La cúpula de vapor es un recipiente que se coloca en la parte superior de la caldera de una máquina de vapor . Contiene la abertura hacia la tubería principal de vapor y su propósito es permitir que esta abertura se mantenga muy por encima del nivel del agua en la caldera. Esta disposición actúa como un simple separador de vapor y minimiza el riesgo de que el agua se traslade a los cilindros donde podría causar un bloqueo hidráulico , también conocido como cebado .
No debe confundirse una cúpula de vapor con una cúpula de arena .
La primera locomotora con una cúpula deliberada añadida al cuerpo de la caldera fue la 'Phoenix' de Stephenson, una 0-2-2 para el ferrocarril de Liverpool y Manchester en 1830. Muchas otras locomotoras construidas a partir de finales de la década de 1830 utilizaron en su lugar la caldera 'haycock' , donde la carcasa exterior de la caja de fuego se elevaba por encima de la parte principal de la caldera, formando una cúpula de vapor, o el desarrollo de Gooch de esto, donde la envoltura semicilíndrica de la caja de fuego se elevaba por encima del cuerpo de la caldera.
La ebullición más intensa en una caldera de locomotora se produce alrededor de la parte más caliente, la caja de fuego . Esto era un inconveniente de la disposición de los berbiquíes y condujo a la adopción generalizada de la cúpula separada. La cúpula se coloca delante de la caja de fuego, en un área de ebullición menos intensa y, por lo tanto, con menos gotas de agua en suspensión.
A partir de la década de 1840, [1] los barriles de las calderas se construyeron a partir de aros de hierro laminado o, más tarde, de chapa de acero. Como las calderas eran más largas que el ancho de la chapa de hierro disponible, se necesitaban dos o tres aros. Para mayor resistencia, la cúpula siempre se colocaba en el centro de un aro, en lugar de abarcar una junta. Las primeras calderas usaban placas estrechas y, por lo tanto, tenían una cúpula ubicada centralmente, en el centro del aro central. Las calderas posteriores podían usar las placas más anchas que estaban disponibles en ese momento y usaban dos aros, para reducir el número de juntas remachadas. Estas cúpulas se colocaban, por lo tanto, a un cuarto de la longitud del barril (desde el frente de la envoltura de la caja de fuego).
Algunos diseñadores de locomotoras en Gran Bretaña continuaron utilizando calderas sin cúpula incluso después de que el uso de las cúpulas de vapor se volviera algo común. La caja de fuego Belpaire con la parte superior cuadrada permite que el vapor se recoja cómodamente en sus esquinas superiores y, por lo tanto, las locomotoras con cajas de fuego Belpaire a menudo prescindían de una cúpula, por ejemplo, las locomotoras exprés como la GWR Castle Class (la caldera de latón grande que se instala en una Castle es la distintiva tapa de la válvula de seguridad de GWR, no una cúpula). En última instancia, el restrictivo gálibo de carga británico fue un factor importante que determinó el tamaño de la cúpula, ya que las locomotoras exprés con calderas grandes, como la LNER Class A1 , solo tenían espacio para una cúpula muy poco profunda.
En Gran Bretaña, las máquinas de tracción rara vez estaban equipadas con una cúpula de vapor. Como su bloque de cilindros estaba montado directamente sobre la parte superior del cuerpo de la caldera, la fundición para ello se fundía con una gran camisa de vapor alrededor del cilindro o cilindros. Esta camisa era lo suficientemente grande y alta como para actuar como una cúpula de vapor. La base de la fundición del cilindro era una silla curvada para encajar directamente en la caldera. Los agujeros perforados en la caldera permitían que pasara el vapor, normalmente más de un agujero más pequeño, para evitar reducir la resistencia de la caldera.
Los pasos de la camisa de vapor eran lo suficientemente grandes como para que la válvula de seguridad pudiera montarse también en el bloque de cilindros. El regulador también podía integrarse cómodamente en la fundición, inmediatamente entre el paso de la cúpula y la caja de válvulas, sin necesidad de largas tuberías de vapor.
Las máquinas de tracción estadounidenses solían estar equipadas con cúpulas, al igual que las máquinas Howard , construidas en Gran Bretaña .
La mayoría de los diseños de calderas estacionarias no requerían una cúpula de vapor, ya que se construían lo suficientemente grandes como para permitir un espacio adecuado para el vapor dentro de su tambor principal. Los diseños acuotubulares tenían un tambor de vapor adecuado montado muy por encima de su superficie de evaporación y este cumplía una función similar.
Algunos diseños conservaban una cúpula de vapor: la práctica alemana y francesa a menudo las adaptaba a las calderas marinas escocesas y otras calderas navales como la Normand , donde la práctica británica prescindía de ellas. Si bien las calderas de Cornualles estaban inusualmente equipadas con una cúpula, en Cornualles esto se conocía como "Dolly Varden", por los sombreros de copa que formaban parte del traje tradicional de las mujeres locales.
El reactor de agua hirviente utiliza una cúpula de vapor en su escape.
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