Las calderas de tres tambores son una clase de calderas acuotubulares que se utilizan para generar vapor, normalmente para impulsar barcos . Son compactos y de alto poder evaporativo, factores que favorecen este uso. Otros diseños de calderas pueden ser más eficientes, aunque más voluminosos, por lo que el patrón de tres tambores era poco común como caldera estacionaria terrestre.
La característica fundamental del diseño de "tres tambores" es la disposición de un tambor de vapor sobre dos tambores de agua , en una disposición triangular. Los tubos de agua llenan los dos lados de este triángulo entre los tambores y el horno está en el centro. A continuación, todo el conjunto se encierra en una carcasa que conduce al conducto de escape .
La combustión puede ser con carbón o con petróleo. Muchas calderas de carbón utilizaban múltiples puertas cortafuegos y equipos de fogoneros , a menudo desde ambos extremos.
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El desarrollo de la caldera de tres tambores se inició a finales del siglo XIX, ante la demanda de los buques de guerra que requerían gran potencia y una caldera compacta. El paso a las calderas acuotubulares ya había comenzado, con diseños como el de Babcock & Wilcox o el de Belleville . La disposición de tres tambores era más ligera y compacta para la misma potencia. [1]
La nueva generación de calderas acuotubulares de "tubos pequeños" utilizaba tubos de agua de alrededor de 2 pulgadas (5 cm) de diámetro, en comparación con diseños más antiguos de 3 o 4 pulgadas. Esto dio una mayor relación entre el área de calentamiento de la superficie del tubo y el volumen del tubo, por lo tanto una vaporización más rápida. Estas calderas de pequeños tubos también pasaron a ser conocidas como calderas "expresas" . Aunque no todos eran diseños de tres tambores (notablemente el Thornycroft ), la mayoría eran alguna variación de este. Como los tubos del tres tambores son casi verticales (en comparación con Babcock & Wilcox ), esto fomenta una fuerte circulación por el efecto termosifón , lo que fomenta aún más la formación de vapor.
El desarrollo del patrón de tres tambores fue generalmente de simplificación, en lugar de una creciente complejidad o sofisticación. Ya las primeras calderas concentraban una gran superficie de calefacción en un volumen compacto, pero su dificultad radicaba en la fabricación y, sobre todo, en el mantenimiento a bordo de los barcos.
Los tubos enrevesados de los primeros diseños, como el du Temple y el Normand, fueron los primeros en desaparecer. Un banco de tubos de varias filas podría proporcionar un área de calentamiento adecuada, sin esta complejidad. Los tubos también se volvieron más rectos, principalmente para facilitar su limpieza. Yarrow había demostrado que los tubos rectos no causaban ningún problema de expansión, pero los tambores circulares y la entrada perpendicular del tubo eran características valiosas para una larga vida útil. Cuando los tubos entraban en los tambores en ángulo, el calentamiento y el enfriamiento tendían a doblar el tubo hacia adelante y hacia atrás, lo que provocaba fugas. Una entrada perpendicular era más fácil para expandir los tubos para lograr un sellado confiable y evitar estas tensiones laterales. Valió la pena comprometer los extremos de los tubos doblados de la caldera Admiralty para mantener estas dos características, y estos tubos aún tenían una forma lo suficientemente simple como para limpiarlos fácilmente. [2]
Algunos de los primeros tubos de caldera, en particular el du Temple con sus esquinas afiladas, no podían limpiarse de incrustaciones internamente. Posteriormente, los tubos se limpiaron internamente intentando pasar una varilla articulada con un cepillo en el extremo. En los diseños de tubo curvado, a menudo sólo se podía llegar a una parte del tubo. Otro método consistía en pasar una cadena por el tubo desde arriba, tirando de un cepillo detrás de ella, aunque esto era inviable para calderas como la Thornycroft, donde los tubos viajaban primero horizontalmente o hacia arriba. El método final fue utilizar cepillos tipo "bala" que se disparaban de un tambor al otro mediante aire comprimido. Se utilizaron juegos de cepillos, uno para cada tubo, y luego se numeraron y contaron cuidadosamente para garantizar que ninguno hubiera quedado atrás, bloqueando un tubo. [2]
La mayoría de los diseños utilizaron bajantes separados , incluso después de que los experimentos de Yarrow hubieran demostrado que la circulación aún podía tener lugar solo entre los tubos calentados. Una vez más, la caldera Admiralty (que omitió los bajantes) fue la culminación de este enfoque, colocando el sobrecalentador dentro del banco de tubos, para fomentar la diferencia de temperatura necesaria.
