La caldera acuotubular Reed era un tipo de caldera acuotubular desarrollada por J. W. Reed, gerente de la fábrica de motores en Palmers Shipbuilding and Iron Company de Jarrow , Inglaterra, donde se fabricó desde 1893 hasta 1905. En ese momento, Palmers era una caldera verticalmente negocio integrado : 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 diseño propio.
Destinada a su uso en la propulsión de vapor de barcos, la caldera acuotubular Reed era similar a otras calderas como la Normand y la Yarrow , que eran a su vez desarrollos de la caldera du Temple . Se diferenciaban de las calderas de 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 lo atravesaban transportando los gases de escape de un horno , en el tubo de agua En la caldera la situación era al revés: el agua pasaba a través de tubos generadores de vapor montados directamente encima del horno. Las ventajas de la caldera acuotubular incluían una ligereza comparativa y la capacidad de funcionar a presiones más altas. Alrededor de 170 calderas acuotubulares de Reed se instalaron en barcos de la Royal Navy , en dos de los cuales se instalaron para reemplazar las calderas rechazadas por el Almirantazgo .
La caldera acuotubular Reed fue desarrollada y patentada en 1893 por J. W. Reed, director de la planta de motores de Palmers Shipbuilding and Iron Company , que la fabricó. [2] [3] [4] En el último cuarto del siglo XIX, Palmers se había convertido en uno de los constructores navales más grandes de Gran Bretaña y, durante su operación entre 1851 y 1933, produjo "más de 900" barcos. [5] Sin embargo, era un negocio verticalmente integrado : 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] [Nota 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] [Fun 2]
Era similar a su antecedente, la caldera du Temple , y a otros desarrollos derivados de ella, como las calderas Normand y Yarrow , en el sentido de 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 recogida de vapor, y estaba conectada por dos bancos de tubos generadores de vapor a las dos cámaras inferiores, entre las cuales se encontraba 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 utilizaban 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 tuvo 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 en una caldera acuotubular estaban sujetos únicamente a la tensión del vapor y el agua a presión del interior, los tubos de una caldera de locomotora estaban sujetos a compresión desde el exterior, lo que nuevamente requería materiales más gruesos. [11] [Fun 4]
En la caldera Normand, los tubos eran comparativamente rectos y una parte de los de las filas interior y exterior de cada banco formaban "paredes de tubos" 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 usaron 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 suspendió en 1901 porque inhibía el flujo de agua y, por lo tanto, también de vapor. [15] Además, el diámetro externo de los tubos se estrecha 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 de la caldera normanda, para reducir la tensión. Sin embargo, en la caldera Reed estas conexiones se realizaban mediante caras semiesféricas, lo que permitía "un cierto juego angular". [14] [16] Los tubos estaban asegurados mediante tuercas dentro de las cámaras en cada extremo. [17] [Nota 5] Las bocas de acceso daban acceso a las cámaras inferiores y una boca de acceso daba acceso a la cámara superior, lo que permitía el rápido reemplazo de los tubos defectuosos. [17] En ambos tipos de caldera, los tubos generadores de vapor se unieron a la cámara superior debajo de la línea de agua diseñada para evitar el sobrecalentamiento: en otro tipo de caldera acuotubular, la Thornycroft , los tubos generadores de vapor se unieron a la cámara superior 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] Grandes tubos externos de "bajada" transfirieron agua desde la cámara superior a las dos inferiores. [20] [21] Los bajantes promovían así la convección dentro de la caldera, que debía ser rápida debido al pequeño diámetro de los tubos, y formaba "una parte sustancial de [su] estructura". [19] [22] [17]
El vapor se recogía dentro de una cúpula encima de la cámara superior, desde la cual 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 un doble -carcasa de capas con espacio de aire y revestimiento de amianto que reducía la temperatura de la capa exterior. [17] La carcasa se elevaba en la parte superior para formar una salida de gases calientes hacia un embudo . Los fogoneros alimentaban el horno con carbón a través de las puertas de la cámara de combustión 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 (200-200 mm). 300 milímetros). [23] El aire ingresaba al 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 del hogar, se cerraban automáticamente si fallaba un tubo, con la intención de evitar que llamas, vapor y escombros se escaparan hacia 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 como resultado rápidamente una caldera vacía susceptible de sufrir daños graves por parte del horno y la deposición de cualquier contaminante. como la cal , provocaría una pérdida importante de eficacia 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, era inevitable alguna pérdida incidental de agua del sistema, 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 necesitaba 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 de bajada 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] [Nota 7] Sin embargo, si bien la caldera Yarrow empleaba tubos completamente rectos a través de los cuales el agua y el vapor circulaban más libremente, algunos escritores contemporáneos sobre el tema, como Leslie S. Robertson, la consideraban "atrasada" en su circulación porque de la ausencia de bajantes. [36] [Nota 8] Mientras que las calderas Yarrow instaladas en el crucero blindado HMS Warrior de 1905 evaporaban 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 instalada en el destructor torpedero HMS Star de 1896 evaporó 12 libras (5,44 kg). [38] [39] Una ventaja de la caldera Yarrow era el peso: [40] mientras que las calderas Reed en el crucero HMS Pegasus de 1897 producían 38,5 caballos de fuerza indicados (IHP) por tonelada (1016 kg) de caldera a máxima potencia, por Con 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 de torpederos clase Star de 1896 requirió cuatro calderas Reed para alcanzar su velocidad máxima especificada de 30 nudos , un barco similar de clase Swordfish requirió ocho calderas Yarrow para alcanzar su velocidad máxima especificada de 27 nudos. . [42] [43] Tal como se instaló en el destructor de torpederos HMS Lightning en 1895, una caldera Reed seca pesaba 13,25 toneladas (12,44 toneladas). [17]
Se podría diseñar una caldera Reed para funcionar a presiones internas de hasta 300 libras por pulgada cuadrada (2.068 kilopascales ) y, como se construyó para los destructores de torpederos como el Spiteful , que era capaz de navegar a 30 nudos, un conjunto de cuatro calderas y La maquinaria asociada requirió casi 40 kilómetros (25 millas) de tubería. [44] En total, sus cuatro calderas medían cada una unos 12 pies (3,7 m) de largo por 10 pies (3 m) de ancho y, desde las plataformas en las que trabajaban sus fogoneros, conocidas como "pisos de cocción", unos 10 pies (3 m). ) alto. [33] [Nota 9] Si bien 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 produjeron hasta 7,127 IHP (5.315 kilovatios ) . [45] [Fun 10]
Las calderas acuotubulares de láminas eran una "especialidad" de la fábrica de motores de Palmers, que era capaz de producir una "caldera marina pesada" por semana, además de "un gran número de calderas acuotubulares". [47] Si bien los equipos diseñados por Reed se utilizaron 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 solo construyó 16. [49] [50] Entre ellos se encontraba Spiteful , en el que las calderas se adaptaron más tarde para quemar fueloil . [51] También se instalaron calderas de láminas en barcos encargados por el Almirantazgo a otros constructores navales, por ejemplo en el río Clyde en Escocia. [52] Dos destructores de 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 costo de £ 14 200, después de que Rechazó las calderas de locomotoras instaladas por sus constructores. [53] [Nota 11] De manera similar, el HMS Niger , una cañonera torpedera construida por Barrow Shipbuilding Company de Barrow-in-Furness , Cumbria , en 1892, reemplazó sus calderas por calderas Reed en 1902. [55] Producción de agua Reed La caldera tubular cesó en 1905. [4]