Ripassi e approfondimenti

Generatori di vapore, valvole di sicurezza, indicatori di livello, manometri, termostati, regolatori di livello ...

Generatori di vapore

Esistono molti diversi criteri di classificazione dei generatori di vapore , è importante conoscerli perchè nel gergo del mestiere si userà nominare il piu' appropriato in base alle tipo di caratteristiche del generatore di vapore che si intendono evidenziare.

Classificazione dei generatori di vapore:

1) Riferendosi al tipo di installazione

  • Generatori fissi: Sono interamente montati e costruiti in modo da non essere rimovibili senza demolire parte dell' impianto.
  • Generatori semifissi: Sono interamente sganciabili dai servizi della centrale termica in cui si trovano e trasportabili per funzionare altrove.
  • Generatori mobili: Spesso sono direttamente montati su ruote.
  • Altri , anche di potenzialita di tutto rispetto sono montati sulle vecchie locomotive e sulle navi.

2) Riferendosi alla pressione

  • Bassa pressione < di 1 bar
  • Media pressione Da 1 a 15 bar
  • Alta pressione Da 15 a 100 bar
  • Altissima pressione oltre i 100 bar

Descrizione dei tipi di generatori di vapore

Generatori tipo Cornovaglia: Questo tipo di generatore di vapore prende il suo nome dall' omonima regione inglese dove vennero costruiti i primi tipi di Cornovaglia. La possiamo definire come il prototipo dei moderni generatori a tubi da fumo mentre la sua classificazione è la seguente : fisso , a grande volume d' acqua e focolare interno. Ai nostri giorni la Cornovglia ed in generale i generatori a grande volume d' acqua non vengono praticamente piu' costruiti , in quanto superati dai modelli moderni con rendimenti sensibilmente piu' elevati.E' infatti da cosiderarsi buono un rendimento dell' 85% per un generatore di vapore di questo tipo. I generatori a grande volume d' acqua hanno avoto comunque un larghissimo utilizzo nel nostro paese e se ne trovano alcuni adirittura ancora in uso date le bune caratteristiche di affidabilità , facilità di manutenzione e di pulizia interna dovute alla semplicità di costruzione ed alle non poco rilevanti dimensioni , nonchè per l'elevato volano vapore. ba

Accesori dei generatori di vapore: Le valvole di sicurezza

Le valvole di sicurezza hanno lo scopo e devono essere costruite per essere in grado di scaricare tutto il vapore prodotto dal generatore quando dovesse raggiungere la pressione massima stabilita. In condizioni normali di utilizzo , il condotto di scarico ricavato all' interno dellla valvola e' chiuso dall' otturatore sul quale grava il carico della valvola. ( Esempio di calcolo del carico delle valvole di sicurezza)
In base al tipo ed al modo in cui è sistemato il carico , possiamo classificare le valvole di sicurezza in:
- Valvole a peso diretto
- Valvole a peso e leva o a peso indiretto
- Valvole a molla diretta

Un altro tipo che si distingue sono le valvole a grande alzata, nelle quali vi è una risega ricavata sull' otturatore in modo che il vapore uscendo eserciti maggior forza sbattendo su di esso, provocando la grande o addirittura totale alzata. A qust ultimo tipo di valvola e ammessa per legge una riduzione del 60% rispetto alle normali valvole di sicurezza.
Tra le valvole speciali vi sono le cosiddette valvole a boccaglio che sfruttano un condotto d' ingresso con profilo a boccaglio con il risultato di una maggiore apertura dell' otturatore. (principio di Venturi)
In ultimo , ma non meno importanti sono le valvole di sicurezza con Gruppo di valvola pilota , generalmente usate in caso di pressioni altissime con grandi quantitativi di vapore da smaltire. Questo tipo di valvola consiste in una normale valvola con "all'interno" una valvola pilota di diametro ridotto che inizierà a sfogare vapore un poco in anticipo elo convolglierà ad un apposito pistone che comanda la valvola vera e propria. I vantaggi sono , oltre alla maggior quantità di vapore scaricabile un intervento graduale e guidato dell' apertura della stessa evitando lo sbilanciamento. r

Manutenzione delle valvole

Come abbiamo visto le valvole di sicurezza sono l' accessorio piu' importante del generatore di vapore, perchè garantiscono il totale scarico di eventuli sovrappressioni all' interno del generatore. Poichè in condizioni di normalità le valvole di sicurezza non intervengono mai (sarebbe quantomeno necessario starare il pressostato!!), é buona norma che, di tanto in tanto , vengano fatte scaricare a mano tramite l' apposita leva od altro meccanismo ; piu' di rado e con molta cautela si proverà anche ad aprirle con la sola pressione del vapore per verificare che si aprano alla pressione stabilita.