La caldera Admiralty suele considerarse una evolución directa de la Yarrow, aunque la White-Forster también tuvo influencia, probablemente como resultado del gran número en servicio en la Royal Navy . Los bidones de agua circulares y su elevación sobre el suelo del horno son características de White-Forster. El primero reduce el riesgo de ranuras , el segundo es apropiado para la cocción con gasóleo.
La du Temple fue una de las primeras calderas acuotubulares navales , patentada en 1876. [1] Fue inventada por Félix du Temple en Francia y probada en una cañonera torpedera de la Royal Navy . [3] Los tubos de agua eran complicados, dispuestos en cuatro filas formando un banco, y tenían forma de S con curvas pronunciadas en ángulo recto. [3] Esto llenó un área grande de calentamiento de tubos en un volumen pequeño, pero hizo que la limpieza de los tubos no fuera práctica. Los tambores eran cilíndricos, con entrada de tubo perpendicular y bajantes externos entre ellos.
El White-Forster era de construcción sencilla, con tubos que sólo tenían una suave curvatura. Esto fue suficiente para permitir su reemplazo in situ, trabajando a través de la boca de acceso al final del gran tambor de vapor. [4] Cada tubo era lo suficientemente curvado para permitir su extracción a través del tambor de vapor, pero lo suficientemente recto como para poder reemplazar un solo tubo de un banco de tubos, sin necesidad de retirar otros tubos para permitir el acceso. Esta era una de las muchas características del White-Forster destinadas a hacerlo confiable en el servicio naval y fácil de mantener. Estos tubos eran de un diámetro particularmente pequeño, sólo 1 pulgada (2,5 cm) y especialmente numerosos, utilizándose un total de 3.744 en algunas calderas. [4] Los tubos se dispusieron en 24 filas por banco, cada una de las cuales requería una longitud diferente de tubo y 78 filas por tambor. Todos los tubos estaban curvados con el mismo radio, lo que facilitaba la reparación y el reemplazo a bordo, pero requería que los orificios de los tubos en los tambores se escariaran hasta obtener ángulos precisos en una plantilla durante la fabricación. Este pequeño diámetro de tubo proporcionaba una gran superficie de calentamiento, pero probablemente demasiada: la relación entre superficie y volumen se volvió excesiva y el flujo de gas a través de los bancos de tubos se vio afectado, lo que dio a las calderas una reputación de quemadores deficientes. [4]
Se utilizaron bajantes, ya sea los habituales dos tubos grandes o una disposición inusual pero característica de cuatro pequeños tubos de 4 pulgadas (10 cm) en cada tambor. Esta era una característica destinada a mejorar la capacidad de supervivencia después de un daño, cuando se usaba a bordo de buques de guerra. La caldera podría permanecer en servicio con un tubo bajante dañado tapado.
Los tambores de lodo se elevaban por encima del suelo del horno sobre vigas de acero, aumentando el volumen del horno disponible para la combustión. Esta característica tenía como objetivo fomentar el uso de la quema de petróleo, una innovación en los buques de guerra de esta época. La apariencia general del White-Forster es similar a la del modelo posterior del Almirantazgo. Elementos como los tambores de barro elevados y la forma de los tubos influyeron. [5]
Las calderas White-Forster se introdujeron en la Royal Navy a partir de 1906, para cruceros ligeros y destructores de torpederos . [5]
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La caldera normanda fue desarrollada por el astillero francés normando de Le Havre . Fue utilizado por las armadas de varias naciones, en particular las de Francia, Rusia, Gran Bretaña y Estados Unidos. En 1896, la Royal Navy los instaló en veintiséis barcos, más que cualquier otro diseño de tubo de agua. [6]
El diseño inicial de la caldera Normand fue un desarrollo de la Du Temple, con las esquinas afiladas de los tubos reemplazadas por una curva suave y redondeada, pero aún conservando la forma de S. [7]
El diseño del Normand proporcionó una superficie de calefacción (superficie de tubo) especialmente grande en comparación con la superficie de la parrilla. [8] El costo de esto fue un denso nido de tubos, donde cada una de las numerosas filas de tubos se doblaba en una forma diferente y compleja. Los extremos de los tubos entraban perpendicularmente en los tambores cilíndricos para lograr un buen sellado. El espacio necesario para todos estos tubos llenaba toda la mitad inferior del tambor de vapor, lo que requería tanto un tambor grande como una cúpula de vapor separada desde la cual recolectar el vapor seco. La carcasa exterior de la caldera entraba en la entrada de humos por un extremo, normalmente cerrando esta cúpula. Los extremos de los tambores se extendían fuera de la carcasa como cúpulas semiesféricas. Los bajantes de agua fría fuera de la carcasa unían estos tambores, proporcionando un camino para la circulación de retorno del agua fría.
