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Una caldera de tubos dedal es un tipo de caldera de vapor, que normalmente se utiliza como caldera auxiliar o caldera de recuperación de calor . Tienen una orientación vertical y se consideran una forma de caldera acuotubular .
La característica distintiva de esta caldera son sus "tubos dedal". Se trata de tubos de agua horizontales cortos , cerrados en un extremo y cónicos. Por lo tanto, son similares a la caldera de tubos de campo , que también utiliza tubos cerrados de un solo extremo, pero con diferencias importantes. La caldera de tubos de campo utiliza tubos verticales que apuntan hacia abajo y estos también tienen un tubo interno. Este tubo adicional segrega el flujo en un bajante frío central y un flujo externo ascendente de agua caliente y vapor hirviendo. En el tubo dedal, no existe tal segregación y, por lo tanto, la ebullición es un proceso aleatorio con flujo de ida y vuelta a lo largo del tubo.
La caldera de tubo dedal fue desarrollada después de los experimentos de Thomas Clarkson y todavía se asocia firmemente con la firma Clarkson como fabricante. [1] Otros fabricantes también las produjeron en cantidades más pequeñas. Niven de Newcastle upon Tyne obtuvo una patente en 1935, algunas décadas después de que Clarkson comenzara a fabricarlas, por una mejora relativamente pequeña. [2]
Como la ebullición es aleatoria, la caldera está limitada tanto en su capacidad de evaporación como en su temperatura máxima de horno. Sin embargo, la caldera puede ofrecer una gran superficie de calentamiento en un volumen pequeño, cuesta relativamente poco construirla en relación con esta superficie y también es accesible para su limpieza. En consecuencia, la caldera no se utilizaba generalmente como generador de energía de vapor primario, sino típicamente como caldera auxiliar para servicios secundarios o de hotel, especialmente a bordo de barcos.
Las calderas también se utilizaban principalmente como calderas de recuperación de calor , a partir de los gases de escape de los grandes motores diésel marinos , ya que estos funcionaban a una temperatura más baja que una caldera de combustión directa. Algunas estaban equipadas como calderas compuestas, calentadas por los gases de escape cuando estaban en navegación o con combustible líquido cuando estaban en el puerto.
Las calderas de tubos dedal requieren tubos horizontales para permitir su flujo de ebullición variable, por lo que las carcasas de la caldera se construyen como calderas verticales. La mayoría tienen un gran conducto de humos central vertical, con los tubos dedal sobresaliendo de una camisa de agua circundante. Estos tubos dedal se forman mediante embutición profunda de acero, un proceso que no estaba disponible en la época victoriana, pero que se convirtió en un medio de producción barato una vez disponible. El gas caliente entra por debajo y sale por la parte superior de la caldera. Para mejorar el flujo de gas sobre los tubos, se baja una serie de discos horizontales al espacio central sobre una varilla o cadena, lo que fuerza el flujo de gas radialmente hacia afuera, sobre los tubos. [2] Limpiar estos dedales que apuntan hacia adentro puede ser difícil. Una patente de 1954 de Clarksons describe una carcasa de caldera con una compuerta deslizante en el exterior para acceder al conducto de humos central. [3]
Una forma alternativa tenía un tanque de agua central con dedales que apuntaban hacia afuera, rodeado por una carcasa de chapa seca. Estos eran algo menos eficientes debido a las pérdidas de calor a través de la carcasa, pero eran más accesibles para la limpieza de los tubos. Estos se usaban para la recuperación de calor industrial, con gases de combustión sucios. Un inconveniente menor del tubo de dedal es que, aunque el lado exterior del fuego del dedal es fácil de limpiar, el lado interior del agua es difícil o imposible. Cualquier acumulación de sarro aquí debe eliminarse con el "espesor de la cáscara de huevo" antes de que se vuelva imposible. [4]
Cuando la caldera estaba dispuesta para una combustión compuesta, se utilizaba la versión de tiro central con combustión de fueloil. Las calderas de combustión a veces también incluían tubos de agua verticales de forma más convencional, para mejorar la circulación. [1] Incluso podía haber tubos transversales, como en la caldera de tubo transversal vertical común . [3] Una forma común para barcos tenía conductos de humos internos y externos, con circuitos de gas separados para cada uno; el interno se utilizaba para la combustión de fueloil y el externo para la recuperación de calor de escape. [5] Esto evitaba problemas de retorno de los gases de escape al conducto de humos alimentado con fueloil. Otra forma compuesta para barcos utilizaba dos calderas: una de forma mínima con un conducto de humos central, utilizada como economizador silenciador para los motores diésel, y otra como caldera de conducto de humos central alimentada puramente con fueloil. [6] El economizador se utilizaba con circulación bombeada (ya que normalmente se montaba en lo alto) como calentador de agua de alimentación . Este sistema se utilizaba cuando se necesitaba una gran cantidad de vapor incluso en el puerto, como para cargas calentadas como barcos bananeros y transatlánticos.
Una caldera típica podría tener 7 pies (2,1 m) de diámetro y 18 pies (5,5 m) de altura.
El uso más frecuente se remonta a los primeros barcos con motor diésel y continúa hasta nuestros días. Muchos sistemas de los barcos, desde cabrestantes y grúas de vapor hasta calefacción doméstica y el calentamiento de combustible para buques como combustible, utilizan vapor producido por una caldera auxiliar de este tipo.
Un uso poco frecuente de la caldera de tubo dedal como generador de energía de encendido directo fue un experimento que se llevó a cabo en los vagones de vapor Leyland en 1920. [7] [8] Esta caldera alimentada con coque tenía 2 pies (0,61 m) de diámetro por 2,75 pies (0,84 m) de altura y tenía 128 tubos. [7] Al año siguiente, Clarkson exhibió su propio vagón de vapor de 3 toneladas en la exposición Commercial Motor en Olympia. [9]
