La caldera acuotubular Reed fue un tipo de caldera acuotubular desarrollada por J. W. Reed, gerente de la fábrica de motores de Palmers Shipbuilding and Iron Company de Jarrow , Inglaterra, donde se fabricó entre 1893 y 1905. En esa época, Palmers era una empresa integrada verticalmente : en su astillero de Jarrow, utilizando mineral de hierro de su propia mina en North Yorkshire , producía el hierro y el acero necesarios para sus barcos, y motores y calderas de su propio diseño.
La caldera acuotubular Reed, pensada para su uso en la propulsión a vapor de los barcos, era similar a otras calderas como la Normand y la Yarrow , que eran desarrollos de la caldera du Temple . Estas se diferenciaban de las calderas para locomotoras, también conocidas como « calderas pirotubulares », en que, mientras que la caldera pirotubular consistía en un cilindro lleno de agua, que se calentaba mediante tubos que pasaban por él y transportaban los gases de escape de un horno , en la caldera acuotubular la situación era la inversa, ya que el agua pasaba por tubos generadores de vapor montados directamente sobre el horno. Las ventajas de la caldera acuotubular incluían una ligereza comparativa y la capacidad de funcionar a presiones más altas. Se instalaron unas 170 calderas acuotubulares de Reed en barcos de la Marina Real , en dos de las cuales se instalaron para sustituir a calderas rechazadas por el Almirantazgo .
La caldera acuotubular Reed fue desarrollada y patentada en 1893 por J. W. Reed, gerente de la fábrica de motores de Palmers Shipbuilding and Iron Company , que la fabricaba. [2] [3] [4] En el último cuarto del siglo XIX, Palmers se había convertido en uno de los mayores constructores navales de Gran Bretaña y, durante su funcionamiento entre 1851 y 1933, produjo "más de 900" barcos. [5] Sin embargo, era un negocio integrado verticalmente : desde aproximadamente 1857 poseía su propia fuente de mineral de hierro , extraído cerca de la costa de North Yorkshire en las cercanías de Whitby y Saltburn , y, según los historiadores locales Jim Cuthbert y Ken Smith, "se decía que [el astillero de Palmers] traía mineral de hierro por un extremo... y lo enviaba de nuevo por el otro extremo en forma de barcos terminados". [6] [Fn 1] Por lo tanto, la caldera acuotubular Reed fue una adición natural a la producción de la empresa, que anteriormente había incluido otros diseños de calderas, como la caldera Belleville , además de las máquinas de vapor. [7] [Fn 2]
Era similar a su antecesora, la caldera du Temple , y otros desarrollos a partir de ella, como las calderas Normand y Yarrow , en que cada una presentaba tres cámaras de agua cilíndricas dispuestas para formar un triángulo o, vista desde un extremo, una forma de "V" invertida: toda la caldera estaba llena de agua excepto la parte superior de la cámara superior, que permitía la recolección de vapor, y estaba conectada por dos bancos de tubos generadores de vapor a las dos cámaras inferiores, entre las cuales había un horno . [9] [Fn 3] Las calderas acuotubulares podían funcionar a presiones más altas y eran mucho más ligeras que las calderas de locomotoras, también conocidas como " calderas pirotubulares " o, cuando se usaban en barcos, como "calderas marinas". En estos, el agua estaba contenida en un solo tambor a través del cual los tubos transportaban los gases de escape de un horno: una caldera de locomotora tenía que construirse con materiales de mayor calibre, ya que el mayor tamaño del tambor único requería una carcasa más gruesa y, mientras que los tubos de una caldera acuotubular estaban sujetos solo a la tensión del vapor y el agua presurizada en su interior, los tubos de una caldera de locomotora estaban sujetos a compresión desde el exterior, lo que nuevamente requería materiales más gruesos. [11] [Fn 4]