Il carico delle valvole di sicurezza

Calcolo del carico diretto: il peso diretto che agisce sulla valvola di sicurezza si calcola:
(superficie valvola X pressione di bollo) - peso otturatore
Carico = (cm2 X ate) - peso otturatore

Calcolo del carico indiretto: una volta ottenuto il peso diretto ( P ) con la formula sopra-citata dovremo solo sottrarre il vantaggio ottenuto grazie alla leva :

( P * BraccioCorto) / BraccioLungo = Contrappeso
Non bisogna dimenticare, se non già sottratto , il peso dell' otturatore e del braccio di leva.

Indicatori di livello a riflessione

Il tipo di livello piu' diffuso è sicuramente quello a riflessione, che è sconsigliabile solo in caso di pressioni dell' ordine di 33 bar o superiori , in quanto il cristallo potrebbe venir attaccato chimicamente e deteriorarsi troppo di frequente. Il suo cristallo è subito riconoscibile perchè nella parte interna porta numerose scanalature prismatiche con angolo do 90 gradi. Grazie alfatto che l' acqua ha un diverso angolo di rifrazione della luce rispetto al vapore e che l' occhio mano vede solo la luce diretta verso di esso; osservando un livello illuminato vedremo:

  • Una parte sccura dove è contenuta l'acqua
  • Una parte illuminata ed argentea dove c'è vapore

Indicatori di livello

Gli indicatori di livello servono ad indicare, visivamente, il livello dell' acqua contenuto all' interno del generatore di vaporee come avviene per le valvole di sicurezza ce ne devono essere almeno due , di cui uno soltanto puo' non essere di tipo visivo; ad esempio a rubinetti. L' altezza visibile dell' indicatore non deve essere inferiore a 15 cm di cui non piu' di 4 cm al di sotto del livello minimo.
Le parti essenziali che lo costituiscono sono:

  • la zona visiva
  • almeno due rubinetti di intercetto
  • valvola o rubinetto di spurgo

Il funzionamento dell' indicatore di livello sfrutta la nota legge dei vasi comunicanti , anche se in questo caso vi è una particolarità: l'acqua all'interno dell' indicatore si raffredda e di conseguenza diminuisce il suo peso specifico , per questo motivo il livello effettivo all' interno del generatore sarà sempre maggiore di quello riscontrato sull' indicatore di livello.

I differenti tipi di indicatore di livello sono:

  • a tubo di vetro
  • a riflessione il piu' diffuso
  • a trasparenza
  • a sensori magnetici
  • tipo a due colori
  • a rubinetto

Valvole di scarico

Lo scopo delle valvole di scarico è quello di scaricare l' acqua contenuta nel generatore o effetture gli spurghi. Sono generalmente montate due valvole di scarico per ogni generatore di cui una è detta radice che in condizioni di utilizzo normale dovrebbe essere sempre aperta. Le valvole di scarico sono montate sulla parte piu' bassa del generatore in modo da permettere lo scarico totale dell' acqua in esso contenuta.

Pressostato di regolazione

Il pressostato di regolazione serve a mantenere la pressione all' interno del generatore di vapore entro due limiti prestabiliti corrispondenti alla pressione minima di esercizio ed alla pressione massima di esercizio, spegnendo e riaccendendo il bruciatore. Il pressostato di regolazione porta due scale di taratura, la scala principale che va regolata in corrispondenza della pressione minima di esercizio e la scala differenziale che va tarata sulla differenza di pressione tra la minima e la massima di esercizio.

Pressostato di sicurezza

Il pressostato di sicurezza ( detto anche di blocco ) a un' unica funzione: rilevare lo sfioro della pressione di bollo , probabilmente causata da un' avaria del pressostato di regolazione , e mandare in blocco il bruciatore senza che esso possa "alzare le valvole". In questo caso la scala differenziale è una sola tarata ad una pressione leggermente inferiore a quella di sfioro delle valvole di sicurezza.

