Vestigia storiche in Cornovaglia
Non bastano certo le poche righe di questa nota a descrivere le vestigia storiche disseminate lungo le frastagliate coste rocciose e le verdi campagne della splendida Cornovaglia. Si calcola, infatti, che vennero in totale costruiti più di 2000 beam engines. Non si sbaglia nell'affermare che ogni orizzonte in questa regione conta almeno una delle centinaia di tipiche costruzioni in granito, con un'alta ciminiera a lato, che contenevano i gloriosi giganti a vapore (engine houses). Alcune di esse sono state restaurate a cura del National Trust insieme ad alcuni motori salvati dalla demolizione. Il Levant Engine 27" costruito nel 1840 e fermato nel 1930, usato come argano di estrazione a Levant Mine, è oggi l'unico, dopo una lunga, paziente ed encomiabile opera di restauro eseguita dai volontari della Trevithick Society, in grado di funzionare. Il motore, un tipico Cornovaglia a bilanciere che movimentava gli skip di estrazione lungo un pozzo di 1140 piedi (c.ca 350m), viene ora messo regolarmente in moto con vapore ed è gestito dai membri dalla Trevithick Society.
Il Taylor's 90" della East Pool Mine, destinato all'eduzione, è oggi perfettamente restaurato e visitabile (ma non funzionante). Operativo dal 1892 al 28 sett.1954, con il suo bilanciere in ghisa da 52 tonnellate (peso totale dell'intera macchina e pompa c.ca 700 tonnellate) era in grado di movimentare 27.000galloni/ora (c.ca 2000 litri/min) lungo un pozzo di oltre 500 metri.. Non molto distante è conservato l'East Pool Whim 30", destinato all'estrazione ed al trasporto del personale lungo il pozzo di c.ca 450 metri di profondità, costruito nel 1887 restò in servizio sino al 1921. Il motore, restaurato, viene oggi fatto funzionare elettricamente per i visitatori.
Infine il Robinson's Engine 80" di Samuel Grose alla Miniera South Crofty, che con i suoi 100 e più anni di servizio resta uno dei più longevi motori mai costruiti.. La miniera di stagno è tuttora operativa (l'unica rimasta in Cornovaglia) ed il motore a bilanciere utilizzato dal 1854 al 1955 veniva utilizzato per l'eduzione. Capace di una portata di oltre 1800 litri/minuto era mosso da un pistone di 2,03 metri di diametro per una corsa di 3,15 metri. L'enorme bilanciere in ghisa pesa oltre 40 tonnellate e movimentava l'asta della pompa lungo il pozzo Robinson profondo 610 metri. La struttura venne donata alla Cornish Engine Preservation Society (ora Trevithick Soc.) ed è ora sotto le cure del National Trust e viene mantenuto nello stato in cui si trovava nel 1955 quando fu fermato, coperto da uno spesso strato di grasso protettivo; non è visitabile dal pubblico essendo parte della miniera ancora operativa. Tuttavia gli autori hanno avuto il privilegio (grazie alla South Crofty Plc) di poter visitare l'intera struttura illustrata dall'Ingegnere Capo della società Ing.Gerald Bodilly.
6. CONCLUSIONI
La presente nota ha voluto brevemente illustrare un'avventura dell'ingegneria ai più sconosciuta, come sconosciuto a molti è il fatto che la prima applicazione del motore a vapore fu proprio in una miniera e che lo sviluppo dello stesso avvenne proprio nell'industria estrattiva. Molto dobbiamo agli ingegneri che operarono allo sviluppo e perfezionamento dei motori a bilanciere in Cornovaglia; con l'aiuto della teoria, e palestre quali le vaste miniere metallifere dell'800, gettarono le basi per il miglior sfruttamento termodinamico dell'energia raggiungendo valori di rendimento globale ancora oggi di tutto rispetto.
Considerando il potere calorifico medio del carbone South Wales pari a c.ca Cs=33,4MJ/kg si ottiene, per un'efficienza di 125·106[lb·ft/bushel], (essendo 1 lb·ft/bushel *31,8·10-3 J/kg) un rendimento globale di funzionamento * pari ad 11,9%, (con Cs=30,6MJ/kg **12,9%) in prima approssimazione circa 1/10 dell'effecienza espressa in "milioni". In termini di potenza si otterrebbero c.ca 47kW utilizzati su 388kW disponibili alla caldaia. Considerando che i migliori motori alternativi a vapore per locomotive del '900 hanno un rendimento non superiore a 18-20% e che per un sofisticato motore a benzina di una moderna auto sportiva lo stesso non supera il 45-47% ci si può rendere conto dell'enorme progresso energetico e tecnologico che dal 1800 al 1850 portò il rendimento globale medio * dei motori a vapore a bilanciere ad aumentare di ben 6 volte (dal 2% ad oltre il 12%), un progresso tecnico che influenzò sensibilmente l'evoluzione della termodinamica applicata ed in cui gli ingegneri minerari ebbero un ruolo tuttaltro che marginale.
* Unità di misura tipiche utilizzate nel testo: Bushel (staio o moggio), misura, in questo caso, utilizzata per il calcolo del consumo del carbone, in genere nel XVIII e XIX sec. viene utilizzato il seguente valore:
1 bushel = 94 lb * 42,63 kg (sono anche riportati valori diversi: 112lb, 80lb ecc.)
Come misura standardizzata di capacità è oggi pari a 2218,192 pollici cubi (c.ca 36,34 litri).
Fathom (braccio), misura utilizzata in genere in marina, in questo caso indica la profondità del pozzo, 1 fathom = 6 ft * 1,83 m
Duty (efficienza), valore indicativo dell'efficienza totale della macchina a vapore, XVIII e XIX secolo, si misura in milioni di libbre sollevate di un piede per staio di carbone consumato, si indica con il simbolo [m] "millions", 1 lb·ft/bushel * 31,8·10-3 J/kg