En la caldera Normand, los tubos eran comparativamente rectos y una parte de los de las filas internas y externas de cada banco se formaron como "paredes de tubo" para dirigir los gases calientes generados por el horno a través de la caldera. [13] En la caldera Reed, los tubos se doblaron en curvas pronunciadas de radios variables para maximizar el área de superficie y, por lo tanto, la producción de vapor, y se utilizaron deflectores para dirigir los gases calientes. [14] La sección más baja de los tubos más bajos de las calderas Reed se dobló originalmente en curvas estrechas y "onduladas", también para maximizar el área de superficie, pero esto se interrumpió en 1901, ya que inhibía el flujo de agua y, por lo tanto, también el vapor. [15] Además, el diámetro externo de los tubos se estrechaba en sus extremos inferiores de 1+1 ⁄ 16 pulgadas (27 mm) a 7 ⁄ 8 pulgadas (22 mm) para mejorar el paso de gases calientes entre ellos. [14] Estaban conectados perpendicularmente a las cámaras en cada extremo, al igual que los tubos en la caldera Normand, para reducir la tensión. Sin embargo, en la caldera Reed estas conexiones se hacían mediante caras hemisféricas, lo que permitía "un cierto juego angular". [14] [16] Los tubos estaban asegurados por tuercas dentro de las cámaras en cada extremo. [17] [Fn 5] Los orificios de mano daban acceso a las cámaras inferiores, y un pozo de acceso a la cámara superior, lo que permitía un rápido reemplazo de los tubos defectuosos. [17] En ambos tipos de calderas, los tubos generadores de vapor se unían a la cámara superior por debajo de la línea de agua diseñada para evitar que se sobrecalentaran: en otro tipo de caldera acuotubular, la Thornycroft , los tubos generadores de vapor se unían a la cámara superior por encima de la línea de agua, y se observó que sus partes superiores "se ponían al rojo vivo cuando el agua estaba baja". [18] Los tubos sobrecalentados eran propensos a fallar. [19] Los grandes tubos "descendentes" externos transferían agua de la cámara superior a las dos inferiores. [20] [21] Los tubos descendentes promovían así la convección dentro de la caldera, que necesitaba ser rápida debido al pequeño diámetro de los tubos, y formaban "una parte sustancial de [su] armazón". [19] [22] [17]
El vapor se recogía en el interior de una cúpula situada en la parte superior de la cámara superior, desde la que salía de la caldera para su uso a través de los controles de la sala de máquinas, y en la caldera Reed, todo, excepto la cúpula y los extremos de las tres cámaras de agua, estaba encerrado en una carcasa de doble capa con un espacio de aire y un revestimiento de amianto que reducía la temperatura de la capa exterior. [17] La carcasa se elevaba en la parte superior para formar una salida para los gases calientes en un embudo . El horno era alimentado con carbón por fogoneros a través de puertas de la caja de fuego en un extremo y, mientras que la caldera Normand requería un fuego de aproximadamente 18 pulgadas (460 mm) de profundidad, la caldera Reed requería uno menos profundo de entre 8 y 12 pulgadas (200-300 mm). [23] El aire se admitía en el horno a través del espacio de aire en la carcasa de la caldera, proporcionando así un suministro de aire caliente que se dirigía a la parte trasera del cenicero . [24] Este aire entraba al cenicero a través de tres puertas que, junto con las puertas de la caja de fuego, se cerraban automáticamente si fallaba un tubo, con la intención de evitar que las llamas, el vapor y los residuos se escaparan a la sala de calderas . [17] [25] [26] Un suministro constante de agua pura era esencial para este tipo de caldera, ya que una escasez de agua daría lugar rápidamente a una caldera vacía propensa a daños graves en el horno, y la deposición de cualquier contaminante, como la cal , daría lugar a una pérdida significativa de eficiencia y podría bloquear los tubos. [27] [28] [Fn 6] Para superar este problema, el agua de alimentación de la caldera circulaba en un sistema cerrado desde la caldera como vapor a los motores y luego a los condensadores , desde donde regresaba como agua a la caldera, completando así un ciclo. Sin embargo, alguna pérdida incidental de agua del sistema era inevitable, y el ingeniero naval francés Louis-Émile Bertin consideró una pérdida de agua del 5% por ciclo como el máximo que podía sostenerse en una instalación de caldera acuotubular. [31] Por lo tanto, se requería agua de alimentación adicional, y se suministraba mediante aparatos como un evaporador , como el que estaba instalado en el HMS Spiteful , construido por Palmers y botado en 1899. [32] [33] Cada caldera tenía su propia bomba de agua de alimentación y un regulador de agua de alimentación también de diseño de Reed. [17]