Un desarrollo posterior fue el Normand-Sigaudy , donde se acoplaron dos calderas normandas espalda con espalda para su uso en barcos grandes. [9] Esto efectivamente dio como resultado un Normand de doble extremo (como más tarde fue común con el Yarrow) que podía dispararse desde ambos extremos.
La caldera Reed fue utilizada por Palmers of Jarrow . Era similar al Normand, con bajantes y tubos curvos que entraban perpendicularmente en tambores cilíndricos.
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La caldera Thornycroft es una variante que divide el horno central habitual en dos. Hay cuatro tambores: dos tambores principales verticalmente en el centro (un tambor de vapor y otro de agua) y dos tambores laterales en los bordes exteriores del horno. El diseño se destacó por el uso temprano del horno de pared de agua. El banco exterior de tubos era poco profundo y constaba de sólo dos filas de tubos. Estas filas estaban muy espaciadas, de modo que los tubos formaban una pared sólida, sin flujo de gas entre ellos. El banco interior de tubos era similar: las dos filas de tubos más cercanas al horno formaban una pared de agua similar. Estos tubos estaban separados en su base para dejar espacio para el flujo de gas entre ellos. [10] Dentro del banco de tubos, el flujo de gas es mayoritariamente paralelo a los tubos, similar a algunos diseños iniciales, pero contrario al diseño de flujo cruzado de las calderas de tres tambores posteriores. Los gases de escape emergían al espacio en forma de corazón debajo del tambor central superior y salían al embudo a través de la pared trasera. [11]
El tambor de vapor es circular, con entrada de tubo perpendicular. Los extremos de los tubos abarcan una circunferencia considerable del tambor, de modo que los tubos superiores entran por encima del nivel del agua. Son, por tanto, tubos " no ahogados ". [10]
Los tambores centrales superior e inferior están unidos por bajantes. Inusualmente, estos se encuentran dentro de la caldera y se calientan, aunque no fuertemente, por los gases de escape. Están formados por varios (ocho o nueve) tubos verticales de 10 cm (4 pulgadas) en la línea central de la caldera. Tienen forma de S poco profunda para dar un poco de flexibilidad contra la expansión térmica. [10] [11] Los pequeños tambores de ala están conectados solo al tambor central inferior, mediante grandes tubos externos fuera de la carcasa trasera de la caldera.
