Calderas acuotubulares para buques mercantes
W. GREGSON
Calderas acuotubulares para buques
INGEN!ERIA NAVAL Número 120
que la sujeción de aquéllos se hace en cuña;
esto permite a la totalidad del conjunto contraer- se y dilatarse libremente, evitando de este modo toda clase de .esfuerzos mecánicos.
Sin embargo, para un trabajo continuado con la sobrecarga del 50 por lOO consideramos acon- sejable adoptar un sistema de refrigeración por agua para las paredes laterales, y con este fin se han agregado al proyecto siete tubos "estays"
a cada pared lateral. Estos "estays" están sol-
ne una gran duración. La circulación de agua de estas paredes. es independiente por comple- to del circuito principal de la caldera. El reca- lentador es de nuestro tipo usual y lleva siete pasos de vapor. Para reducir al mínimo el es- pacio necesario para poder sacar los tubos del mismo se observará que en dirección de su lon- gitud no cubre por completo la sección inferior de los tubos de calderas; puede adoptarse esta disposición con la pequeña caída de tiro pro-
SECCION AA
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dados a los tubos y sujetos "in situ" por mine- ral de cromo plástico; esta materia refractaria es bien conservada a temperaturas prudencia- les, pues el calor radiante del horno es condu- cido a la pared refrigerada por los "estays" de media pulgada.
Para evitar el enfriamiento excesivo de la llama con cargas bajas y la formación de hu- mos, la sección frontal de cada pared lateral está por completo revestida de mineral de cro- mo. Los tubos de la extremidad posterior de la pared están desnudos, para obtener un máxi- mo de absorción de calor en esta zona. El es- pacio de los tubos está relleno de mineral de cromo, que, mantenido fijo por los "stays", tie-
yectada de la superficie de calefacción, y en la práctica no hemos encontrado distribuciones desiguales del gas en la caldera considerada en su conjunto.
Las características de trabajo del recalenta- c]or, juntamente con las del resto de las calde- ras, se dan en la figura 6. a, y el control del gra- do necesario de recalentamiento se obtiene con un enfriador de recalentamiento dispuesto en cada caldera.
Podemos indicar varias disposiciones bien co- nocidas de enfriadores de recalentamiento, tales como: a) hacer pasar el vapor por tubos su- mergidos en el colector de vapor de la caldera;
b) una unidad del tipo de pulverización situa-
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da en la tubería principal de vapor y alimen- tada con agua de la tubería principal de alimen- tación, o e) un mezclador de forma análoga al b), pero incorporado al circuito del recalentador.
Todos ellos tienen por objeto el control auto- mático deseado.
Sin embargo, para nuestro proyecto propone- mos otro tipo que se ha comportado satisfacto- riamente en la práctica, y que puede verse en las figuras 7.° a 9
Este proyecto evita la necesidad de disponer una derivación para la alimentación principal y tiene también la ventaja de la sencillez del re- calentador, de tipo de tambor, sin los inconve- nientes del espacio necesario para el tambor y de disponer de facilidades para su inspección y limpieza.
El agua en la envuelta del enfriador de reca- lentamiento está en circuito director con el co- lector de vapor de la caldera, y la circulación natural se verifica siempre que la caldera está bajo presión, pues constantemente se toma de
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allí una pequeña cantidad de vapor recalentado enfriado.
Mientras que este vapor recalentado, comple- tamente enfriado, camina a través de ambos pasos, el vapor principal para un parcial enfrja-
miento de recalentamiento solamente pasa a través de la única sección principal de haz de tubos. Para dar al vapor principal las condicio- nes de reducción de recalentado precisas en ma-
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niobra, es preciso abrir una válvula y cerrar la otra, operación que se efectuará tan pronto como se reciba la orden de "atención". Estas válvu- las pueden manejarse fácilmente desde la pla- taforma de mando de las máquinas, bien por va- rillas convenientemente articuladas (el movi- miento de un volante puede regular todas las válvulas) o haciendo funcionar un "relays". Una vez preparadas las válvulas, permanecen así has- ta recibir la señal de "a toda fuerza".
Tratemos ahora de la parte de la instalación
situada bajo las calderas mismas. Si tomamos
como base un contenido del 10,5 por 100 de hi-
drógeno en el combustible, podremos calcular
que para obtener un rendimiento total dei 85
por 100 (como especifica Mr. Austin) habremos
de reducir los gases que salen del sistema com-
pleto de calderas a 425° F. Estas condiciones
pueden lograrse lo mismo con un precalentado
de aire que con un economizador; en el caso ac-
tual parece más conveniente este último, por-
que la caída total del tiro en todo el sistema
será menor que utilizando precalentadores de
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aire. La eliminación de todos los conductos de aire caliente y con el empleo de aire sólo lige- ramente calentado en los mecheros produce un ahorro neto de 1,6 pulgadas de agua y tiene,
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además, la ventaja de ser más sencillo el siste- ma de conductos de aire frío.
