Calderas o generadores de vapor

Los aparatos motores de vapor están habitualmente constituidos por una o varias plantas generadoras de vapor, también llamadas calderas y las máquinas motrices que transforman dicho vapor en trabajo mecánico. La máquina de vapor estuvo desde sus inicios definida por los principios de Watt (1769) y tuvo una evolución lenta a causa de la propia evolución de las calderas, la cual duró algo más de un siglo. Como ejemplo tenemos la máquina inventada por Kirk que no pudo entrar en servicio hasta 1881 cuando había sido inventada hacia 1874. Esto fue a causa de no encontrar calderas capaces de proporcionar la presión necesaria para su funcionamiento. Las primeras calderas fueron de forma semiesférica y proporcionaban presiones de no más de 0,5 atmósferas.

Hacia 1828 el francés Seguin ideó la caldera de tubos de llama en la que desde una cámara de combustión de techo semicilíndrico las llamas pasan a través de un haz de tubos introducidos en un cilindro cerrado por los extremos y que desembocan en una caja de humos que da a la chimenea (ver figura 1).

El siguiente paso fue la caldera de tubos de retorno de llama en la que las llamas y productos de la combustión recorren la parte baja de la caldera (ver figura 2) y suben por una caja de fuego situada en la parte posterior de la caldera, y desde allí atraviesan el cilindro por unos tubos de llama volviendo a la parte frontal donde se encuentra la chimenea. Este tipo de calderas de paredes planas fueron usadas hasta finales del siglo XIX y proporcionaban presiones nunca superiores a las 2,5 atmósferas llegando a aumentarse las presiones en calderas cilíndricas hasta 9 atmósferas.

Pero la verdadera evolución de las calderas comenzó con la creación de las calderas con tubo de agua creada por Stevens hacia 1804, que no empezaron a ser usadas hasta mediados del siglo XIX en los grandes buques de guerra, y que además proporcionaban en un primer momento, presiones del orden de las 14 atmósferas, llegando posteriormente hasta las 21. Llamadas tubulares por estar constituidas principalmente por tubos y divididas en dos tipos: calderas de circulación limitada con una serie de serpentines unidos inferiormente a un colector de alimentación y por la parte superior a un colector de vapor ; y calderas de circulación libre que se caracteriza por colectores verticales o con una ligera inclinación que se comunican entre sí por unos tubos colocados horizontalmente o con la inclinación correspondiente según el caso que reciben el calor directamente de los productos de combustión.

Las primeras calderas con tubos de agua, denominadas triangulares a causa de su aspecto, fueron las inglesas Yarrow y Thornycroft, la francesa Normand y la alemana Schultz.

El progreso decisivo en la evolución de las calderas fue la combustión con productos derivados del petróleo, que suprimió el aspecto caótico e infernal de las salas de calderas de carbón con el penoso trabajo de los fogoneros. Posteriormente se pasó del tiro natural proporcionado por chimeneas muy largas al tiro forzado obtenido por medio de un soplo de vapor hacia la salida superior de la chimenea, por medio de aire inyectado en los ceniceros.

Las calderas de tubos de agua siguieron evolucionando para conseguir vapor recalentado, es decir a temperaturas superiores a la de saturación, para conseguir presiones superiores, siendo instaladas en las unidades de las marinas de guerra. Evolucionaron en la Yarrow, sacando un modelo de combustión lateral; la Wagner de dos colectores que alcanzaba las 58 atmósferas y 450ºc de cuyo tipo fueron instaladas en el acorazado Bismarck; la Babcock Wilcox; la Kampon japonesa, tipo instalado en el gran acorazado Yamato que alcanzaban presiones superiores a los 40 kilos así como otros modelos.

Posteriormente salieron al mercado calderas de vapor con presiones por encima de las 60 atmósferas y una temperatura de unos 510º C.

Causas de averías en calderas

Son múltiples pero vamos a analizar las mas peligrosas.

Una de las más importantes es el rápido descenso del nivel del agua por causa de cualquier tipo de fuga, la parte baja del depósito en contacto con el hogar queda sin agua y debido a la presión del vapor, puede ocasionar una explosión ya que al estar en contacto directo con el fuego se pone al rojo, lo que debilita las paredes de la caldera.

Otra es el uso del agua sucia y con restos de aceites o combustibles, que hacen que la temperatura aumente en los lugares donde esté impregnado de ellos, debido a la dificultad de contacto del agua con las paredes de la caldera. La rotura de uno de los tubos de llama también puede ocasionar explosiones, igualmente que la rotura de cualquiera de las uniones directas a la caldera (válvulas o tubos). Luego están averías menores que tienen relación con los tubos de alimentación del combustible que pueden disminuir o cortar el paso de combustible, originando un descenso de la temperatura y consiguientemente de la presión, o con los tubos de conducción de vapor que hacen que la presión descienda en las máquinas afectadas por los conductos del vapor.

En el caso de los buques de guerra, además estaba el problema añadido de una explosión por causa de una bomba que entrara en la chimenea o diera cerca de ella en la cubierta, pudiendo ocasionar la primera de las averías graves, o sin provocarlas hacer un agujero lo suficientemente grande como para ocasionar una repentina y brusca salida del vapor que provocara una explosión.

Bibliografía:

Enciclopedia del Mar Salvat

Gran Enciclopedia Larouse

Diccionario Enciclopédico Durvan

Experiencia directa del autor adquirida en reparaciones y transformaciones de calderas de carbón a calderas de fuel

Mediavilla
imhotep12@msn.com

s