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Titanic, caldaie e carbonili Questa pagina cerca di illustrare, in maniera semplice e chiara, il sistema di produzione del vapore sul Royal Mail Steamer Titanic. (la foto a sinistra mostra il modello del Titanic, descritto in questo sito, in un fotomontaggio eseguito da Stefano Corbetta, http://www.grafica-corby.com).

Guarda anche: - Descrizione generale - Le caldaie - Le motrici alternative - La turbina di bassa pressione - I macchinari ausiliari - VIDEO "Le macchine del Titanic" - VIDEO "Titanic, caldaie e carbonili"

La "nave dei sogni" ha lasciato un segno indelebile nell'immaginario collettivo. La sua tragica fine ha ispirato libri, film, articoli e infinite altre occasioni "per dire qualcosa". Sono state scritte cose giuste, o quantomeno ragionevoli, ma sono state diffuse anche tante "fantasie". Io, dopo aver costruito, con infinito amore e rispetto, il dettagliato modello descritto in questo sito, ho sentito il bisogno di ricorrere alla mia specifica competenza di ex capitano di macchina per illustrare alcuni concetti fondamentali in modo da facilitare il discernimento fra realtà e bufale. In questa pagina tratto, in maniera specifica, delle caldaie, del carbone e dei carbonili.  Duilio Curradi

Una volta le navi sfruttavano la forza del vento che aveva il grande vantaggio di essere "gratuita". Ma aveva il difetto di essere un po' imprevedibile. Nel XIX secolo si sviluppò la propulsione meccanica che utilizzava, come fonte di energia, la combustione del carbone. All'inizio del XX secolo le navi avevano raggiunto un livello tecnico notevole e grandi transatlantici assicuravano collegamenti veloci e puntuali soprattutto sulle rotte molto remunerative del Nord Atlantico. Fra queste avrebbe dovuto esserci il Titanic che, entrato in linea nel 1912, entrò in collisione con un iceberg e affondò al suo viaggio inaugurale.

Sul Titanic erano installate 29 caldaie cilindriche a ritorno di fiamma note come "caldaie scozzesi". Cinque di queste erano monofronte, le altre ventiquattro erano bifronte. Su ogni fronte c'erano tre forni per un totale, di 159 forni. Erano distribuite in sei compartimenti numerati a partire dalla sala macchine. Il carbone destinato all'alimentazione dei forni era stoccato nei carbonili che, partendo dalle murate, dove c'erano le portelle di carico, si sviluppavano in senso trasversale fin quasi a metà nave, lasciando lo spazio per le porte stagne, e a proravia e a poppavia delle paratie stagne. Tutto il complesso, locali caldaie e locali macchine, era praticamente sotto la linea di galleggiamento. Nella figura a sinistra i locali caldaie sono cerchiati in rosso, la linea di galleggiamento è blu.

Le caldaie erano alimentate a carbone ed avevano una pressione di esercizio di 215 PSI (libbre per pollice quadrato) che corrisponde a 15 kg/cmq. Tutte avevano un diametro di 15’ e 9”, ovvero 4.800,6 mm. Quelle monofronte erano lunghe 11’ 9”, ovvero 3.581,4 mm. Quelle bifronte erano lunghe 20’, ovvero 6.096 mm. I "carbonai" prelevavano il carbone dai carbonili, attraverso le apposite portelle a livello del pagliolato, e lo mettevano a disposizione dei "fuochisti" che erano addetti al governo dei forni e alla regolazione del livello dell'acqua in caldaia. I carbonai dovevano anche provvedere all'asportazione delle ceneri, scaricate attraverso le portelle inferiori dei forni, ed immetterle in una sorta di tramoggia dalla quale un flusso d'acqua di mare le spingeva fuori bordo.

Seguiamo ora il percorso dal carbone fino al vapore pronto per entrare nelle sale macchine (Non spaventatevi. Il discorso sarà semplice, di facile lettura e supportato da schizzi schematici molto chiari)

Il carbone Le caldaie erano normalmente alimentate con carboni fossili appartenenti alla categoria dei litantraci (di formazione successiva alle antraciti e precedente le ligniti). Erano preferite le varietà ricche di carbonio e povere di idrocarburi che bruciavano con fiamme corte e con una limitata quantità di sostanze bituminose. Se i carboni erano ricchi di idrocarburi volatili bruciavano con fiamme lunghe che depositavano nero fumo sulle pareti. Se erano ricchi di sostanze bituminose tendevano a impastarsi sulle griglie riducendo il passaggio dell'aria. Se erano troppo povere di queste sostanze tendevano a sgretolarsi e i frammenti cadevano nei cenerari senza bruciare. In tutti questi casi si aveva una riduzione del rendimento della combustione e vari problemi. Un carbone di buona qualità non deve contenere più del 5% di acqua igroscopica (in alcuni casi può favorire il fenomeno della combustione spontanea). Il tenore di zolfo non deve superare l'1,25% per evitare fenomeni di corrosione anche gravi. Altre sostanze estranee, che si trasformano in cenere, non devono superare la percentuale del 5%.

