Generatori di vapore navali: tipologie e applicazioni industriali
Quando si parla di generatori di vapore e, in generale, quando si entra nello specifico degli impianti industriali una menzione speciale va, doverosamente, al mondo nautico.
Difficilmente le applicazioni navali dei generatori di vapore sono integralmente elettriche. Per ottenere la massima efficienza nella produzione si fa uso di sistemi ibridi. Garioni Naval ha recentemente installato un importante impianto di questo tipo, sul traghetto ibrido P310, costruito a Gdynia, in Polonia, dal cantiere Crist, e destinato ad affrontare le provanti acque del Baltico. Il P310 affianca a un impianto elettrico una macchina a vapore.
Un’altra rilevante installazione di Garioni Naval è quella collocata sul piroscafo Concordia. Durante la sua ultima ristrutturazione, portata a termine tra il 2013 e il 2015, l’azienda ha inserito un sistema navale per la produzione di vapore nella sua sala macchine.
Figura 1: Impianto navale impiegato nel restauro del piroscafo Concordia. Realizzato da Garioni Naval, gruppo Svecom-P.E.
A che cosa servono le caldaie marine?
Il vapore si presta a molteplici fini. A seconda del tipo di funzionamento e della sua alimentazione, un generatore di vapore può servire a differenti scopi, all’interno di una imbarcazione.
La caldaia marina produce vapore sfruttabile per numerose mansioni all’interno della nave. In alcuni casi, lo stesso vapore diventa la forza motrice che mette in funzione il motore navale. I suoi possibili impieghi sono però ben più numerosi.
- La funzione più comune è la gestione dei servizi ausiliari della nave. Questi garantiscono l’abitabilità perché trasmettono calore agli ambienti, producono acqua sanitaria, alimentano cucine navali e sistemi di lavaggio. Nel caso di traghetti di lunga tratta o crociere, i consumi di questo tipo sono estremamente gravosi. Su imbarcazioni di simili dimensioni, i generatori di vapore sono collegati a complessi sistemi di distribuzione del calore, per rispondere adeguatamente alle numerose necessità interne.
- Un secondo impiego del vapore è quello del riscaldamento e del mantenimento in temperatura dell’olio combustibile dei motori navali. Questo è molto viscoso e richiede di essere scaldato prima del pompaggio e della combustione. Se il calore non fosse sufficiente, la viscosità del combustibile ne renderebbe il pompaggio impossibile.
- Relativamente alle imbarcazioni commerciali, talvolta si usa il vapore per lavare le cisterne. L’operazione si effettua impiegando acqua di mare riscaldata. Al fine di portarla a temperatura, si sfrutta il calore primario derivante dal generatore di vapore navale.
- Nel caso di natanti di dimensioni imponenti e dalla destinazione d’uso piuttosto specifica, come quelle petroliere o chimichiere, non è sufficiente riscaldare soltanto l’olio combustibile, ma occorre servirsi del vapore anche per portare calore al prodotto trasportato, allo scopo di preservarne la fluidità. Ciò vale durante la navigazione, naturalmente, ma anche e soprattutto durante le fasi di scarico e scarico. Per questo tipo di servizio, in alternativa al generatore di vapore, è possibile optare per un sistema con caldaie a olio diatermico, a seconda delle scelte progettuali del costruttore.
Navigando, si raccoglie sul fondo dello scafo il cosiddetto liquido di sentina. Si tratta di un miscuglio di scarichi, olio combustibile, lubrificanti e acqua. Data la sua composizione, anche la sentina navale viene abitualmente riscaldata, con vapore o olio diatermico, così da evitare depositi bituminosi e permettere un agile svuotamento nonché ogni eventuale trattamento, grazie all’azione del generatore di calore.
I generatori di vapore nei battelli storici e l’expertise di Garioni Naval
Nelle imbarcazioni dedicate a funzioni culturali, o di rappresentanza, l’utilizzo del generatore di vapore assume ulteriore rilevanza. Su queste imbarcazioni, la caldaia navale agisce molto spesso, se non sempre, direttamente nella propulsione, dal momento che il vapore aziona una motrice che attiva le ruote di spinta e, di fatto, consente la navigazione.
Sulle imbarcazioni a vapore del XIX secolo erano di comune impiego le caldaie marine alimentate a carbone. Oggi, negli scafi moderni, si utilizzano invece altri combustibili, per i generatori di vapore navale: olio denso, nafta o MGO, un gasolio poco viscoso e a basso contenuto di zolfo. Numerose aree portuali hanno reso obbligatoria questa miscela, dato il suo minore impatto ambientale.
È possibile mantenere in funzione e in attività caldaie navali sostituendo modelli obsoleti e inquinanti con generatori di vapore nuovi ed efficienti. L’intervento che Garioni Naval ha portato a termine sul Concordia è stato proprio un restyling di questo tipo. L’obiettivo era continuare a fornire calore a un gioiello della nautica italiana.