Otro tipo de caldera similar y posterior a la caldera du Temple fue la caldera Yarrow, que generalmente prescindía de tubos descendentes externos después de que su diseñador, Alfred Yarrow , demostrara en 1896 que no eran esenciales para la circulación del agua dentro de una caldera de este tipo. [34] [Fn 7] Sin embargo, mientras que la caldera Yarrow empleaba tubos completamente rectos a través de los cuales el agua y el vapor circulaban más libremente, fue considerada por algunos escritores contemporáneos sobre el tema como Leslie S. Robertson como "atrasada" en su circulación debido a la ausencia de bajantes. [36] [Fn 8] Mientras que las calderas Yarrow instaladas en el crucero acorazado HMS Warrior de 1905 evaporaron 11,664 libras (5,291 kg) de agua por libra (454 g) de carbón a 100 grados centígrados (212 grados Fahrenheit ) con tiro natural , por la misma medida una caldera Reed como la instalada en el destructor de torpederos HMS Star de 1896 evaporó 12 libras (5,44 kg). [38] [39] Una ventaja de la caldera Yarrow estaba en el peso: [40] mientras que las calderas Reed en el crucero HMS Pegasus de 1897 produjeron 38,5 caballos de fuerza indicados (IHP) por tonelada (1016 kg) de caldera a plena potencia, por la misma medida las calderas Yarrow en un destructor de torpederos clase Swordfish ligeramente anterior produjeron 73 IHP. [41] Pero, mientras que, por ejemplo, un destructor torpedero de clase Star de 1896 necesitaba cuatro calderas Reed para alcanzar su velocidad máxima especificada de 30 nudos , un buque similar de clase Swordfish necesitaba ocho calderas Yarrow para alcanzar su velocidad máxima especificada de 27 nudos. [42] [43] Tal como se instaló en el destructor torpedero HMS Lightning en 1895, una caldera Reed seca pesaba 13,25 toneladas (12,44 toneladas). [17]
Una caldera Reed podía diseñarse para funcionar a presiones internas de hasta 300 libras por pulgada cuadrada (2068 kilopascales ) y, tal como se construyó para destructores de torpederos como el Spiteful , que era capaz de navegar a 30 nudos, un conjunto de cuatro calderas y la maquinaria asociada requerían casi 40 kilómetros (25 millas) de tubería. [44] En general, sus cuatro calderas medían cada una aproximadamente 3,7 m (12 pies) de largo por 3 m (10 pies) de ancho y, desde las plataformas en las que trabajaban sus fogoneros, conocidas como "pisos de fuego", aproximadamente 3 m (10 pies) de alto. [33] [Fn 9] Mientras que cada una de las ocho calderas Reed en Pegasus tenía un área de parrilla de aproximadamente 45 pies cuadrados (4,2 m 2 ) y un área de calentamiento de aproximadamente 2360 pies cuadrados (219 m 2 ), juntas producían hasta 7127 IHP (5315 kilovatios ) . [45] [Fn 10]
Las calderas acuotubulares Reed eran una "especialidad" de la fábrica de motores de Palmers, que era capaz de producir una "caldera marina pesada" a la semana, además de "una gran cantidad de calderas acuotubulares". [47] Si bien el equipo diseñado por Reed se utilizó en barcos mercantes , por ejemplo, el SS Hanoi construido en Sunderland en 1893 para el servicio de correo francés entre Haiphong en Vietnam y Hong Kong en China, alrededor de 170 de sus calderas acuotubulares se utilizaron en barcos de la Marina Real . [48] [49] Estos incluían cruceros, destructores y cañoneras , además de destructores de torpederos, de los cuales Palmers construyó solo 16. [49] [50] Entre estos estaba Spiteful , en el que las calderas se adaptaron más tarde para quemar fueloil . [51] Las calderas Reed también se instalaron en barcos pedidos por el Almirantazgo a otros constructores navales, por ejemplo en el río Clyde en Escocia. [52] Dos destructores torpederos construidos por Hanna, Donald & Wilson de Paisley , el HMS Fervent y el HMS Zephyr , ambos botados en 1895, fueron equipados con cuatro calderas Reed cada uno por orden del Almirantazgo y a un coste de 14.200 libras, después de que rechazara las calderas de locomotoras instaladas por sus constructores. [53] [Fn 11] De forma similar , el HMS Niger , un cañonero torpedero construido por la Barrow Shipbuilding Company de Barrow-in-Furness , Cumbria , en 1892, tuvo sus calderas sustituidas por calderas Reed en 1902. [55] La producción de la caldera acuotubular Reed cesó en 1905. [4]
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