Il "carbonamento" sul Titanic La nave ebbe diverse difficoltà per il rifornimento del carbone. Per non dover ritardare la partenza fu addirittura recuperato carbone da altre navi. E' molto probabile che, in queste condizioni, sia stato imbarcato anche carbone con caratteristiche non ottimali. Sulle murate si trovavano le "portelle di carbonamento" (ben evidenziate nella foto del modello a destra) attraverso le quali il combustibile scendeva nei carbonili.

I carbonili delle navi erano dotati, superiormente, di sfoghi per il gas e di tubi nei quali venivano inseriti dei termometri per tenere sotto controllo le temperature. In basso, oltre alle portelle di presa del carbone, c'erano valvole di spurgo e prese per l'eventuale immissione di vapore o di acqua per estinguere eventuali combustioni accidentali (Sulle navi provviste di impianti di estinzione a CO2 c'erano anche questi collegamenti).

L'ipotesi dell'incendio in un carbonile Qualcuno sostiene l'ipotesi che il naufragio del Titanic sarebbe stato favorito dall'incendio in un carbonile che avrebbe indebolito parti importanti della nave. Il disegno a sinistra mostra i carbonili del Titanic. Sistemati su entrambi i lati si sviluppavano dalle murate verso l'interno lasciando solo lo spazio per governare i forni e, naturalmente, per le porte stagne fra un compartimento e l'altro. Tutti i carbonili si trovavano sotto la linea di galleggiamento (linea blu). L'autocombustione (e non l'incendio) in un carbonile era possibile ma poteva essere tenuta sotto controllo e resta difficile accettare che gli ufficiali del Titanic non abbiano adottato le opportune misure di contrasto. E' anche difficile pensare che le lamiere abbiano potuto raggiungere temperature tali da alterare sensibilmente le caratteristiche del metallo. La parte del carbonile a contatto con l'acqua del mare era ovviamente raffreddata. Le pareti verso il locale caldaia, se avessero raggiunto tali temperature, avrebbero imposto l'abbandono del locale medesimo.

L'autocombustione in un carbonile veniva affrontata privando il combustibile del comburente, ovvero dell'ossigeno dell'aria, ovvero chiudendolo ermeticamente. Poi veniva immesso vapore dal basso e, se la cosa non si risolveva, introducendo acqua, sempre dal basso, fino a raggiungere gli strati in combustione. Era inutile tentare di allagare il carbonile dall'alto perché gli strati di carbone sopra il punto di combustione tendevano ad agglomerarsi. Sembra che l'ipotesi del cedimento sia stata sostenuta da un testimone che affermò di aver visto entrare, da quel compartimento, una grande quantità di acqua.

Forse c'è una spiegazione più semplice Il Titanic, come tutte le navi sotto l'effetto del timone, ha compiuto una evoluzione - nel nostro caso a sinistra ma "allargando" verso dritta. In questa "curva" il Titanic ha "spinto" sempre più pesantemente contro l'iceberg mano a mano che lo scafo avanzava, spinta favorita anche dal fatto che lo scafo, dopo la prua, si allargava sempre di più. Probabilmente le vie d'acqua realizzatesi all'altezza del quinto compartimento erano particolarmente estese.

Le caldaie Adesso usciamo dai carbonili e andiamo a vedere come sono fatte le caldaie. Abbiamo visto che a bordo ce n'erano 29, cinque delle quali monofronte. Sul fronte di ogni caldaia c'erano tre forni. A sinistra la sezione di una caldaia monofronte e a destra quella di una caldaia bifronte. Per farla meno lunga lasciamo la parola alle immagini e alla pagina: Le macchine del Titanic - Le caldaie Qui parliamo degli accessori principali che le "guarniscono".

Questi tre schizzi ci fanno "guardare in faccia" le caldaie. La prima immagine mostra la caldaia completa di cassa a fumo, sotto ci sono i tre forni con le rispettive portelle di carico e cenerario, e due passi d'uomo (per la visita interna). La seconda, tolta la cassa a fumo, ci lascia vedere le piastre tubiere e le teste dei tiranti. Nella terza entriamo proprio dentro alla caldaia e vediamo i tubi, che partono dalle casse a fuoco, e i forni privati delle portelle.

