Una caldera de tubo de fuego vertical o una caldera multitubular vertical es una caldera vertical en la que la superficie de calentamiento se compone de varios tubos de fuego pequeños , dispuestos verticalmente. [1]
Estas calderas no eran comunes, debido a inconvenientes con un desgaste excesivo en servicio. La forma más común de caldera vertical, [2] que era muy similar en apariencia externa, en cambio usaba un solo conducto de humos y tubos transversales llenos de agua . Otra forma utilizó tubos de fuego horizontales , incluso donde esta complejidad añadía, como la caldera Cochran .
Cuando se requería una alta capacidad evaporativa sostenida (es decir, potencia), se usaban tubos verticales, pero rara vez. Estos casos fueron principalmente para locomotoras, ya sean locomotoras de ferrocarril o vagones de vapor de carretera .
Inconvenientes
En cualquier caldera, uno de los lugares más propensos al desperdicio de tubos y placas es alrededor del nivel del agua, donde la agitación y la ebullición son más activas. Esto es particularmente cierto cuando este nivel también es parte de la superficie calentada, donde la ebullición es más intensa (los diseños de calderas de tubos de agua también se esfuerzan por sumergir su superficie directamente calentada debajo del nivel del agua, por la misma razón).
En este diseño de caldera, el área de erosión afectada se encuentra en la parte superior de los tubos de combustión. Aunque estos tubos suelen estar diseñados para ser reemplazados fácilmente, [nota 1] su vida útil es relativamente corta.
Tubos horizontales
Por lo demás, los tubos de fuego horizontales son más eficientes que los verticales. [3] Por esa razón, y para evitar los problemas de erosión de los tubos con tubos verticales expuestos, muchas de las calderas verticales multitubulares se dispusieron en cambio con sus tubos horizontales. Estos pueden ser un banco paralelo, como la caldera Cochran , o radial como el Robertson .
Tubos sumergidos
Para evitar el problema de los tubos de fuego expuestos por encima del nivel del agua, se puede utilizar la caldera sumergida de tubos múltiples . La carcasa superior de la caldera se extiende hacia arriba en un anillo anular, para mantener siempre sumergida toda la longitud de los tubos. Se utiliza en vagones de vapor y similares, donde el nivel del agua puede verse alterado cuando el vehículo sube una colina.
Los vagones de vapor de Fowler relativamente raros usaban una caldera de esta forma. [4] El barril principal de la caldera contenía un nido de tubos de combustión curvos entre la cámara de combustión permanente y un gran espacio abierto que formaba una caja de humo que contenía un sobrecalentador de tubo en espiral de cinco vueltas . Ambas placas de tubo estaban abovedadas hacia adentro, lo que las hacía lo suficientemente fuertes como para no requerir permanecer . Los tubos de combustión se curvaron para "causar remolinos en los gases calientes a medida que suben", [4] para permitir la expansión libre con el calor y también para permitir una unión perpendicular entre el tubo y la placa del tubo.
Un cinturón externo de una placa de canal remachado alrededor del exterior de la carcasa al nivel de la placa de tubo superior formaba un espacio adicional de vapor y agua, unido por debajo del nivel del agua mediante orificios perforados a través de la carcasa. El nivel de agua de funcionamiento de la caldera siempre se mantuvo dentro de este espacio de cinturón, manteniendo los tubos completamente sumergidos. [4] Los inconvenientes de este sistema fueron que se redujo el área de la superficie del agua, lo que provocó un mayor riesgo de cebado y también la necesidad de mantener cuidadosamente el nivel del agua de la caldera; al disminuir la relación volumen / altura en la región del cinturón, un cambio relativamente pequeño en el volumen de agua produce un gran cambio en el nivel.
Un enfoque similar puede verse como la protuberancia superior alrededor de la caldera vertical del motor de riel GWR reconstruido . [5]
Este diseño también se ha sugerido para uso en ingeniería de modelos . [6] En este caso, la cinta se formó dentro de la carcasa de la caldera, con una placa de tubo de diámetro reducido colocada en su interior.
Coche de vapor Stanley
Algunos vagones de vapor , incluidos el Stanley y el Chelmsford [7], utilizaban calderas verticales de tubos múltiples; siendo especialmente conocido el diseño de Stanley [8] .
La caldera Stanley está construida con una carcasa de tubo de cobre sin costura, 13+1 ⁄ 2 pulgadas (340 mm) de diámetro y 1 ⁄ 16 de pulgada (1,6 mm) de grosor. Los numerosos Los tubos de 1 ⁄ 2 pulgada (13 mm) están densamente empaquetados, dejando un volumen de agua muy pequeño entre ellos y una alta proporción de superficie de calentamiento a volumen, para una rápida elevación del vapor. La construcción de la caldera es inusual, ya que las placas de los tubos de acero simplemente se mantienen en su lugar por fricción y los tubos solo se expanden ligeramente en ellas con una deriva cónica. Alrededor del exterior de la carcasa de la caldera hay tres anillos de acero termoencogibles, cuya tensión de compresión retiene la placa del tubo. Para mayor resistencia, la carcasa de la caldera está envuelta en una capa helicoidal de cuerda de piano . Como la caldera se enciende con un quemador plano de combustible líquido, no se requiere una cámara de combustión cerrada.
Ver también
Referencias
- ^ El reemplazo de tubos es una tarea común en servicio para lascalderas con patrón de locomotoras .
- ^ Kennedy, Rankin (edición de 1912 del libro de 1905). El libro de motores y generadores de energía modernos . Vol. V. Londres: Caxton. pag. 222.
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tiene texto adicional ( ayuda );Verifique los valores de fecha en:|date=
( ayuda ) - ↑ Harris, Model Boilers , p. 162
- ↑ Harris, Model Boilers , p. 50
- ^ a b c El vagón de vapor patentado de Fowler (folleto del fabricante) . Leeds: John Fowler & Co. c. 1931. págs. 6-7.
- ^ "El nuevo bogie de energía" . Proyecto GWR Steam Railmotor y Trailer . Enlace externo en
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( ayuda ) - ^ Harris, KN (1974). Modelo de Calderas y Calderería . MAPA. págs. 49–51. ISBN 0-85242-377-2.
- ^ Kennedy, Motores modernos, III , págs. 195-205
- ^ Kennedy, Rankin (edición de 1912 del libro de 1905). El libro de motores y generadores de energía modernos . Vol. III. Londres: Caxton. págs. 192-195.
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