Debido a su uso inicial en el destructor HMS Daring de 1893 construido por Thornycroft, este diseño se conoció como la caldera "Daring" . [11]
También se produjo para los lanzamientos una versión pequeña de una sola cara de esta caldera . [11] La primera versión pequeña de esto también prescindía del tambor de ala, los tubos de la pared de agua se doblaban en ángulo recto y volvían al tambor de agua central, los tubos también formaban la parrilla para sostener el fuego. [11]
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Los diseños posteriores, el patrón Thornycroft-Schulz , hicieron que las alas exteriores fueran más importantes. Se aumentó el número de sus tubos, de modo que se convirtieron en la mayor parte de la superficie de calentamiento y el principal camino para los gases de escape. Los tambores de las alas se volvieron lo suficientemente grandes como para permitir que un hombre accediera al interior, para limpiar y expandir nuevos tubos en su lugar. [11]
El diseño anterior de caldera acuotubular de Thornycroft-Marshall utilizaba tubos de agua en forma de horquilla horizontales instalados en cabezales seccionales. Tiene poca relación con los tipos aquí descritos. [12]
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El diseño de la caldera Yarrow se caracteriza por el uso de tubos de agua rectos, sin bajantes. La circulación, tanto ascendente como descendente, se produce dentro de este mismo banco de tubos. [13] [14] [15]
Alfred Yarrow desarrolló su caldera como respuesta a otros diseños de tubos de agua y a su percepción en 1877 de que Yarrow & Co estaban rezagados con respecto a otros constructores navales. [16] Sus ideas iniciales ya definían las características clave del diseño, una caldera de tres tambores con tubos rectos, pero fueron necesarios diez años de investigación antes de que se suministrara la primera caldera para un torpedero de 1887. [16]
Los primeros diseñadores de tubos de agua se habían preocupado por la expansión de los tubos de la caldera cuando se calentaban. Se hicieron esfuerzos para permitirles expandirse libremente, particularmente para que los más cercanos al horno pudieran expandirse relativamente más que los más alejados. Normalmente, esto se hacía disponiendo los tubos en grandes curvas. Estos tenían dificultades en la fabricación y requerían soporte en su uso.
Yarrow reconoció que la temperatura de los tubos de agua se mantenía relativamente baja y era constante entre ellos, siempre que permanecieran llenos de agua y no se permitiera que ocurriera ebullición dentro de los propios tubos, es decir, permanecerían como tubos sumergidos . Las altas temperaturas y las variaciones sólo surgían cuando los tubos se llenaban de vapor, lo que también alteraba la circulación.
Por tanto, su conclusión fue que los tubos de agua rectos eran aceptables y tendrían ventajas obvias para la fabricación y la limpieza en servicio. [dieciséis]
Ya se reconocía que una caldera acuotubular dependía de un flujo continuo a través de los tubos de agua, y que esto debía realizarse mediante un efecto termosifón en lugar de requerir una bomba poco práctica. Las calderas de circulación forzada con bombas, como la Velox , no aparecieron hasta después de treinta años y, aun así, al principio no eran fiables. Se suponía que el flujo a través de los tubos de agua sería ascendente, debido a su calentamiento por el horno, y que el contrapeso del flujo descendente requeriría bajantes externos sin calefacción .
Alfred Yarrow realizó un famoso experimento en el que refutó esta suposición. [17] [18] Se dispuso un tubo vertical en forma de U de modo que pudiera calentarse mediante una serie de mecheros Bunsen a cada lado.
Cuando solo se calentó un lado de la U, se produjo el esperado flujo ascendente de agua caliente en ese brazo del tubo.
Cuando también se aplicó calor al brazo no calentado, la teoría convencional predijo que el flujo circulatorio se ralentizaría o se detendría por completo. En la práctica, el flujo en realidad aumentó . Siempre que hubiera cierta asimetría en el calentamiento, el experimento de Yarrow demostró que la circulación podría continuar y el calentamiento del bajante más frío podría incluso aumentar este flujo.
De este modo, la caldera Yarrow podría prescindir de bajantes externos separados. El flujo se producía enteramente dentro de los tubos de agua calentados, hacia arriba dentro de los más cercanos al horno y hacia abajo a través de los de las filas exteriores del banco.
Los primeros bidones de agua o "canales" de Yarrow tenían forma de D con una placa de tubos plana, para proporcionar un fácil montaje perpendicular de los tubos. La placa de tubos estaba atornillada a la cubeta y podía desmontarse para realizar mantenimiento y limpiar los tubos.
Sin embargo, esta forma de D no es ideal para un tambor a presión, ya que la presión tenderá a distorsionarlo en una sección más circular. Esta flexión provocó fugas en el lugar donde los tubos de agua entraban al tambor; un problema, denominado "wrapperitis", que fue compartido con los White-Forster. [5] La experiencia de explosiones de calderas había demostrado que las esquinas internas afiladas dentro de las calderas también eran propensas a la erosión por ranuras . Las calderas posteriores utilizaron una sección más redondeada, aunque todavía asimétrica en lugar de completamente cilíndrica.