En el proyecto acua1 reproducimos nuestro economizador de tipo de tubo horquillado, cons- tituído por tubos de acero de una y media pul- gadas de diámetro exterior con espárragos sol- dados por resistencia, cada juego de tubos sol- dados en cajas de inspección adecuadas con pie- has facilidades para la revisión de su interior y limpieza. Aplicado a calderas de combustión por petróleo, sus resultados en la práctica han sido muy satisfactorios. Este modelo de super- ficie extendida ha demostrado poseer' un coefi- ciente de transmisión de calor mucho más ele- vado que cualquiera de los conocidos y posee la inmunidad necesaria a la corrosión si se ali- menta con aire desaeraado a temperatura no in- ferior a 220 F. Para funcionamiento a escasa potencia puede instalarse una derivación del gas. En este modelo particular, en que los ga- ses salen de la caldera a
595'F, el conjunto de secciones más próximo del economizador nor- mal suministra una temperatura de salida del gas de 393° F, que da un margen sobre el 85 por 100 garantizado. Es interesante advertir que, eliminado el calentador de purga del va- por de último grado, y alimentando los econo- mizadores, por ejemplo, a 2400 F, en vez de ha- cerlo a 3200 , con la misma disposición del eco- nomizador, el rendimiento total de la caldera alcanzará el 87,3 por 100.
Debe mencionarse que en nuestros cálculos relativos al rendimiento térmico total se ha te-
nido en cuenta la pérdida por radiación; esta última cifra es baja, ya que las calderas dispo- nen de envuelta doble y, por consiguiente, el aire frío que procede de los ventiladores se ca- lienta ligeramente al pasar a las cajas del me- chero. La presión total de aire necesaria para los ventiladores de tiro forzado se fija para la plena carga normal como sigue: caldera, 0,2 pul- gadas de agua; economizador, 0,9 pulgadas de agua; mechero, 1,8 pulgadas de agua; conduc-
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tos de aire, 0,4 pulgadas de agua, lo que arroja un total de 3,3 pulgadas de agua.
La disposición en el buque que se aprecia en las figuras 3. 11 a la 5. suministra un acceso 2
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cii a todo el sistema de caldera. La parte ra- yada representa el espacio que no se necesita para la instalación ni para el acceso a ésta, y que, por lo tanto, queda libre para los tanques de combustible (de sedimentación y repuesto) o para las máquinas auxiliares. Los elementos del recalentador pueden sacarse como se ve al espacio de la cámara de calderas, y los elemen- tos del economizador pasan a través de plan- chas desmontables del mamparo-pantalla. Com- prendemos, sin embargo, que Mr. Austin tam- bién ha pedido en su especificación una caldera escocesa o un grupo generador Diesel para el
esquema para el buque "B"; las cifras se refie- ren a una caldera únicamente:
Evaporación nomal, libras por hora
...
33,750 Evaporación máxima, libras por hora...
50,625 Superficie de caldeo de la caldera, pies cua-drados
...
4,588 Superficie de radiación de la caldera, pies cua-drados proyectados
...
146 Superficie del recalentador, pies cuadrados... 752 Superficie del economizador, pies cuadrados... 1,528 Superficie del enfriador de recalentado, pies cua-drados
...
112 Colector de vapor, presión del proyecto, libraspor pulgada cuadrada
...
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funcionamiento de las auxiliares y servicios en puerto, y es preciso proveer a su instalación.
Sin más detalle sobre esto no podemos proyec- tar una instalación completa a la cual se in- corpore la caldera; pero como simple indica- ción, podemos colocarla en la línea central del buque, delante de las calderas principales—en un espacio adecuado—, o también entre las dos calderas principales, instalando éstas más ha- cia los costados y disponiendo los colectores en sentido transversal, para que las tres calderas tengan su parte frontal en línea y sea fácil su manejo.
Como contestación a Mr. Austin sobre los lí- mites de concentración del agua, presión y ca- pacidad de la caldera interesada, aconsejamos un límite máximo de 300 "grains" por galón.
Damos a continuación un resumen de nuestro
Colector de vapor, presiónde trabajo, libra por pulgada cuadrada
...
Recalentador, presión de salida, libras por pul- gada cuadrada
...
Temperatura del vapor a la salida del recalen- tador, carga normal, grados F
...
Temperatura del vapor a la salida del recalen- tador, sobrecarga, grados F
...
Temperatura del vapor a la salida del recalen- tador, en maniobras, grados F
...
Temperatura de la alimentación, grados F...
Aire al ventilador, grados E
...
Gas que sale del economizador, grados E...
Presión del aire a través del circuito, carga nor- mal, en pulgadas de agua
...
Volumen del hogar, pies cúbicos
...
Caldera, etc., peso toneladas, sin agua
...