In Figura un’antica caldaia a vapore restaurata in una sala macchine di un piroscafo del XIX secolo.
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La sicurezza navale non è un’opzione
I generatori di vapore navali, così come quelli terrestri, possono essere suddivisi in due categorie, a seconda della loro tipologia costruttiva: quelli a tubi d’acqua e quelli a tubi di fumo.
La scelta degli elementi meccanici e delle componentistiche presenti a bordo non può essere trascurata. Di frequente, è proprio questo l’aspetto che contraddistingue i progetti navali di successo. Le due installazioni Garioni Naval di cui abbiamo scritto, e che stiamo per vedere nel dettaglio, rientrano in questa definizione. In particolar modo, sul Concordia, abbiamo dovuto dedicare particolare attenzione a questo aspetto nell’installazione del generatore di vapore navale. Ciò era inevitabile, dato il vissuto del piroscafo.
Sul traghetto ibrido P310 abbiamo montato una caldaia con bruciatore a MGO e resistenze elettriche che agiscono come riscaldamento ausiliario. Il gruppo di pompaggio d’acqua è a doppia pompa e il generatore consente la navigazione di un traghetto per trasporto persone (fino a 372 imbarcati) e 90 veicoli.
Relativamente al piroscafo Concordia, che ha compiuto 100 anni, abbiamo invece portato a termine un restauro conservativo e un’opera di ammodernamento tecnico. Il restyling ha previsto l’installazione di due generatori di vapore a tre giri di fumo e di un sistema comprendente focolare passante e fondo bagnato. L’impianto comprende anche un economizzatore, il quale ha il compito di contenere i consumi, e un surriscaldatore. Il generatore di vapore installato è un valido esempio di come sia possibile mettere l’innovazione al servizio di imbarcazioni ricche di storia e trascorsi.
Le due caldaie navali montate sui natanti sono di tipologia e potenza differenti. L’utilizzatore del P310 è una compagnia di trasporto finlandese e ci ha chiesto un generatore capace di movimentare, portare calore e gestire un traghetto operante nelle fredde acque della Scandinavia. Il Concordia, invece, è utilizzato dalla compagnia Gestione Navigazione Laghi e si sposta sulla superficie del lago di Como.
Certificazioni e aggiornamenti
Le garanzie di qualità, nell’ambito dei generatori di vapore navali e delle caldaie industriali, sono assegnate da enti e aziende specializzate.
Relativamente al sistema in uso sul P310, caldaie e serbatoi in pressione sono progettati, equipaggiati, testati e certificati in accordo al regolamento DNV per navi e strutture offshore. La certificazione del generatore, delle parti a pressione e dei sistemi di sicurezza sul Concordia, invece, è stata portata avanti da RINA, il Registro Italiano delle Navi.
Garioni Naval è azienda certificata DNV e Bureau Veritas. Tutte le nostre installazioni sono conformi agli elevati standard delle classificazioni e certificazioni navali emesse dai due enti, riconosciute e accettate a livello internazionale.
Le certificazioni si attengono alla direttiva MED, da Marine Equipment Directive, fondamentale per le apparecchiature navali installate a bordo di scafi dell’Unione Europea o paesi EFTA, ovvero la Norvegia e l’Islanda, garantendo la conformità dei generatori ai più recenti aggiornamenti standard di sicurezza in mare. La convenzione internazionale SOLAS, acronimo di Safety of Life at Sea, stabilisce e regolamenta la sicurezza della vita in mare (da cui il nome) e definisce i requisiti minimi per ogni equipaggiamento navale montato. Caldaie e generatori di calore inclusi.
Le realizzazioni Garioni Naval
Le realizzazioni Garioni Naval, sia in ambito navale sia in ambito industriale, sono all’avanguardia della tecnica e vengono sempre progettate assieme al cliente, al termine di una prima fase di reale ascolto delle sue esigenze.
Accanto ai generatori di vapore navali, come quelli montati sul P310 e sul Concordia che abbiamo precedentemente descritto, abbiamo realizzato anche caldaie industriali e generatori di calore potenti e funzionali, come per esempio l’affidabile sistema VPR 500 o il generatore di vapore a recupero di calore collocato in Slovenia. Si tratta di una soluzione compatta ed efficiente, che lavora 8.000 ore all’anno. Può far risparmiare l’equivalente di 265.800 normal metri cubi di gas naturale, evitando l’emissione di 511 tonnellate di anidride carbonica ogni dodici mesi. Tale risparmio si deve al generatore di vapore navale installato e alla sua avanzata tecnologia.
Tra le ristrutturazioni di cui ci siamo occupati, annoveriamo anche quella del piroscafo Piemonte, che solca le acque del Lago maggiore dal 1904, e dal 2025 lo fa grazie a un generatore di calore Garioni Naval certificato da RINA.
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