La circulación en una caldera Yarrow dependía de la diferencia de temperatura entre las filas de tubos interior y exterior de un banco y, en particular, de las tasas de ebullición. Si bien esto es fácil de mantener a bajas potencias, una caldera Yarrow de mayor presión tenderá a tener menos diferencia de temperatura y, por lo tanto, tendrá una circulación menos efectiva. [14] Algunas calderas posteriores y de mayor presión estaban equipadas con bajantes externos, fuera del área de combustión calentada. [19]
Cuando se adoptó el sobrecalentamiento , principalmente para su uso con turbinas de vapor después de 1900, las primeras calderas Yarrow colocaron su serpentín de sobrecalentamiento fuera del banco de tubos principal. Los diseños posteriores se volvieron asimétricos, con el banco de tubos en un lado doblado y un sobrecalentador de tubo en forma de horquilla colocado entre ellos. [20]
El HMS Havock , el barco líder de los destructores de la clase Havock , fue construido con la forma entonces actual de caldera de locomotora ; su barco gemelo HMS Hornet con una caldera Yarrow a modo de comparación. [21] Las pruebas tuvieron éxito y la caldera Yarrow se adoptó para el servicio naval, particularmente en barcos pequeños. Con el tiempo, la Armada desarrollaría su propio modelo Almirantazgo de caldera de tres tambores.
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La caldera Mumford era una variedad construida por los caldereros Mumford de Colchester , destinada a su uso en embarcaciones más pequeñas. Los bancos de tubos se separaron en dos grupos, con los tubos cortos ligeramente curvados entre sí. La entrada al tambor de agua inferior era perpendicular, lo que requería un tambor casi rectangular con los tubos entrando por caras separadas. La debilidad mecánica de tal forma era aceptable en este pequeño tamaño, pero limitaba el potencial de la caldera. La carcasa era pequeña y solo cubría una parte del tambor de vapor superior, que conducía directamente a un embudo. Un único bajante en forma de T invertida unía los tambores en la parte trasera de la caldera. [22]
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Sentinel utilizó el diseño Woolnough para sus locomotoras ferroviarias más grandes. Se parecía a la mayoría de los otros diseños de tres tambores y tenía tubos casi rectos. Su característica distintiva era una pared de ladrillos refractarios a dos tercios del camino hacia abajo del horno. La parrilla del horno estaba en el lado más largo, y los gases de combustión salían a través del banco de tubos, dentro de una carcasa exterior de acero y luego regresaban al banco de tubos más corto. Se colocaron sobrecalentadores de tubos enrollados en el flujo de gas fuera de los tubos. Los gases de combustión pasaron así dos veces a través del banco de tubos , una hacia afuera y otra hacia adentro. Una única chimenea central expulsaba desde el centro del otro extremo, no como es habitual desde el exterior de los tubos. La diferencia relativa de temperatura entre el paso del gas a través de las dos secciones del banco condujo a una corriente de circulación que iba hacia arriba a través de la primera parte, más caliente, del banco y hacia abajo a través de la parte más alejada, menos caliente. La circulación también estaba controlada por una placa de vertedero interna dentro del tambor de agua superior, para mantener una profundidad de agua por encima de los extremos de los tubos más calientes, evitando así el sobrecalentamiento de los tubos secos. [23]
Sentinel utilizó la caldera Woolnough en varias de sus locomotoras más grandes, en lugar de su pequeña caldera vertical habitual . [24] Estos incluían vagones para el LNER [25] y LMS . [26] El uso más conocido del Woolnough por parte de Sentinel fue para las locomotoras articuladas 'colombianas' . Se trataba de una serie de cuatro locomotoras de ancho métrico con disposición de ruedas Co-Co , construidas en 1934. [27] Funcionaban a una presión inusualmente alta de 550 psi (3,8 MPa) y cada eje era impulsado por un motor de vapor independiente , diseñado por Abner Doble . El primero fue suministrado a los ferrocarriles belgas , los tres siguientes fueron construidos para la Société National des Chemins de Fer en Colombe de Colombia , pero primero se enviaron a Bélgica para realizar pruebas. La mayoría de fotografías que existen de estas locomotoras fueron tomadas en Bélgica. Poco se sabe de su historia tras su llegada a Colombia.
