.jpg/1280px-LNER_Class_B1_steam_locomotive_No_61264_at_Anglia_Trains_Crown_Point_depot_Norwich_(2).jpg)
Una caja de humo es una de las partes básicas más importantes del sistema de escape de una locomotora de vapor . El humo y los gases calientes pasan desde la cámara de combustión a través de tubos por donde pasan calor al agua circundante en la caldera . Luego, el humo ingresa a la caja de humo y se expulsa a la atmósfera a través de la chimenea (o embudo ). Las primeras locomotoras no tenían cámara de humo y dependían de una chimenea larga para proporcionar tiro natural para el fuego, pero pronto se incluyeron cámaras de humo en el diseño por dos razones específicas. En primer lugar y lo más importante, la ráfaga de vapor de escape de los cilindros, cuando se dirige hacia arriba a través de una cámara de humos hermética con un diseño apropiado de boquilla de escape, aspira eficazmente gases calientes a través de los tubos y conductos de humos de la caldera y, en consecuencia, aire fresco de combustión hacia la cámara de combustión. En segundo lugar, la cámara de humo proporciona un cómodo punto de recogida de cenizas y carbonilla ("char") extraídas a través de los tubos de la caldera, que pueden limpiarse fácilmente al final de la jornada laboral. Sin una caja de humos, todo el carbón debe pasar por la chimenea o se acumulará en los tubos y conductos de humos, bloqueándolos gradualmente.
La caja de humo parece ser una extensión delantera de la caldera, aunque no contiene agua y es un componente independiente. Las cajas de humo suelen estar hechas de placas de acero remachadas o soldadas y el piso está revestido con concreto para proteger el acero del carbón caliente y el ácido o del ataque del agua de lluvia.
Para facilitar el paso del humo y los gases calientes, se suele utilizar un soplador . Se trata de un tubo que termina en un anillo que contiene orificios del tamaño de un alfiler, lo que crea un "anillo" de chorros de vapor . El vapor expulsa el humo y atrae más gases a través de los tubos. Esto, a su vez, hace que el aire pase a través de la rejilla y el orificio del fuego, lo que hace que el fuego arda más.
Cuando la locomotora está en movimiento, el vapor de escape pasa a través del tubo de explosión , que se encuentra dentro de la cámara de humo. El vapor es expulsado por la chimenea, atrayendo nuevamente el fuego. El blastpipe es lo que produce el característico sonido de "chuff".
Las dimensiones del tubo de explosión y de la chimenea son fundamentales para la capacidad de generación de vapor de la locomotora y su economía de combustible, ya que existe un equilibrio natural entre un chorro de vapor de alta velocidad que produce una fuerte atracción del fuego y una contrapresión. en el escape. Pequeños cambios en este diseño "frontal" pueden tener un impacto dramático. Los diseños de escape más complejos, como Kylchap, Lempor y Giesl, pueden lograr mejores resultados que la simple disposición del tubo de explosión y la chimenea.
Las cenizas y el hollín que puedan estar presentes en el humo suelen depositarse en la cámara de humo. La parte delantera de la cámara de humos tiene una puerta que se abre para retirar estos depósitos al final de la jornada laboral de cada locomotora. Las manijas deben apretarse completamente para evitar fugas de aire, lo que reduciría la intensidad del fuego y también podría permitir que cualquier carbón no quemado en el fondo de la caja de humo se incendie allí. Una puerta de la caja de humos con fugas a menudo se revela por una mancha de metal al rojo vivo cuando el motor está funcionando o pintura ampollada y metal oxidado cuando está frío.
Algunas puertas para ahumaderos tienen una sola manija en forma de rueda ; muchas locomotoras fabricadas en Gran Bretaña, en particular las de tipo GWR y BR Standard, tienen un par de manijas en las puertas con caja de humo que se asemejan a las manecillas de un reloj ; También existen otros diseños. El tipo con un par de manijas tiene una barra horizontal a través de la caja de humo dentro de la puerta, un orificio en el que se engancha un "dardo" adherido al interior de las dos manijas cuando está a las 12 o 6 en punto. ; el mango exterior se utiliza para bloquear el interior. Midland Railway y LMS utilizaron en particular abrazaderas separadas alrededor de la circunferencia de la puerta, lo que permitió que su característica placa con el número de caja de humo estuviera ubicada centralmente en la puerta.
