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Una caldera de tubo dedal es una forma de caldera de vapor, generalmente proporcionada como caldera auxiliar o caldera de recuperación de calor . Tienen orientación vertical y se considerarían una forma de caldera acuotubular .
El rasgo característico de esta caldera son sus 'tubos dedal'. Se trata de tubos de agua cortos, horizontales , cerrados por un extremo y de forma cónica. Por tanto, son similares a la caldera tubular de campo , que también utiliza tubos cerrados de un solo extremo, pero con diferencias importantes. La caldera tubular utiliza tubos verticales que apuntan hacia abajo y estos también tienen un tubo interior. Este tubo adicional separa el flujo en un bajante frío central y un flujo externo ascendente de agua calentada y vapor hirviendo. En el tubo dedal no existe tal segregación, por lo que la ebullición es un proceso aleatorio con un 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 está firmemente asociada como fabricante a la empresa Clarkson. [1] Otros fabricantes también los produjeron en cantidades más pequeñas. A Niven de Newcastle upon Tyne se le concedió una patente en 1935, algunas décadas después de que Clarkson comenzara la fabricación, 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 del horno. Sin embargo, la caldera puede ofrecer una gran superficie de calefacción en un volumen pequeño, su construcción cuesta comparativamente poco en comparación con esta superficie y también es accesible para su limpieza. En consecuencia, la caldera no se usaba generalmente como generador primario de energía de vapor, sino típicamente como caldera de burro que respaldaba servicios secundarios u hoteleros, particularmente a bordo de barcos.
Las calderas también se utilizaban principalmente como calderas de recuperación de calor de los gases de escape de grandes motores diésel marinos , ya que funcionaban a una temperatura más baja que una caldera de combustión directa. Algunos estaban equipados como calderas compuestas, calentadas con gases de escape cuando estaban en navegación o con combustible líquido cuando estaban en puerto.
Las calderas de tubo dedal requieren tubos horizontales para permitir su flujo de ebullición variable, por lo que los cascos de la caldera se construyen como calderas verticales. La mayoría tiene un gran conducto de humos central vertical, en el que los tubos dedal sobresalen de una camisa de agua circundante. Estos tubos dedales 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 bajan una serie de discos horizontales al espacio central sobre una varilla o cadena, forzando el flujo de gas radialmente hacia afuera, sobre los tubos. [2] Limpiar estos dedales que apuntan hacia adentro puede resultar difícil. Una patente de 1954 de Clarksons describe una caldera con una contraventana 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. Se utilizaban para la recuperación de calor industrial, con gases de combustión sucios. Un pequeño inconveniente del tubo dedal es que, aunque el lado exterior del dedal es fácil de limpiar, el lado interior del agua es difícil o imposible. Cualquier acumulación de sarro aquí debe eliminarse al "grosor de la cáscara del huevo" antes de que sea imposible. [4]
Cuando la caldera estaba preparada para combustión compuesta, se utilizó la versión de chimenea central con combustión de gasóleo. Las calderas encendidas a veces también incluían tubos de agua verticales de forma más convencional para mejorar la circulación. [1] Incluso podría haber tubos transversales, como ocurre con la caldera de tubos transversales verticales común . [3] Una forma común para los barcos tenía conductos de humos internos y externos, con circuitos de gas separados para cada uno; el interior se utiliza para la combustión de petróleo y el exterior para la recuperación del calor del escape. [5] Esto evitó problemas de retorno del escape hacia la chimenea de gasóleo. Otra forma compuesta para barcos utilizaba dos calderas: una de forma mínima con chimenea central, utilizada como economizador silenciador para los motores diésel, y otra como caldera de chimenea central alimentada exclusivamente con gasóleo. [6] El economizador se utilizó con circulación por bombeo (ya que normalmente estaba montado en lo alto) como calentador de agua de alimentación . Este sistema se utilizaba cuando se requería una gran cantidad de vapor incluso en el puerto, como por ejemplo para cargas calentadas como bananas y transatlánticos de pasajeros.
Una caldera típica podría tener 2,1 m (7 pies) de diámetro y 5,5 m (18 pies) de altura.
El uso principal fue desde los primeros barcos a motor diésel hasta la actualidad. Muchos sistemas de barcos, desde cabrestantes y grúas de vapor hasta la calefacción doméstica y el calentamiento de gasóleo como combustible, utilizan vapor producido por una caldera auxiliar de este tipo.
Un uso poco común de la caldera de tubo dedal como generador de energía de encendido directo fue un experimento adaptado a 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 tiene 128 tubos. [7] Al año siguiente, Clarkson exhibió su propio vagón de vapor de 3 toneladas en la exposición Commercial Motor en Olympia. [9]
