Costruzione: materiali e progettazione

capitolo 5 SERBATOI METALLICI Costruzione: materiali e progettazione Albino Morando, Andrea Soria spazi, capacità, pressione, baulatura, imbutitura KEYWORDS Scelta del materiale Attualmente nella costruzione dei serbatoi per uso enologico sono utilizzati principalmente due tipi di acciaio inossidabile, l’ (o 304 L) e l’ (o 316 L). Per le superfici periodicamente non a contatto con il vino (parte alta del serbatoio, fondo superiore, boccaporto) è consigliabile l’utilizzo di acciaio AISI 316, che presenta una maggior nei confronti dell’anidride solforosa. Per le altre superfici, immerse stabilmente nel vino, è più che sufficiente l’AISI 304, che si avvantaggia di un minor costo. AISI 304 AISI 316 inerzia chimica La variante “ ” (L), leggermente più costosa, è valida sempre, ma indispensabile solo in presenza di spessori maggiori di 4 mm perché, in fase di saldatura, riduce la formazione di inclusi che possono attenuare la resistenza alla . low carbon corrosione Nel prossimo futuro è ipotizzabile un maggiore impiego degli acciai , in grado di mediare le caratteristiche dell’AISI 304 e 316, ma a costi inferiori. Duplex Progettazione, forme, dimensioni Un vantaggio dei metalli è quello di consentire qualsiasi forma e dimensione, con possibilità di modifiche e riparazioni sul prodotto finito. Per la progettazione di un contenitore si devono prendere in considerazione diversi fattori. : in funzione della quale si stabiliscono gli spessori delle lamiere (4-6 mm per l’acciaio carbonioso e 1-3 mm per quello inossidabile). Frequentemente si utilizza uno spessore maggiore per il fondo (soprattutto se il contenitore appoggia su gambe) e per le virole più basse, in modo da contrastare la pressione idrostatica del liquido interno (teoricamente, ogni 10,33 metri di altezza si innalza di un bar la pressione che grava sul fondo del recipiente). L’acciaio inox presenta una notevole resistenza alla trazione per cui si possono costruire serbatoi anche grandi con spessori minimi. Ad esempio fino a 100 hL con pareti di appena 1,5 mm. Capacità : per i vini tranquilli si tiene conto solo della spinta idrostatica, mentre per il contenimento di vini spumanti o frizzanti occorre dimensionare gli spessori in funzione della pressione di esercizio. In tal caso la sovrappressione risulterà uguale in ogni punto del contenitore, per cui ci sarà un unico spessore. Normalmente per le autoclavi si utilizzano spessori di 6-8 mm per l’acciaio carbonioso e 4-5 mm per quello inox. Pressione di esercizio : sono possibili molte forme ma quelle inusuali comportano costi aggiuntivi. Forme (A , B) , : la forma cilindrica verticale con appoggio sul basamento di cemento è la più economica; la disposizione su gambe comporta maggiori costi, a vantaggio però della mobilità del contenitore e quindi del suo valore di recupero. Le forme parallelepipede sfruttano molto bene lo spazio, ma sono più costose perché le pareti, essendo sollecitate non solo a trazione, ma anche a flessione, devono essere più spesse. La forma cilindrica orizzontale non è consigliabile per i serbatoi normali, perché richiede un notevole aumento degli spessori delle pareti ed un costo aggiuntivo per le selle di appoggio. Invece, se il contenitore è a tenuta di pressione (quindi già più robusto), non ci sono differenze. Sono frequenti le sistemazioni in tal senso sia ad un solo piano, sia con disposizione in piani sovrapposti. : dal punto di vista costi è ottimale la minore superficie, mentre può essere viceversa se a questa è richiesto, ad esempio, un elevato scambio termico con l’esterno. : il problema è tutt’altro che secondario per molte cantine e va studiato sulle misure reali disponibili. Dove mancano adeguati passaggi di entrata, i serbatoi di acciaio inox possono essere costruiti sul posto. : un serbatoio alto e stretto rende le chiarifiche leggermente più lente, ma più efficaci e riduce la quantità delle fecce. Per la macerazione carbonica potrebbero essere richiesti serbatoi bassi e larghi per ridurre lo schiacciamento delle uve intere. Per una spumantizzazione tipo charmat lungo può essere preferibile la forma cilindrico orizzontale, perché aumenta la superficie di contatto tra fecce e vino. (A) - Parametri di scelta Forma del contenitore Rapporto superficie/volume Adattamento agli spazi disponibili Esigenze tecnologiche specifiche (B) - I contenitori di acciaio possono assumere forme e dimensioni differenti in funzione al relativo utilizzo, oppure allo spazio che si ha a disposizione Cilindrica verticale Tronco-conica Fondo a cono Parallelepipeda Parallelepipede sovrapposte Cilindrica orizzontale Cilindriche orizzontali sovrapposte Taglio, baulatura ed imbutitura dei fondi Le lamiere vengono tagliate con mezzi meccanici (cesoie a ghigliottina per i tagli diritti, intagliatrici ad utensile per quelli curvi) o torce al plasma, con l’ausilio di un pantografo. Negli impianti più sofisticati, questo è munito di che segue i contorni del progetto e impone al dispositivo di taglio le dimensioni progettate . lettore ottico (C) Siccome un fondo piano può essere soggetto a , un sistema semplice per ridurre il problema consiste nell’asporto di uno spicchio del cerchio prima di riunire i lembi. Si ottiene il cosiddetto “ ”, adatto a serbatoi di medie dimensioni, ma sconsigliabile per recipienti molto grandi in quanto ancora soggetto a deformazioni . flessione cappello cinese (D) Per avere un fondo bombato (verso l’esterno) il cerchio viene sottoposto alla con apposita pressa operante in manuale o in automatico. Si ottiene una cupola ( ) che, per un perfetto raccordo al cilindro superiore, necessita di un’ulteriore lavorazione detta , ottenuta a freddo mediante macchine munite di sfere in grado di conferire al fondo la curvatura desiderata. baulatura calotta sferica imbutitura (E, F) (C) - I processi di taglio per l’ottenimento di virole e fondi sono influenzati da diversi parametri, fra cui ricordiamo: tolleranze dimensionali, grado di finitura del bordo, velocità di taglio, numero di pezzi da realizzare, considerazioni strutturali e costi (Cavalzani Inox) (D) - Come il fondo, anche la parte superiore dei serbatoi presenta solitamente forma spiovente. Ciò non solo facilita le operazioni di lavaggio (sgrondo dell’acqua), ma riduce lo spazio di testa, con notevoli vantaggi nella protezione del vino dalle ossidazioni (Sirio Aliberti) (E) - L’unione del fondo alle virole si ottiene mediante saldatura TIG. Questa fase risulta particolarmente delicata, in quanto ciascuna saldatura può costituire un potenziale punto di infiltrazione del liquido qualora non venisse eseguita a regola d’arte (Sirio Aliberti) (F) - Nella fabbricazione dei fondi bombati esistono due lavorazioni principali: 1) Il metodo che consiste nella produzione di fondi tramite stampi standard montati su potenti presse oleo-dinamiche che, partendo da un disco di lamiera, realizzano con una sola imbutitura i fondi conformi al profilo richiesto. 2) Il metodo : realizzazione di fondi in più passaggi, partendo dal disco, che verrà successivamente imbutito ed infine subirà il processo di bordatura o imbutitura, per ottenere il prodotto finito secondo il diametro ed il profilo desiderato stampato rullato