En muchas apisonadoras, una extensión del cuerpo de la cámara de humo también alberga el cojinete que soporta el rodillo delantero. Debido a limitaciones de espacio, estos rodillos suelen tener una trampilla abatible en lugar de una puerta circular para cámara de humo.
La caja de humo incorpora los principales tubos de vapor del regulador (o cabezal del sobrecalentador), uno que conduce a cada caja de válvulas, que forma parte de la fundición del cilindro. Estos tubos pueden atravesar la pared de la caja de humos para unirse con el cilindro (tubos de vapor exteriores) o pueden permanecer dentro del perfil de la caja de humos (tubos de vapor interiores). Las tuberías de vapor interiores no requieren revestimiento ya que la cámara de humo las mantiene calientes, pero las tuberías de vapor exteriores son más comunes en locomotoras con cilindros fuera de los bastidores. Algunas clases de locomotoras utilizaban ambos tipos dependiendo de la fecha de construcción del lote (p. ej., LNER Clase V2 ).
Como las pérdidas de calor tienen pocas consecuencias, la cámara de humos no suele estar revestida. En la mayoría de los casos parece tener el mismo diámetro que la caldera de la locomotora terminada, pero esto se debe únicamente al revestimiento de la caldera; la caldera es más estrecha. Los motores de tanque generalmente tenían sus tanques de agua parados antes de la cámara de humo sin revestimiento, ya que de lo contrario la temperatura del agua podría aumentar lo suficiente como para causar problemas con los inyectores .
Las clases estándar de los ferrocarriles británicos utilizan este diseño, donde se incorpora una rejilla de malla robusta en la caja de humo, formando un filtro entre la placa del tubo frontal y el escape. Cualquier trozo grande de carbón que pase a través de los tubos de la caldera tiende a romperse al impactar con la malla, creando partículas más finas que son arrastradas hacia la chimenea en lugar de acumularse en el fondo de la caja de humo. Esto no elimina la necesidad de limpiar la caja de humos, pero reduce la cantidad de trabajo que hay que realizar. En el mejor de los casos, la limpieza de la caja de humos sólo sería necesaria entre lavados de calderas, normalmente a intervalos de dos semanas.
El diseño clásico de una locomotora de vapor tiene la cámara de humo y la chimenea en la parte delantera de la locomotora, lo que se conoce como "caja de humo primero" móvil. Algunos diseños invirtieron el diseño para evitar problemas (asfixia y mala visibilidad) causados por que el escape regresara a la tripulación; estas se denominaron locomotoras de cabina delantera .
A menudo se instala un parachispas dentro de la caja de humo. Esto puede tomar la forma de una malla cilíndrica que va desde la parte superior del tubo de explosión hasta la parte inferior de la chimenea. Los parachispas sirven para evitar que fragmentos excesivamente grandes de cenizas calientes se expulsen al medio ambiente, donde pueden suponer un riesgo de incendio. Por esta razón, los parachispas se instalan generalmente en locomotoras que circulan por ambientes secos. No deben confundirse con los parachispas externos instalados en algunas locomotoras. La presencia de un parachispas puede tener un efecto termodinámico, distorsionando la entrada de aire sobre el fuego y reduciendo así la producción total de energía. Por tanto, su uso puede ser polémico.
Las locomotoras equipadas con un sobrecalentador suelen tener un cabezal de sobrecalentador en la caja de humos. El vapor ingresa al cabezal como vapor "húmedo" (saturado) y luego pasa a través de un elemento sobrecalentador. Se trata de un tubo que pasa dos veces por un tubo de humos agrandado en la caldera. El vapor sale a una cámara separada en el cabezal como vapor sobrecalentado o seco. La ventaja del sobrecalentamiento es que el vapor tiene mayores propiedades expansivas al entrar en los cilindros, por lo que se puede obtener más potencia con una menor cantidad de agua y combustible.
