Una caldera de tubo de dedal es una forma de caldera de vapor, generalmente proporcionada como caldera auxiliar o caldera de recuperación de calor . Tienen una orientación vertical y se considerarían una forma de caldera de tubos de agua .
Descripción
El rasgo característico de esta caldera son sus 'tubos dedal'. Estos son tubos de agua horizontales cortos , cerrados en un extremo y ahusados. Por lo tanto, son similares a la caldera de tubo de campo , que también usa tubos cerrados de un solo extremo, pero con diferencias importantes. La caldera de tubo de campo utiliza tubos verticales que apuntan hacia abajo y estos también tienen un tubo interno. Este tubo adicional segrega el flujo en un tubo descendente frío central y un flujo exterior ascendente de agua caliente y vapor hirviendo. En el tubo de dedal, no hay tal segregación y, por lo tanto, la ebullición es un proceso aleatorio con un flujo de ida y vuelta a lo largo del tubo.
La caldera de tubo dedal se desarrolló después de experimentos de Thomas Clarkson y todavía está firmemente asociada con la empresa Clarkson como fabricante. [1] Otros fabricantes también los produjeron en cantidades más pequeñas. A Niven de Newcastle upon Tyne se le concedió una patente en 1935, algunas décadas después de que Clarkson comenzara a fabricar, por una mejora relativamente pequeña. [2]
Como la ebullición es aleatoria, la caldera está limitada tanto en su capacidad de evaporación como en su temperatura máxima del horno. Sin embargo, la caldera puede ofrecer una gran área de calentamiento en un pequeño volumen, cuesta comparativamente poco construirla en relación con esta área y también es accesible para su limpieza. En consecuencia, la caldera no se usó generalmente como un generador de energía de vapor primario, sino típicamente como una caldera de burro que apoya los servicios secundarios o de hotel, particularmente a bordo de barcos.
Las calderas también se utilizaron principalmente como calderas de recuperación de calor , a partir de los escapes de grandes motores diesel marinos , ya que estos funcionaban a una temperatura más baja que una caldera de combustión directa. Algunas estaban equipadas como calderas compuestas , calentadas por gases de escape cuando estaban en marcha o con combustión de petróleo cuando estaban en puerto.
Construcción
Las calderas de tubo dedal requieren tubos horizontales para permitir su flujo de ebullición variable, por lo que las carcasas de la caldera se construyen como calderas verticales. La mayoría tiene un gran conducto de humos central vertical, con los tubos del dedal que sobresalen de una camisa de agua circundante. Estos tubos dedal se forman mediante embutición profunda de acero, un proceso que no estaba disponible en la época victoriana, pero que se convirtió en un medio de producción barato una vez disponible. El gas caliente entra por debajo y sale por la parte superior de la caldera. Para mejorar el flujo de gas sobre los tubos, se bajan una serie de discos horizontales en el espacio central en una varilla o cadena, forzando el flujo de gas radialmente hacia afuera, sobre los tubos. [2] Limpiar estos dedales que apuntan hacia adentro podría ser difícil. Una patente de 1954 de Clarksons describe una carcasa de caldera con una contraventana corredera en el exterior para acceder a la chimenea central. [3]
Una forma alternativa tenía un tanque de agua central con dedales que apuntaban hacia afuera, rodeado por una carcasa de chapa seca. Estos eran algo menos eficientes debido a las pérdidas de calor a través de la carcasa, pero eran más accesibles para la limpieza de los tubos. Estos se utilizaron para la recuperación de calor industrial, con gases de combustión sucios. Un pequeño inconveniente del tubo del dedal es que, aunque el lado exterior de fuego del dedal es fácil de limpiar, el lado interior del agua es difícil o imposible. Cualquier acumulación de incrustaciones aquí debe eliminarse al "espesor de la cáscara de huevo" antes de que sea imposible. [4]
En los casos en que la caldera se dispuso para la combustión compuesta, se utilizó la versión de chimenea central con combustión de aceite. Las calderas con fuego a veces incluían también tubos de agua verticales de forma más convencional, para mejorar la circulación. [1] Incluso podría haber tubos transversales, como en la caldera de tubo transversal vertical común . [3] Una forma común para los barcos tenía conductos de humos tanto internos como externos, con circuitos de gas separados para cada uno; el interior se utiliza para la combustión de aceite y el exterior para la recuperación de calor de escape. [5] Esto evitó problemas de retroceso del escape hacia el conducto de combustión de aceite. Otra forma compuesta para barcos utilizaba dos calderas: una de forma mínima con un conducto central, utilizada como economizador de silenciador para los motores diesel, y otra como caldera central de combustión puramente de gasoil. [6] El economizador se usó con circulación por bombeo (ya que generalmente se montaba en lo alto) como calentador de agua de alimentación . Este sistema se usó donde se requería una gran cantidad de vapor incluso en el puerto, como para cargas calientes como botes banana y transatlánticos.
Una caldera típica podría tener 2,1 m (7 pies) de diámetro y 5,5 m (18 pies) de altura.
Aplicaciones
El uso principal fue desde los primeros motores diésel hasta la actualidad. Muchos sistemas de barcos, desde los cabrestantes de vapor y las grúas hasta la calefacción doméstica y el calentamiento de fuel oil como fuel oil, utilizan vapor producido por una caldera auxiliar de este tipo.
Un uso poco común de la caldera de tubo dedal como generador de energía de encendido directo fue un experimento que se ajustó a los vagones de vapor de Leyland en 1920. [7] [8] Esta caldera de coque tenía 2 pies (0,61 m) de diámetro por 2,75 pies (0,84 m). ) de altura y tiene 128 tubos. [7] Al año siguiente, Clarkson exhibió su propio vagón de vapor de 3 toneladas en la exhibición Commercial Motor en Olympia. [9]
Referencias
- ↑ a b Flanagan, GTH (1990). "Capítulo 2: Calderas auxiliares" . Calderas marinas (3ª ed.). Butterworth-Heinemann. págs. 12-14. ISBN 0750618213.
- ↑ a b US 2047881 , WJ Niven, "Thimble Tube Boiler", publicado el 14 de julio de 1936
- ^ a b GB 705595 , SW Spurr, "Mejoras en las calderas de tubo dedal", publicado el 17 de marzo de 1954, asignado a Clarkson Thimble Tube Boiler Co
- ^ Milton, JH (1961) [1953]. "Capítulo 2: Calderas auxiliares". Calderas de vapor marinas (2ª ed.). Londres: Newnes. pag. 137.
- ^ Milton, Marine Boilers , págs. 125, 136-137.
- ^ Milton, calderas marinas , p. 123.
- ^ a b "Una conversión a la caldera de tubo dedal" . Motor comercial . 28 de agosto de 1923.
- ^ "Calderas de tubo dedal: la experiencia de un usuario" . Motor comercial . 13 de noviembre de 1923.
- ^ "El Salón del Automóvil Comercial". The Engineer : 432.21 de octubre de 1921.