SOCIETÀ ANONIMA DELLE FERROVIE NORD MILANO
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C. P. C. Milano N. 28331
MILANO - LUGLIO 1942 - XX
Tipografia ALA - Varese
Immagini a corredo tratte da Il libro dei treni, aneddoti, notizie, impressioni, ricordi narrati da Giuseppe Latronico, illustrati da Filiberto Mateldi, UTET, Torino, 1945.
Il moto dei treni consta di una serie di tre fasi e cioè:
l° periodo di avviamento, di moto accelerato;
2° periodo di moto uniforme, a velocità normale;
3° periodo di rallentamento per la fermata.
Nel primo lo sforzo di trazione della locomotive dev'essere superiore alla resistenza del convoglio, tanto più quanto più presto è necessario per le esigenze dell'orario il raggiungere la velocità normale e quanto maggiore è tale velocità. Nel secondo periodo lo sforzo di trazione è eguale alla resistenza del treno; nel terzo lo sforzo di trazione è nullo.
Oltre a queste oscillazioni periodiche vi sono poi le variazioni della resistenza del treno: la resistenza d'un convoglio varia fra limiti molto estesi a seconda della sua composizione, della sua velocità, del profilo della linea da percorrere, della velocità e della direzione del vento e d'altre cause di minor conto.
Di conseguenza il lavoro che si richiede da una locomotive varia fra limiti estesissimi. Questo si può ottenere variando:
o la pressione iniziale (in caldaia) del vapore;
o la grandezza della bocca di presa del vapore dalla caldaia;
o la grandezza dei passaggi e soprattutto il tempo durante il quale i passaggi sono permessi nei cilindri dalla camera dei distributori alla camera degli stantuffi.
Il primo modo, in via generale, è assolutamente da scartare. E' fuor di dubbio infatti che nelle motrici a vapore per avere un funzionamento economico occorre impiegare il vapore alla più alta pressione concessa dal timbro della caldaia: inoltre le variazioni di pressione in caldaia non possono ottenersi rapidamente, non possono essere continuamente ripetute, anzi devono essere evitate quanto si può per la buona conservazione delle caldaie.
Le continue oscillazioni nello sforzo delle locomotive si devono quindi ottenere variando l'orifizio di presa del vapore dalla caldaia, cioè manovrando la leva del regolatore, e variando il passaggio del vapore nella camera dello stantuffo, cioè manovrando, la leva di inversione di moto. Quanto più la leva è vicina allo zero della distribuzione, tanto minore è la frazione di corsa dello stantuffo in cui si dà vapore allo stantuffo stesso, tanto minore in altri termini è il periodo d'ammissione, tanto maggiore è il periodo d'espansione, tanto migliore in ultima analisi la utilizzazione del vapore.
D'altra parte il diminuire l'ampiezza dell'apertura del regolatore può essere sovente utile e qualche volta necessario colle locomotive a vapore saturo dal punto di vista di ridurre la quantità d'acqua trascinata dal vapore, mentre lo strozzare le luci d'ammissione può dare l'effetto contrario. Inoltre quanto minore è il grado d'ammissione tanto è maggiore il grado di compressione, d'ammissione anticipata e di scarica anticipata e questi periodi passivi crescono tanto rapidamente in molte distribuzioni da rendere illusorio il vantaggio delle piccole ammissioni. Infine si aumentano i danni derivati dalle trasmissioni di, calore fra vapore e cilindro.
In via di massima le variazioni dello sforzo delle locomotive si ottengono manovrando la leva di inversione e tenendo aperto il regolatore; però in corrispondenza ai piccoli gradi d'ammissione si deve stabilire per ogni tipo di locomotive il punto critico, oltre il quale non conviene ridurre la corsa del distributore.
Nel momento in cui si mette in moto il treno, e cioè quando si domanda alla locomotiva il massimo sforzo, si deve aprire moderatamente il regolatore: è indispensabile che le luci d'ammissione siano bene aperte e quindi che la leva di inversione sia in fondo di corsa. Quando il convoglio comincia a muoversi, si avvicina lentamente la leva allo zero o punto morto della distribuzione e contemporaneamente si apre sempre di più il regolatore: la prima manovra deve essere tanto più in ritardo rispetto alla seconda quanto maggiore è il peso e la velocità del treno da rimorchiare e quanto maggiori sono le difficoltà della via da percorrere.
Una volta raggiunta la velocità normale, lo sforzo della locomotiva, a parità delle altre condizioni, può essere ridotto: allora si avvicina maggiormente la leva al punto morto fino a trovare la posizione di equilibrio fra lo sforzo della locomotiva e la resistenza del treno in corrispondenza delle diverse tratte.