Un desarrollo posterior del Yarrow fue la caldera de tres tambores Admiralty , desarrollada para la Royal Navy entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial. [2] [28] Gran parte del trabajo de diseño se llevó a cabo en la Estación Experimental de Combustible del Almirantazgo [i] en Haslar y las primeras calderas se instalaron en tres de los destructores de clase A de 1927. [29] Estas calderas establecieron nuevos estándares operativos de la Royal Navy. condiciones para calderas de 300 psi (2,0 MPa) / 600 °F (316 °C).
El diseño era muy similar a las versiones posteriores del Yarrow, de alta presión y alimentadas con aceite. Los bidones de agua eran cilíndricos y a veces, pero no siempre, se utilizaban bajantes. La única diferencia importante estaba en los bancos de tubos. En lugar de tubos rectos, cada tubo era en su mayoría recto, pero ligeramente acodado hacia sus extremos. Estos se instalaron en dos grupos dentro del banco, de modo que formaban un espacio entre ellos dentro del banco. Los sobrecalentadores se colocaron dentro de este espacio y se colgaron mediante ganchos del tambor de vapor. La ventaja de colocar los sobrecalentadores aquí fue que aumentaron el diferencial de temperatura entre los tubos interior y exterior del banco, fomentando así la circulación. En la forma desarrollada, la caldera tenía cuatro filas de tubos en el lado del horno del sobrecalentador y trece en el lado exterior. [29]
Las primeras calderas sufrieron problemas con los sobrecalentadores y con mala circulación por las filas de tubos en el centro del banco, lo que provocó sobrecalentamiento y fallas de los tubos. [29] Los problemas de circulación se solucionaron reorganizando las tuberías de agua de alimentación y colocando deflectores dentro del tambor de vapor, para dar una circulación más claramente definida. Se colocó un aumentador de circulación , una cubeta de acero, sobre la parte superior de los tubos del lado del horno, fomentando un único flujo ascendente central por encima del nivel del agua, fomentando el escape de las burbujas de vapor y actuando como un separador de vapor antes de que el agua recirculara hacia abajo. los tubos del lado exterior. De manera similar a los trabajos que se realizaron al mismo tiempo en el ferrocarril LMS y en el desarrollo de la alimentación superior para locomotoras de vapor , [30] el agua de alimentación también se conducía hacia arriba a través de "recipientes de pulverización" y así pasaba a través del espacio de vapor en forma de gotas. De este modo, el agua de alimentación fría se calentó a la misma temperatura que el agua de la caldera antes de mezclarla con ella, evitando perturbar el recorrido de circulación. [29] [ii]
El rendimiento inicial del sobrecalentamiento fue decepcionante. El sobrecalentamiento a máxima potencia se limitó deliberadamente a 100 °F (37,8 °C) para evitar problemas de confiabilidad, lo que luego significó que era ineficaz a bajas potencias. [29] El trabajo de desarrollo de Babcock & Wilcox resolvió esto aumentando la velocidad del flujo de vapor a través del sobrecalentador a 150 pies/s (45,72 m/s), evitando los problemas de distorsión del tubo y fallas metalúrgicas. [29] Las nuevas calderas para los acorazados clase Nelson y los cruceros clase Kent podrían alcanzar un sobrecalentamiento de 200 a 250 °F (93 a 121 °C) en todo el rango de potencia operativa a 250 psi (1,7 MPa). [29]
A diferencia de la práctica estadounidense contemporánea, las calderas navales británicas tenían una gran proporción de ladrillos de horno, lo que provocaba una alta temperatura dentro del horno y, en consecuencia, una alta carga sobre los tubos. El uso de un horno de pared de agua podría reducir esto. [29]
A partir de 1929, Hawthorn Leslie construyó una caldera de prueba con una pared de agua parcial en la parte trasera del horno. A diferencia de otros diseños de paredes de agua, este tambor de agua adicional abarcaba sólo el centro del horno; los tubos verticales estaban encerrados en una carcasa refractaria y no formaban una pared sólida muy compacta. [29] La preocupación era que una pared de agua llena desequilibraría la disposición existente del cabezal de la caldera de tres tambores, lo que efectivamente resultó ser el caso. El exceso de producción de vapor en la parte trasera del tambor de vapor provocó una circulación interrumpida y un problema con el cebado . Se abandonó el desarrollo de paredes de agua para este tipo de caldera, aunque las pruebas continuaron con el HMS Hyperion (H97), que se probó con una caldera Johnson de pared de agua única que reemplazó a una de sus tres calderas de tres tambores. [29]
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La única caldera grande de tres tambores utilizada en una locomotora de ferrocarril fue el motor experimental 10000 de 1924 de Nigel Gresley para la empresa LNER . [31] Habiendo observado los beneficios de presiones más altas y motores compuestos en la práctica marina , Gresley estaba interesado en experimentar con este enfoque en una locomotora de ferrocarril . Al igual que con las calderas terrestres , Harold Yarrow deseaba ampliar el mercado de la caldera de Yarrow.
