Una caldera vertical es un tipo de caldera pirotubular o acuotubular en la que el cilindro de la caldera está orientado verticalmente en lugar de la orientación horizontal más común. Las calderas verticales se utilizaron para una variedad de vehículos propulsados por vapor y otras máquinas móviles, incluidas las primeras locomotoras de vapor .
Consideraciones de diseño
Arreglos de tubos
Se han utilizado muchas disposiciones de tubos diferentes. Ejemplos incluyen:
Las principales ventajas de una caldera vertical son:
Tamaño reducido: cuando las limitaciones de ancho y largo son críticas, el uso de una caldera vertical permite diseñar 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 de 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 correcto de agua 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, toda el agua se encuentra en la parte superior de la cámara de combustión, y la caldera tendría que tener un nivel extremadamente bajo de agua antes de que una pendiente pueda causar un riesgo al descubrir la parte superior de la cámara de combustión.
Mantenimiento (mayor) más simple: una caldera vertical generalmente se monta en un marco del vehículo, lo que permite un fácil reemplazo. Las calderas horizontales, como las de las locomotoras de ferrocarril y las locomotoras de tracción , forman parte integral del vehículo (el vehículo está literalmente construido alrededor de la caldera) y, por lo tanto, su sustitución requiere el desmantelamiento de todo el vehículo.
Las principales desventajas de una caldera vertical son:
Tamaño: los beneficios de ocupar poco espacio 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 tanto la producción de vapor) de la caldera. [2]
Área de rejilla: se limita al espacio que ocupa 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: los sedimentos pueden 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 caldera vertical. Entre ellos 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 vertical similares a la 0-4-0VB del puerto de East London a clientes de todo el mundo. [3]
La Société anonyme John Cockerill produjo 891 locomotoras de maniobras de ancho estándar entre 1867 y 1942 utilizando un diseño estándar con cinco tamaños. [5]
Ciertos diseños de apisonadora se apartaron del estilo de motor de tracción convencional de una caldera horizontal con un motor montado arriba. 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. Estos 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) combinaba una caldera vertical con una máquina de vapor sobre una base rígida equipada con patines para facilitar 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 y grúas de vapor.
Los equipos de construcción, como las grúas y 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. El tamaño compacto de la caldera permitió diseños más pequeños que los que hubieran sido en 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 generalmente alta.
Aplicaciones marinas
Algunos barcos de vapor , particularmente los tipos más pequeños, como las lanchas fluviales, se diseñaron alrededor de una caldera vertical. El pequeño tamaño de la caldera permite diseños más pequeños y que ahorran más espacio, con una menor parte de la embarcación utilizable ocupada por los medios de propulsión en lugar de la carga útil.
^ Edward N. Dickerson (21 de mayo de 1864). "Martin's Boilers y la junta de ingenieros". Los New York Times .
^ abcd White, John H. (1979). Una historia de la locomotora estadounidense: su desarrollo, 1830-1880. Publicaciones de Courier Dover. pag. 95.ISBN978-0-486-23818-0.
^ Abbott, Rowland AS (1989). Locomotoras de caldera vertical y motores de carril 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: Occidente (2ª ed.). La prensa de Oakwood. ISBN0-85361-273-0.
^ Clingan, KW (diciembre de 1965). "El shunter 0-4-0 hervido vertical francés". El récord del ferrocarril industrial (8). Sociedad de Ferrocarriles Industriales: 161–171 . Consultado el 12 de diciembre de 2018 .
Referencias
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con las calderas verticales .
Rowland COMO Abbott (1989). Locomotoras Verticales de Caldera . Prensa de madera de roble. ISBN 0-85361-385-0.
Ian Allan ABC de locomotoras de los ferrocarriles británicos . Ian Allan. 1948.
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