Nel periodo di rallentamento per la fermata è la forza viva del convoglio che ne determina il moto: si chiude il regolatore e si porta subito la leva di inversione in fondo di corsa avanti. Tale manovra della leva è necessaria perché a regolatore chiuso nel periodo di espansione si ha un lavoro di rarefazione con azione ritardatrice sullo stantuffo e nel periodo di scarica anticipata si ha una aspirazione di gas dalla camera fumo; occorre dunque avere la leva nella posizione che rende minimi i periodi di espansione e di scarica anticipata. E non solo si utilizza meglio la forza viva del treno e si evitano guasti ai distributori, ma si rende anche più uniforme il consumo di questi facendo percorrere al distributore tutta la sua corsa.
A regolatore chiuso, mentre da una faccia dello stantuffo v'è lavoro di rarefazione, dall'altra v'è 1avoro di eliminazione di vapore: un distributore a cassetto, non essendo tenuto in posto da forti differenze di pressione, permette passaggi di gas dalla camera fumo alla camera di distribuzione e così non si hanno grandi squilibri di pressione, i quali esercitino un'azione ritardatrice sulla locomotiva; ma con distributori a stantuffo i ritorni di gas dalla camera fumo alla camera di distribuzione sono resi impossibili, ed allora vi si rimedia in parte applicando ai cilindri le valvole d'aspirazione che lasciano entrare l'aria esterna riducendo di molto la resistenza degli stantuffi. Inoltre si applica ai cilindri una valvola detta d'equilibrio che permette di dare e di togliere la comunicazione fra le due parti del cilindro divise dallo stantuffo motore; aprendosi tale valvola la resistenza al moto dello stantuffo col regolatore chiuso è pressoché nulla.
Si noti che questa valvola dà anche un mezzo sicuro per impedire ad una locomotive ferma senza scorta di personale di mettersi in moto per effetto del proprio vapore.
Nei casi di estrema urgenza si può ottenere la fermata di un convoglio portando la leva d'inversione di moto in fondo corsa in senso opposto alla direzione del convoglio stesso, producendo così sullo stantuffo uno sforzo contrario a quello che prima determinava il moto.
La manovra per l'arresto rapido è la seguente:
1° chiudere totalmente il freno continuo se c'è;
2° fischiare per domandare i freni a mano se non c'è il freno continuo;
3° rovesciare completamente la leva d'inversione di moto;
4° aprire il regolatore se è chiuso;
5° dare sabbia alle rotaie;
6° aprire un poco i robinetti di scarico dei cilindri.
Il regime del fuoco in caldaia dipende dalla quantità di carbone e dalla quantità d'aria.
Il carbone deve formare uno strato più o meno alto sulla griglia a secondo della sua qualità: la sola pratica può dare le necessarie indicazioni.
La quantità d'aria che lo attraversa dipende in un dato forno dall'altezza dello strato di combustibile, dalla distribuzione e dalle dimensioni dei pezzi di combustibile, dalla maggiore o minore apertura delle porte del ceneratoio, dalla intensità dello scappamento.
L'altezza dello strato dev'essere tanto più ridotta, quanto più minuto e più grasso è il carbone, perché più facilmente se ne ostruiscono gli interstizî.
Inoltre lo strato dev'essere più alto vicino alla piastra tubolare, dove la chiamata dell'aria e più energica, che non nella parte posteriore del forno; la differenza è tanto più sensibile quanto più lungo è il forno, specialmente se non c'è, o se si trova in cattive condizioni il voltino. Per le locomotive a vapore surriscaldato vedasi quanto è detto più avanti.
Soprattutto vanno evitati con gran cura i buchi nello strato di carbone, perché da questi passa troppa aria a scapito degli altri interstizî; ne conseguirebbe un raffreddamento per passaggio di aria in eccesso in un punto e imperfetta combustione del carbone per mancanza d'aria negli altri.
Le cariche vanno sempre fatte a piccola quantità perché in caso contrario si raffredda il forno e si ostruiscono facilmente i passaggi dell'aria.
Lo strato di combustibile non deve mai essere tenuto tanto alto da toccare il voltino perché si verrebbe a ridurre molto la potenza della griglia.
Se il carbone contiene grandi quantità di polvere è buona regola il bagnarlo per impedirgli di essere trascinato non bruciato nella camera fumo.
Le porte del ceneratoio di regola vanno tenute aperte; si chiudono quando la pressione giunge al limite massimo e la caldaia è a sufficienza alta d'acqua. Il danno d'un eccesso d'aria è minore di quello della deficienza di aria. Poi la chiusura delle porte e quindi l'eccessiva quantità di scorie nel ceneratoio può facilmente determinare l'arroventamento delle barre di griglia, la conseguente loro deformazione ed il deposito di scorie con grave danno alla buona ripartizione dell'aria. La griglia deve essere sempre tenuta ben pulita dai depositi di scorie e non si deve lasciar accumulare la cenere in quei ceneratoi che non si vuotano da sé.
L'azione dello scappamento si regola da sé: quanto maggiore è lo sforzo della locomotiva, tanto maggiore è la quantità di vapore che esce dallo scappamento e quindi tanto maggiore è la chiamata d'aria.