Valvola di presa del vapore Questo schizzo illustra una valvola di presa del vapore, ad azionamento manuale, per caldaie cilindriche del tipo installato sul Titanic. Il corpo è in acciaio fuso, il seggio è in bronzo riportato e la valvola vera e propria è in bronzo ed è guidata da alette. Su ogni caldaia devono essere montate due valvole di presa che sono, ovviamente, sistemate nella parte più alta dove si raccoglie il vapore. Le valvole si collegano al sistema di tubi che porta il vapore in sala macchine. Quando una caldaia viene messa in servizio è "intercettata", ovvero le valvole di presa sono chiuse. Si comincia con accensioni graduali per non sottoporre le parti metalliche a sollecitazioni termiche eccessive. Quando la pressione ha raggiunto quella delle altre caldaie vengono aperte le valvole in modo che anche questa caldaia contribuisca alla produzione di vapore del sistema.

Valvola di alimento   Ogni caldaia deve essere dotata di due valvole di alimento, ovvero di due valvole che consentano di reintrodurre l'acqua che è uscita sotto forma di vapore. Lo schizzo mostra una valvola di questo tipo che funziona anche come valvola di non ritorno. La pompa di alimento spinge l'acqua dalla parte inferiore e, quando la pressione supera quella della caldaia, la valvola si alza e consente il passaggio dell'acqua. Appena la pompa, alternativa, cessa la spinta, la valvola si richiude. La quantità di acqua è regolata dal fuochista che agisce manualmente sul volantino variando adeguatamente la corsa della valvola. Notare lo spazio fra il disco della valvola e l'asta comandata dal volantino. Nelle caldaie cilindriche del tipo installato sul Titanic le valvole erano sistemate una per lato al di sopra dei forni.

Indicatore di livello Il livello dell'acqua in caldaia è molto importante. Bisogna che le parti calde, soprattutto quelle poste in alto come il cielo delle casse a fuoco e i tubi superiori, non rimangano mai scoperte per evitare danni anche gravi. Pensate quanto sia importante questa operazione in caldaie che, in caso di mare grosso, si muovono sia in senso longitudinale (beccheggio della nave) che trasversale (rollio della nave). Un altro momento importante, che richiede il massimo impegno da parte dei fuochisti, è quando si realizzano, in manovra o ancor più in caso di emergenza, forti variazioni nella richiesta di vapore dalla sala macchine. Nel caso del Titanic questa situazione si è presentata, in maniera particolarmente severa, quando è stato chiesto l'improvviso arresto della nave.

Valvole di sicurezza Queste valvole servono ad impedire che la pressione in caldaia superi i limiti di resistenza della caldaia stessa. Sule navi è obbligatorio che ogni caldaia disponga di almeno due valvole di sicurezza. Sono composte da valvole tenute a posto da molle. La taratura delle valvole si ottiene regolando il manicotto superiore, ovvero variando la pressione che la molla esercita sul piattello inferiore, solidale con l'asta che agisce sulla valvola vera e propria. Quando, per un aumento eccessivo di pressione, la valvola si apre, la molla viene compressa con conseguente aumento della resistenza. Per ovviare a questo inconveniente la valvola è provvista di una falda sporgente che favorisce una seconda spinta che si va a sommare a quella che ha provocato l'apertura della valvola. Attenzione. Le valvole di sicurezza si aprono automaticamente. Se da qualche parte leggete che vengono aperte dal personale di macchina qualcuno vi sta raccontando delle bufale.

La combustione Adesso non ci resta che vedere come brucia il carbone nei forni, con particolare riferimento al Titanic. La produzione del vapore è strettamente legata all'attività di combustione che, a sua volta, dipende dalla quantità di aria che viene immessa nel focolare. Il movimento dell'aria attraverso il focolare, e i successivi condotti, prende il nome di "tiraggio". Sul Titanic era installato un sistema di tiraggio forzato "a camere chiuse". Potenti ventilatori aspiravano aria dall'esterno e la immettevano nei locali caldaie che erano chiusi ermeticamente. Da qui l'unica via d'uscita era attraverso i focolari delle caldaie ai quali accedeva attraverso le porte dei cenerari (sotto le porte di carico dei forni). I fuochisti, agendo sul grado di apertura di queste porte, oltre che sulla quantità di carbone sulle griglie, regolavano l'attività di combustione e la produzione del vapore, ovvero la pressione in caldaia.