La caldera no era el diseño habitual de Yarrow. En funcionamiento, particularmente en sus vías de circulación, la caldera tenía más en común con otros diseños de tres tambores como el Woolnough . También se ha descrito como una evolución de la cámara de combustión de tubo de agua Brotan-Deffner , con la cámara de combustión ampliada para convertirse en la caldera completa.
La presión de trabajo era de 450 libras por pulgada cuadrada (31 bar), a diferencia de las 180 libras por pulgada cuadrada (12 bar) de las locomotoras Gresley A1 contemporáneas .
La caldera se parecía a dos calderas marinas alargadas de Yarrow , colocadas de extremo a extremo. Ambos tenían la disposición habitual de Yarrow de un gran tambor de vapor central sobre dos tambores de agua separados, unidos por cuatro filas de tubos ligeramente curvados. El bidón superior era compartido, pero los bidones de agua inferiores estaban separados. El área de la "cámara de combustión" trasera era amplia y abarcaba los marcos , colocando los bidones de agua en los límites del gálibo de carga . La región delantera de la "caldera" era estrecha, con sus bidones de agua colocados entre los marcos. Aunque las carcasas exteriores tenían un ancho similar, los bancos de tubos de la sección delantera estaban mucho más cerca. El espacio exterior de los tubos formaba un par de conductos de escape que conducían hacia delante. Un gran espacio fuera de estas paredes de humos, pero dentro de la carcasa de la caldera, se utilizaba como conducto de aire desde la entrada de aire, una tosca ranura rectangular debajo de la puerta de la cámara de humos, que tenía el efecto de precalentar el aire de combustión y enfriar la carcasa exterior. para evitar el sobrecalentamiento. Se colocaron tubos longitudinales de sobrecalentador en el espacio central entre los tubos generadores de vapor. La tercera área delantera contenía los cabezales del sobrecalentador, los reguladores y la caja de humos, pero ninguna superficie de calentamiento deliberada. La carcasa externa de la caldera se mantuvo prácticamente del mismo ancho en todas partes, dando una apariencia general triangular, pero curvada. El borde inferior de cada sección ascendía y era evidente desde el exterior.
El fuego se hacía con carbón, por un solo extremo mediante una única puerta cortafuegos de locomotora convencional , y un solo bombero manual. Debido al encendido unilateral y al flujo de gas predominantemente longitudinal, en comparación con el flujo de gas normal de la Yarrow, se produjo una marcada diferencia de temperatura entre la parte delantera y trasera de la caldera. Esto llevó a que las corrientes de circulación de agua, especialmente en la segunda sección, fueran longitudinales a través de los bidones de agua, como el Woolnough, en lugar de la habitual Yarrow. La primera sección, que incluía algunos tubos de agua hasta la pared trasera, tenía calefacción radiante y efectivamente era un horno de pared de agua, sin ningún flujo de gas a través del banco de tubos. A pesar de esto, todavía usaba cuatro filas de tubos. La segunda sección tenía su flujo de gas organizado mediante deflectores de acero y ladrillo refractario de modo que los gases de combustión ingresaran por el centro y pasaran a través de los bancos de tubos hacia los conductos laterales, brindando una mejor transferencia de calor por convección.