Caldaia a vapore diretto

Caldaia a vapore diretto
con macchina a doppio effetto

Modello costruito in Olanda nel 1904.

M.M.T.A. - Invent. n. 130

Materiali: ottone, ferro, rame e legno, su basamento in legno
Dimensioni: cm. 48x19x45.

Il rivestimento della caldaia è in legno santo. Proveniente dal modello del piroscafo misto “Adele Gotuzzo”, è stata smontata e collocata all’esterno per renderla visibile al pubblico.

L’adozione delle caldaie a tubi d’acqua consentì di ottenere vapore a pressioni più elevate, per cui dalle macchine a duplice espansione si passò a quelle a triplice espansione, nelle quali il vapore lavorava in tre o quattro cilindri. Esse rappresentarono l’apice del perfezionamento raggiunto da questo tipo di motrice, intorno all’anno 1880. Il combustibile impiegato nelle caldaie era sempre il carbone. L’aria per la combustione veniva convogliata nei locali caldaie per mezzo di grandi maniche a vento, in genere sistemate sulla sovrastruttura a centro nave, sulla verticale dei locali stessi. L’aria affluiva grazie al moto della nave e alla depressione originata dal tiraggio dei fumaioli. Se la combustione era alimentata con l’aria aspirata attraverso le maniche a vento in seguito alla depressione originata dal tiraggio del fumaiolo, si aveva il cosiddetto “tiraggio naturale”, che consentiva di bruciare solo un certo quantitativo di carbone. Per aumentare questo tiraggio, i fumaioli venivano costruiti molto alti, conferendo un aspetto caratteristico alle unità dell’epoca. Se invece di aspirare l’aria attraverso le maniche a vento per il solo effetto della depressione nei locali caldaie, si impiegavano anche degli aspiratori meccanici, ovvero delle ventole che la forzavano all’interno, si aveva il cosiddetto “tiraggio forzato”, grazie al quale le caldaie potevano bruciare molto più carbone e sviluppare maggiore potenza. Essa veniva utilizzata nei momenti di pericolo, per sfuggire una tempesta, per battere record di velocità o, nel caso delle navi da guerra, per prepararsi al combattimento. La combustione a carbone richiedeva molto lavoro manuale da parte del personale addetto alla condotta ed esigeva un enorme dispendio di manodopera nelle operazioni di rifornimento. Non è raro trovare suggestive fotografie in bianco e nero che ritraggono i caricatori di carbone mentre salgono faticosamente sulle passerelle con delle pesanti corbe di carbone sulle spalle e lo scaricano nei depositi. I fuochisti addetti all’alimentazione delle caldaie vivevano in un ambiente infernale, con temperature oscillanti fra i 40 e i 70° e un’aria resa caliginosa dalla polvere di minerale. Con un lavoro così massacrante, non stupisce che la loro vita media fosse alquanto bassa. Anche i tecnici addetti alle macchine avevano un compito gravoso, a ogni corsa del cilindro dovevano mettere una goccia di olio negli ingranaggi, con il rischio di perdere una mano. Non tutte le nazioni disponevano di carbone in quantità sufficiente al loro fabbisogno e spesso dovevano importarlo, con un notevole aggravio nei costi di gestione. Inoltre, dato che vi erano differenti qualità di combustibile, se si voleva ottenere un buon rendimento dalle macchine occorreva affidarsi all’ottimo carbone gallese, conosciuto come “Cardiff” dal nome del porto nel quale veniva imbarcato. Solo l’Inghilterra e poche altre potenze marittime disponevano di basi attrezzate lungo le principali rotte oceaniche ed erano in grado di mantenere grandi depositi di combustibile, mentre le altre dovevano stipulare onerosi contratti di rifornimento. Un notevole passo in avanti fu compiuto con il passaggio dal combustibile solido a quello liquido, ossia dal carbone alla nafta. Il petrolio grezzo venne impiegato per la prima volta dai russi sulle navi del Mar Caspio e del fiume Volga, data la vicinanza di ricchi giacimenti, ma le altre marine continuarono a preferire il carbone, per la sua notevole diffusione a livello mondiale. Restava il problema dell’imbarco e dello stivaggio a bordo. Come abbiamo visto, le operazioni di rifornimento erano lunghe e dispendiose, dovendo essere compiute tutte a mano. Inoltre le navi più piccole avevano carenza di spazio dove sistemare le carbonaie le quali, tra l’altro, non potevano mai essere riempite del tutto a causa della forma irregolare dei pezzi. Un combustibile liquido avrebbe facilitato enormemente il compito, perché avrebbe potuto essere caricato per mezzo di pompe e avrebbe permesso di colmare fino all’orlo i serbatoi. Il problema era particolarmente sentito nelle marine da guerra minori, che avevano un gran numero di torpediniere e di altri natanti di piccole dimensioni. La Regia Marina Italiana condusse una serie di esperimenti che nel 1890 consentirono di mettere a punto un bruciatore adatto allo scopo, ideato dall’Ingegnere Capo del Genio Navale Vittorio Cuniberti. Esso spruzzava la nafta in minutissime goccioline entro la camera di combustione, dove la temperatura veniva mantenuta a un livello tale da favorire l’accensione di questa nebbiolina. Questo tipo di bruciatore, studiato per le torpediniere, si diffuse anche sulle navi più grandi, mentre in diverse basi venivano approntati depositi di nafta. Le navi petroliere cominciavano ad assumere un ruolo determinante nelle flotte mercantili di tutto il mondo. Le caldaie a nafta producevano una quantità di vapore maggiore rispetto a quelle a carbone e la potenza sviluppata aumentava del 20-25%. Inoltre si poteva accelerare o rallentare la velocità in tempi più brevi, qualità della massima importanza per le navi da guerra. Per aumentare la velocità occorreva naturalmente mandare più vapore nei cilindri. Nelle unità con caldaie a carbone non era possibile accendere o spegnere un certo numero di caldaie a ogni variazione di andatura, perciò alcune caldaie venivano tenute in regime di alimento con i fuochi molto bassi, che venivano attivati solo in caso di aumento di velocità e ridotti in caso di diminuzione. Con la combustione a nafta, invece, questa variazione nella produzione di vapore poteva essere ottenuta semplicemente con l’accensione o lo spegnimento di qualche bruciatore, dato che ogni caldaia ne aveva più di uno (da 3-5 per quelle più piccole fino a 13-15 per quelle più grandi). Nonostante gli indubbi vantaggi, i maggiori produttori di carbone erano restii ad abbracciare il nuovo sistema, perché temevano di perdere il vantaggio loro offerto dall’avere il quasi monopolio di un’importante risorsa strategica. All’inizio del Novecento, la macchina a vapore a triplice o a quadruplice espansione aveva raggiunto l’apice della sua evoluzione, quando l’introduzione della turbina provocò una nuova rivoluzione nel campo della propulsione navale.