Vorrei continuare la discussione scusandomi innanzi tutto per la mia assenza dal forum per ragioni di lavoro e agganciandomi alle pregevoli osservazioni di Pellicano sul sistema di alimento di acqua in caldaia. Nelle caldaie Cilindriche tipo Cornovaglia a tubi di fumo, la massa d’acqua contenuta era tale che permetteva un controllo del livello “a vista “ con una alimentazione dell’acqua spesso effettuata in modalità discontinua, inoltre con l’alimentazione dei forni a carbone l’inerzia termica sopperiva ai transitori generati dalle variazione di regime. Nelle caldaie a tubi d’acqua, perfettamente descritte nei post precedenti di Pellicano e come da lui evidenziato il livello della caldaia doveva essere costantemente monitorato e regolato a seconda delle varie andature e soprattutto durante le manovre. Le caldaie nei primi anni del ‘900 erano ancora viste come oggetti molto pericolosi e con ragione, infatti nei primi sette anni del secolo scorso, negli USA avvennero 368 esplosioni con 1466 vittime tra morti e feriti gravi. Le caldaie esplosero per la maggior parte a causa di mal funzionamento delle valvole di sicurezza a contrappeso (non vi erano normative unificate in merito) e per errori nella conduzione da ricercare soprattutto nella mancata vigilanza del livello di acqua in caldaia. L’ errore fatale più frequente era nel caso di livello troppo basso nel corpo cilindrico di alimentare con acqua per ripristinarlo, l’acqua a contatto con le parti “arroventate” si trasformava immediatamente in vapore, un kg di acqua che vaporizza a 4 bar aumenta il proprio volume di circa 300 volte, quindi è facile intuire le conseguenze di una non corretta conduzione e controllo del livello. Nel Primo dopoguerra si adottarono sistemi di regolazione meccanici tramite galleggiante, in Italia si hanno i primi regolatori pneumatici Spriano intorno agli anni ’30. Come già detto in precedenti discussioni, la qualità dell’ aria compressa strumentale lasciava molto a desiderare, inficiando il funzionamento della strumentazione pneumatica e rendendola poco affidabile. Il secondo problema era comunque sulla parte meccanica delle valvole di regolazione, infatti anche se il sistema attuativo era perfetto si avevano comunque problemi di tenuta e funzionamento, dovute ad erosioni o dalle differenze di pressioni tra le camere.
Le valvole offrivano poche scelte, nel senso che erano quasi tutte valvole a globo con la possibilità di avere singola o doppia sede. Tipiche erano le valvole Mason-Neilan, con otturatore guidato sopra e sotto, reversibili e con la possibilità di avere l’otturatore contoured o V-port.
https://www.dropbox.com/s/boz9wl1v18kep5x/valvola%20bilanciata.jpg?dl=0
Otturatore bilanciato
https://www.dropbox.com/s/lbcwurihx73oecq/valvola%20contour.jpg?dl=0
Otturatore bilanciato con gabbia
anticavitazione e/o riduzione rumore
Le valvole a doppia sede erano bilanciate. Per servizi più impegnativi esistevano valvole a singola sede, con otturatore guidato dall’alto soltanto.
Ad ogni dimensione corrispondeva un Cv (coefficiente di efflusso) a seconda del tipo di valvola prescelto ed era possibile ricavare grossolanamente il Cv con un semplice calcolo che consisteva nel moltiplicare per un certo coefficiente il quadrato del diametro espresso in pollici. Ad esempio per le valvole a doppia sede il coefficiente era circa 12.
I problemi legati al comportamento dei fluidi all’interno delle valvole erano poco noti e i coefficienti correttivi ancora meno. Per il dimensionamento bastava un regolo specifico che tutti i costruttori di valvole potevano fornire: il risultato era di solito abbastanza ben utilizzabile senza dare particolari problemi. La cavitazione era un problema non ancora studiato, mentre per il flashing, indipendentemente dalla sua entita, veniva suggerito di utilizzare una valvola superiore di un diametro a quella calcolata.
Uno sviluppo interessante fu introdotto da Hammel Dahl verso la meta degli anni ‘60 quando presento una valvola a gabbia per elevati ΔP con la gabbia provvista di fori contrapposti in modo da far scontrare i getti che da questi provenivano. In questo modo la dissipazione di energia veniva in gran parte eliminata tra sede e otturatore riducendo drasticamente i problemi di erosione.
L’introduzione delle valvole a gabbia che, a parità di dimensione del corpo, possono avere Cv molto diversi e in qualche modo personalizzabili ha portato all’esigenza di un dimensionamento più accurato, con programmi di calcolo eseguibili da PC, con verifica immediata di condizioni di cavitazione o di flashing e la possibilità di cambiare la geometria della valvola per superare questi problemi.
Anche il rumore, che molti anni fa era subìto come un evento non modificabile, oggi contribuisce nella scelta del tipo di valvola più adatto, nella consapevolezza che una valvola rumorosa e una valvola che darà problemi.
Spero fare cosa gradita pubblicare un manuale in uso alla RM negli anni ’30, come quello precedentemente postato, che descrive il regolatore di livello automatico modello Mumford utilizzato sulle navi della RM nel periodo tra le due guerre, se gli amministratori vorranno spostarlo nella sezione Biblioteca potrà essere consultato da quanti interessati all’argomento.
https://www.dropbox.com/s/q8ln7hoh0sn76ya/autoregolatore%20alimentazione.pdf?dl=0