La migliore combustione è quella:
che non dà fumo, perché il fumo è carbone che esce non bruciato dal camino per mancanza d'aria;
che dà poca polvere nella camera fumo perché essa è carbone minuto trascinato senza bruciare dalla corrente di aria troppo forte;
che non fa rumore, perché le vibrazioni che in certi casi si possono udire sono prodotte dall'aria che traversa il carbone con eccessiva velocità.
Seguendo queste norme, bisogna cercare di lavorare colla pressione massima consentita dal timbro della caldaia, perché questo è il regime più economico e di evitare salti bruschi di temperatura, perché sono dannosissimi per tutte le parti della caldaia.
Quando lo scappamento non funziona, come nelle lunghe discese o durante gli stazionamenti, e quando per speciali condizioni della caldaia o del servizio, lo scappamento non basta a dare l'aria occorrente, si ricorre al soffiante, il quale produce una forte chiamata di aria nel forno. La chiamata non deve però essere esageratamente superiore al bisogno, altrimenti si ha una perdita di calore per riscaldare l'eccesso d'aria, e l'aria, assumendo una velocità troppo forte nei tubi, non arriva a cedere loro che piccola parte del calore assorbito.
Servendosi senza criterio del soffiante si può dunque ottenere l'effetto opposto a quello che si desidera, soprattutto se la griglia non è bene coperta.
Occorrendo per lunghi stazionamenti di diminuire l'attività della combustione si può chiudere l'orifizio del camino; ma anche qui bisogna procedere cauti, perché, interrompendo ad un tratto la corrente dei gas caldi, si ha un forte raffreddamento alla caldaia. Bisogna dunque chiudere innanzi tutto le porte del ceneratoio per ridurre l'attività della corrente, poi ammonticchiare il fuoco sotto la piastra tubolare e coprirlo con carbonella per raffreddare i gas e, quando la caldaia si sarà raffreddata, allora solo si potrà chiudere il camino.
L'altezza più conveniente alla quale si deve tenere il livello dell'acqua varia da caldaia a caldaia: in via generale la più conveniente è l'altezza massima alla quale si può produrre vapore non molto umido. Una forte scorta d'acqua in caldaia permette alla locomotive un lavoro più intenso; rende meno sensibili gli abbassamenti di temperatura quando funzionano gli iniettori; rende più facile alimentare a piccole dosi e interpolando le cariche di carbone; dà maggiori garanzie di sicurezza per la caldaia.
Soprattutto prima di iniziare una forte discesa si deve essere sicuri che anche con una forte frenatura il cielo del forno abbia sempre sopra di sé uno strato d'acqua sufficiente per proteggerlo dai colpi di fuoco. Infatti, impegnando una forte discesa, i1 livello si abbassa considerevolmente nel tubo indicatore:
1) per il fatto che la inevitabile chiusura del regolatore riduce di molto il fenomeno ben noto del gonfiarsi dell'acqua per lo sviluppo delle bolle di vapore;
2) per il rinculo all'atto della chiusura del regolatore, con il conseguente spostamento in avanti dell'acqua;
3) per il fatto che la locomotive abbassa la parte anteriore in confronto della posteriore, la quale viene ad essere meno provvista d'acqua.
Se a queste cause di abbassamento del livello dell'acqua sul cielo del forno si aggiungesse eventualmente una rapida frenatura, la quale aumenterebbe di gran lunga lo spostamento in avanti per inerzia della massa d'acqua, si arriverebbe ad oscillazioni di livello nel tubo indicatore superiori alla lunghezza visibile del tubo stesso.
D'altra parte quando s'impegna una forte salita con forte carico, occorre mettersi in condizione di percorrerla senza necessità di alimentare d'acqua la caldaia per lo meno in corrispondenza ai punti più faticosi. Durante la salita si può lasciar discendere il livello per alimentare al termine: il termine di una salita è il solo caso in cui il regolarsi automatico dell'attività della combustione in caldaia fa difetto perché avendosi fuoco vivo occorre poco o punto vapore: colà occorre dunque alimentare per impedire una forte intempestive produzione di vapore.
Ma ciò stabilito, devesi tener conto che un livello d'acqua troppo alto conduce ad un trascinamento d'acqua nei collettori e nei cilindri con forte perdita di rendimento del meccanismo e con pericolo di rottura dei cilindri.
Durante l'alimentazione si deve sempre osservare se l'indicatore segue bene le presumibili variazioni di livello d'acqua e quando non si alimenta devesi notare se l'indicatore segue senza ritardi le variazioni di pendenza della linea: in caso contrario si deve controllare ripetutamente le indicazioni del tubo con quelle dei robinetti di prova. Alimentando si deve osservare anche se il manometro si abbassa in ragione dell'acqua mandata in caldaia.
Non si dimentichi mai di evitare bruschi salti di temperatura e quindi si alternino piccole cariche di carbone con piccole immissioni d'acqua.
Se per un motivo qualunque si ha il sospetto di aver lasciato scoperto il cielo del forno, si deve gettare senza esitazione il fuoco e sospendere le immissioni d'acqua in caldaia. La caldaia non può assolutamente essere riaccesa senza una visita del personale superiore.
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