario adottare sempre opportune cautele durante la condotta del fuoco.

 

(continua)