Manometri dei generatori di vapore

I manometri servono a misurare ed indicare la pressione relativa all' interno del generatore di pressione o di altra apparecchiatura a pressione. Sono generalmente metallici e di tipo Burdon o piu' raramente di tipo Scaeffer.

Manometro Burdon

E' il tipo piu' diffuso ed è costituito da un tubo di forma ellittica schiacciata e piegato ad arco. una estremità è posta a diretto contatto con la pressione che deve essere misurata e l' altro e' collegato , tramite leve e meccanismi , alla lancetta indicatrice. Nel caso del generatore di vapore , la pressione schiaccia il tubo e di conseguenza la lancetta ruota su una scala graduata che indica la pressione rilevata

Manometro Schaeffer

E' costituito da una membrana metallica sulla quale agisce la pressione che la fa flettere , anche in questo caso tramite un meccanismo la flessione della membrana determina il movimento della lancetta indicatrice sulla scala.

Norme relative ai manometri

Il manometro deve essere posto in posizione ben visibile e di appropriate dimensioni , la scala su di esso riportata non deve superare il doppiodella pressione di bollo e non deve essere inferiore a una volta e mezza. Deve altresi essere separato dal generatore da un rubinetto di intercettazione , un sifone ( condensa il vapore , una temp. troppo alta lo danneggerebbe presto), una presa per manometri campione di 40*4mm ed un rubinetto a tre vie necessario per le verifiche.

Regolatori di livello

Il compito del regolatore di livello , che non va confuso con il livellostato di sicurezza, è quello di mantenere il livello dell' acqua nel generatore di vapore entro due limiti prestabiliti o ad un livello praticamente costante. Esistono quindi due tipi di regolatori di livello o livellostati:

Regolatori di livello continui

Questo tipo di livellostato cerca di tenere il livello dell' acqua sempre costante nel generatore operando sulla valvola di mandata. E' costituito da un tubo termostatico inclinato in modo che, al variare del livello dell' acqua, grosse porzioni di tubo si scoprano o viceversa si coprano di acqua , la differenza di temperatura fa si che il tubo si dilati o si contragga. Le dilatazioni e contrazioni del tubo vengono poi trasmesse allla valvola di alimento che andrà a regolare la portata. Nei piu' moderni impianti termici vengono montati dei nuovi modelli di regolatori di livello che, grazie ad un dispositivo elettronico, regolano il livello in base alle richieste del vapore cosi' da evitare eccessive variazioni dovute a forti ed improvvise richieste di vapore.

Reglatori di livello discontinui

Questo altro tipo di livellostato è molto piu' semplice del primo in quanto si occupa di aprire e chiudere completamente la valvola di alimento quando il livello dell' acqua di caldaia raggiunge i livelli massimo o minimo di esercizio. E' fondamentalmente costituito da un galleggiante i cui movimenti vengono trasmessi ad un' ampolla al mercurio che apre e chiude il circuito elettrico che comanda l 'alimentazione.

Livellostato di sicurezza

Il livellostato di sicurezza o di blocco è del tutto analogo , come costruzione al regolatore di livello discontinuo e differisce da esso praticamente solo nel compito. Egli infatti non agisce sulla mandata dell' acqua nel generatore in quanto il suo compito non è quello di regolare il livello , bensi serve a mandare in blocco il generatore quando il livello scende al minimo di sicurezza o raggiunge il massimo livello di sicurezza.

Termostati

Il livellostato di sicurezza o di blocco è del tutto analogo , come costruzione al regolatore di livello discontinuo e differisce da esso praticamente solo nel compito. Egli infatti non agisce sulla mandata dell' acqua nel generatore in quanto il suo compito non è quello di regolare il livello , bensi serve a mandare in blocco il generatore quando il livello scende al minimo di sicurezza o raggiunge il massimo livello di sicurezza.

Termostato di regolazione

Serve a mantenere la temperatura del fluido costante od entro due limiti prestabiliti agendo sugli opportuni apparecchi di regolazione.

Termostato di sicurezza

In tutto simile al termostato di regolazione serve pero' a mandare in blocco il generatore di vapore quandoil fluido raggiunge una certa temperatura , considerata critica o non prevista.