Una caldera vertical es un tipo de caldera de tubo de fuego o de tubo de agua donde el barril de la caldera está orientado verticalmente en lugar de la orientación horizontal más común. Calderas verticales se utilizan para una variedad de vapor potenciada por los vehículos y otras máquinas móviles, incluidos los principios de locomotoras de vapor .
Consideraciones de diseño
Arreglos de tubos
Se han utilizado muchas disposiciones de tubos diferentes. Ejemplos incluyen:
- Tubos de fuego
- Tubos de agua
- Caldera de tubo transversal vertical
- Caldera de tubo de campo
- Caldera de tubo dedal
- Caldera de tubo de agua en espiral
Ventajas
Las principales ventajas de una caldera vertical son:
- Huella pequeña: donde las limitaciones de ancho y largo son críticas, el uso de una caldera vertical permite el diseño de una máquina más pequeña.
- Tolerancia del nivel del agua: el nivel del agua en una caldera horizontal debe mantenerse por encima de la corona (parte superior) de la cámara de combustión en todo momento, o la placa de la corona podría sobrecalentarse y doblarse, provocando una explosión en la caldera . Para una aplicación de vehículo que se espera que atraviese colinas, como una locomotora de ferrocarril o un vagón de vapor , mantener el nivel de agua correcto cuando el vehículo en sí no está nivelado es una tarea especializada y que ocupa gran parte del tiempo del bombero. En una caldera vertical, el agua está asentada en la parte superior de la cámara de combustión, y la caldera debería tener muy poca agua antes de que una pendiente pueda causar un riesgo al descubrir la parte superior de la cámara de combustión.
- Mantenimiento más simple (mayor): una caldera vertical generalmente se monta en un marco en el vehículo, lo que permite un reemplazo fácil. Las calderas horizontales, como las de las locomotoras de ferrocarril y los motores de tracción , forman una parte integral del vehículo (el vehículo se construye literalmente alrededor de la caldera) y, por lo tanto, el reemplazo requiere el desmantelamiento de todo el vehículo.
Desventajas
Las principales desventajas de una caldera vertical son:
- Tamaño: los beneficios de una huella pequeña se ven comprometidos por la altura mucho mayor requerida. [1] La presencia de puentes limita la altura de los vehículos de vapor, y esto a su vez restringe el tamaño (y por lo tanto la producción de vapor) de la caldera. [2]
- Área de la rejilla: se limita a la huella de la caldera, lo que restringe la cantidad de vapor que se puede producir. [2]
- Tubos cortos: los tubos de la caldera deben mantenerse cortos para minimizar la altura. Como resultado, gran parte del calor disponible se pierde a través de la chimenea, ya que tiene muy poco tiempo para calentar los tubos. [2]
- Sedimento: el sedimento puede depositarse en la placa del tubo inferior (la placa sobre la cámara de combustión) aislando el agua del calor y permitiendo que la placa se queme. [2]
Aplicaciones
Locomotoras ferroviarias
Varios fabricantes produjeron un número significativo de locomotoras de calderas verticales. Entre estos se destacan:
- Alexander Chaplin & Co. de Glasgow, que produjo una gama de productos industriales impulsados por vapor que incluían grúas de vapor, polipastos, locomotoras, motores de bombeo y bobinado, motores de cubierta de barcos y aparatos de destilación de agua de mar. Entre 1860 y 1899, entregó 135 locomotoras de caldera verticales similares al East London Harbour 0-4-0VB a clientes de todo el mundo. [3]
- De Winton de Caernarfon , que produjo al menos 34 locomotoras de vía estrecha , principalmente para su uso en las canteras de pizarra de Gales . [4]
- Sentinel Waggon Works de Shrewsbury , que produjo una gran cantidad de shunters utilizando sus calderas verticales de alta presión . Estos se utilizaron principalmente en ferrocarriles industriales en Gran Bretaña.
- Société anonyme John Cockerill produjo 891 locomotoras de maniobra de ancho estándar entre 1867 y 1942 utilizando un diseño estándar con cinco tamaños. [5]
Camiones de vapor
Los Sentinel Waggon Works también produjo una serie de camiones de carretera ( vagones de vapor ) sobre la base de sus calderas verticales de alta presión
Tractores de vapor
La Mejor Compañía de Manufactura de San Leandro en California produjo una gama de tractores de vapor que usaban calderas verticales.
Rodillos de vapor
Ciertos diseños de rodillo de vapor se apartaron del estilo de motor de tracción convencional de una caldera horizontal con un motor montado en la parte superior. Los rodillos de caldera vertical se construyeron alrededor de un chasis de estructura de vigas sustancial, con la caldera montada en la parte baja entre los rodillos delantero y trasero. Tales diseños no eran comunes en el Reino Unido.
Burros de vapor
La forma tradicional de burro de vapor (como un cabrestante móvil utilizado en la industria maderera) unía una caldera vertical con una máquina de vapor sobre una base rígida equipada con patines para la movilidad. Dado que el terreno a atravesar sería accidentado y rara vez nivelado, el diseño de la caldera vertical tolerante al nivel del agua fue una elección obvia.
Palas de vapor y grúas
Los equipos de construcción, como las grúas de vapor y las palas de vapor, utilizaron calderas verticales con buenos resultados. Sobre una base giratoria, el peso de la caldera ayudaría a contrarrestar la carga suspendida del cucharón de la pala o del brazo de la grúa, montado en el lado opuesto del pivote de la caldera. La huella compacta de la caldera permitió diseños más pequeños de lo que hubiera sido el caso de un tipo horizontal, lo que permitió su uso en lugares de trabajo más pequeños; la altura adicional de una caldera vertical es menos crítica para una máquina tan alta en general.
Aplicaciones marinas
Algunos barcos de vapor , en particular los más pequeños, como las lanchas fluviales, se diseñaron alrededor de una caldera vertical. La pequeña huella de la caldera permite diseños más pequeños y más eficientes en el espacio, con menos de la embarcación utilizable ocupada por los medios de propulsión en lugar de la carga útil.
Aplicaciones estacionarias
Los tipos verticales como la caldera Cochran proporcionaron soluciones de paquete útiles y de pequeño tamaño para muchas aplicaciones estacionarias, incluida la calefacción de procesos y espacios.
Notas
- ^ Edward N. Dickerson (21 de mayo de 1864). "Martin's Boilers y el consejo de ingenieros" . The New York Times .
- ^ a b c d White, John H. (1979). Una historia de la locomotora estadounidense: su desarrollo, 1830-1880 . Publicaciones de Courier Dover. pag. 95. ISBN 978-0-486-23818-0.
- ^ Abbott, Rowland AS (1989). Locomotoras de calderas verticales y motores sobre rieles construidos en Gran Bretaña . Prensa de madera de roble. ISBN 0 85361 385 0
- ^ Boyd, James IC (1990). Ferrocarriles de vía estrecha en North Caernarvonshire, Volumen 1: The West (2ª ed.). The Oakwood Press. ISBN 0-85361-273-0.
- ^ Clingan, KW (diciembre de 1965). "El francés Vertical Boilered Shunter 0-4-0" . El registro ferroviario industrial . Sociedad de ferrocarriles industriales (8): 161-171 . Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
Referencias
- Rowland AS Abbott (1989). Locomotoras de Caldera Vertical . Prensa de madera de roble. ISBN 0-85361-385-0.
- Ian Allan ABC de locomotoras de ferrocarriles británicos . Ian Allan. 1948.