Caldaie a tubi da fumo

Storia: la caldaia Lancashire

Attenzione: il video è interessante, ma contiene anche un'inesattezza.

In una vista in sezione l'acqua arriva solo a meta' altezza dei tubi focolari, lasciando intendere che vi sia mezzo tubo focolare circondato da vapore,

Questo porterebbe rapidamente allo scoppio della caldaia, ed infatti, nelle successive rappresentazioni dell'esterno del del generatore, si nota come l'indicatore di livello sia posto alla quota corretta, ben piu' in alto del cielo del focolare.

Le caldaie più diffuse

Fermo restando che esistono, e soprattutto sono esistite nella storia  tantissime tipologie di caldaie e che la scelta costruttiva dipende da diversi fattori quali producibilita', pressione, costi ed altri, le caldaie oggi piu' diffuse sono quelle del tipo a camera di inversione bagnata. Questa tipologia consente, seppur con maggiori costi di costruzione, di migliorare il rendimento, sfruttando come superficie di riscaldamento anche la prima camera di inversione dei fumi, dove la temperatura dei fumi stessi e' ancora elevatissima (indicativam. 900°C).

Tipi di camera di inversione dei fumi

Nota per me: sezione da ampliare

Secca

Le camere di inversione di tipo secco, sono esterne alla caldaia e sono costituite da una "scatola" in lamiera protetta internamente con refrattario.

Schermata

Le camere di inver_ sione di tipo scher_ mato sono delle "scatole" di tubi d'acqua, aggiunte sul lato esterno della piastra tubiera poste_ riore. L'acqua vi entra da un tubo collettore inferiore, si riscalda risalendo i tubi ed esce da un tubo collettore superiore.

Interno camera di inversione schermata (Bono)

Bagnata

Le camere di inver_ sione del tipo ba_ gnato possono es_ sere di diverse tipologie: la piu' diffusa e' quella "simmetrica a fungo", la seconda per diffusione e' quella "laterale".


Video: camera di inversione schermata

Interessante animazione costituzione e funzionamento generatore di vapore a 3 giri di fumo e camera bagnata

Nota: nel video è presente un economizzatore che però non viene coinvolto nell'alimento della caldaia. Dal 2015 sono apparsi i primi scambiatori dedicati al riscaldamento di fluidi di altri impianti. Sono apparsi anche scambiatori (come economizzatori) seguiti da ulteriori scambiatori a condensazione (ad esempio Ferroli ed ICI caldaie alla MCE 2016).

Collegamento piastra tubiera - mantello

Il collegamento tra piastre tubiere e mantello (ma anche con il focolare e con la camera di inversione), puo' essere di due tipi:

  • con saldatura di testa (testa a testa)
  • con saldatura in angolo

Il collegamento con saldatura di testa (testa a testa) e' quello tecnicamente migliore, e permette in esercizio di sollecitare meno la saldatura; e' pero' piu' costoso in quanto richiede piastre con "risvolto o colletto".

La PED ha reintrodotto la possibilita' di costruire le caldaie con il sistema della saldatura in angolo.  

 

Collegamento tubi - piastra tubiera

I tubi svolgono anche la funzione di tiranti, ad evitare deformazioni delle piastre dovute alla pressione in caldaia, e sono soggetti a considerevoli variazioni di lunghezza (a causa del fenomeno della dilatazione termica) in funzione delle temperature dei fumi (lo spessore dei tubi e' solo di pochi mm). Avviamento, variazioni di carico termico ... hanno vita dura!

Dove non vi sono tubi (camera vapore) devono esserci infatti le squadrette di rinforzo o altre soluzioni (vedi foto sopra, alla voce "camera bagnata").

Questo collegamento, visto lato acqua, e' un elemento delicatissimo della costruzione, per gli aspetti di:

  • dilatazione
  • trasmissione del calore
  • formazione di depositi

Secondariamente, influisce sulla fluidodinamica dei fumi in transito, e quindi sulla contropressione che si origina nel circuito fumi e che deve essere vinta dalla soffiante del bruciatore.

L'accuratezza dell'accoppiamento incide sull'assorbimento elettrico del motore del ventilatore, e con esso sui costi di esercizio.

Depositi (fuliggine), regolazione del bruciatore... 

Nelle foto seguenti si osserva l'ottima costruzione di questa caldaia Viessmann, e si distinguono bene le diverse soluzioni tra le saldature dei tubi del secondo e del terzo giro dei fumi.

Nelle foto ed immagini seguenti e' illustrata la soluzione che, nella zona di collegamento, riduce lo spessore della piastra, permettendo cosi' una saldatura a pieno spessore, soluzione che evita la possibilita' che vi siano piccoli interstizi che si riempirebbero di depositi originando poi vari problemi. Altra soluzione tipica e' quella piu' semplice (e meno costosa) della mandrinatura "di appoggio". 

Sollecitazioni cui è sotttoposta la caldaia.

Ritratto di una caldaia: dal progetto all'esercizio

Caldaia con piastre "risvoltate".

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