Agua al nivel de trabajo, toneladas
...
Peso total de las dos calderas, toneladas...
Rendimiento de la caldera, carga normal %...
Combustible líquido por pie cuadrado de super- ficie por hora, carga normal, libras. - .. ...
466 450 750 750 600 320 100 393 3,3 435 52 4 112 85,8 16
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Por carecer de datos relativos al espacio dis- ponible para su instalación, nos es difícil com- pletar las características del proyecto para las, calderas de los buques "A", "O" y "D". En tér- minos generales, propondríamos calderas seme- jantes a la que hemos indicado para el buque
"B". En el caso del buque "A" serán más peque- ñas, y la longitud de tubos, ancho de la caldera, o ambas cosas, estarán en relación directa de la superficie de caldeo, etc., dependiendo por com- pleto del espacio disponible en el buque para la instalación y necesidades del funcionamiento. La misma observación puede hacerse respecto del buque "C", excepto que en este caso aconseja- ríamos probablemente aumentar proporcional- mente la anchura para obtener la máxima eva- poración.
En el modelo de cuatro calderas para el bu- que "D" utilizaríamos unidades más pequeñas
que en "O", ya que es de suponer que no hace falta un 50 por 100 de sobrecarga por caldera en un buque 'que lleva cuatro. Si se considera aceptable, como alternativa, sustituir el pro- yecto de cuatro calderas por uno de dos o de tres para el modelo "D", no propondríamos en modo alguno la caldera de tipo colector, ya que tratamos de obtener actualmente sus verdade- ros límites con relación al espacio ocupado, sino que aconsejaríamos uno de nuestros otros pro- yectos como más adecuado a las condiciones generales. Tal vez para el buque de mayor po- tencia de los considerados pareciese convenien- te a Mr. Austin el funcionamiento con vapor de condiciones más severas, y también exigir un rendimiento total superior al 85 por 100, en vista del acusado ahorro en el consumo diario de combustible; si fuese así, habríamos de con- siderar el proyecto desde un punto de vista algo diferente.
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Información Legislativa
LEY DE 7 DE MAYO DE 1942 POR LA CUAL SE AUTORIZA AL INSTITUTO NACIONAL DE INDUSTRIA PARA LA CREA- ClON DE LA EMPRESA NACIO-
NAL ELCANO
- El éxito obtenido por la Empresa Nacional Elca- no y el enorme desarrollo que esta entidad ha te- nido en os últimos años es causa de que práctica- mente esta Empresa nacional realiza un papel se- mejante, aunque más completo, que el de la Comi- sión Marítima Americana con relación a la Marina mercante estadounidense.
La gestión de la Empresa Nacional Elcano ha sido tan interesante que su organización y atribu- ciones están siendo copiadas por otras naciones que, recientemente incorporadas a las tareas de la re- construcción de su Marina mercante, encuentran en nuestra legislación marítima los mayores aciertos en cuanto a disposiciones oficiales se refiere.
Verdaderamente, podemos asegurar que el mundo oficial naval español es de un género especial que se desenvuelve en un ambiente, primero, de hono- rabilidad; segundo, de humana comprensión, y ter- cero, de competencia, que verdaderamente causa la admiración de otros medios de nuestro país y del extranjero. Las únicas dficu1tades de índole regla- mentaría que se encuentren son debidas a las de or- den jurídico y fiscal, que entorpecen la labor del personal encargado de regir el desarrollo de nuestra Marina Mercante, Pero a pesar de estas dificulta- des, y considerando en su conjunto toda nuestra legislación, y, lo que es más preciado, la actuación de las personas encargadas de aplicarla, son dignas del mayor aplauso, cosa que es reconocida con rarí- sima unanimidad.
Cuanto incumbe a la Empresa Nacional Elcano es objeto de gran interés por las personas que se mueven en el mundo marítimo, y reiteradas veces
se nos ha preguntado, por la referencia de INGENIE-
RÍA NAVAL, en dónde se encuentra publicada la Ley fundamental de esta Empresa.
Esta disposición fué redactada en 7 de mayo de 1942, y en fecha anterior a la inauguración de esta Sección Legislativa de INGENIERÍA NAVAL. Por esta razón la importantísima Ley no pudo ser aco- gida y repubicada en nuestras columnas.
Sin embargo, y en el deseo de complacer al gran número de lectores que nos han pedido la publica- ción de esta Ley, y para facilitar a los coleccionis- tas de INGENIERÍA NAVAL disponer en sus archivos de cuanto puede interesarles desde el punto de vista marítimo (que es a lo que aspiramos), publicamos a continuación, íntegra, la citada Ley, que fué pu- blicada en el Boletín Oficial del Estado núm. 135, correspondiente al año 1942, y que dice así:
"JEFATURA DEL ESTADO
Ley de 7 de mayo de 1942 por la que se determina la misión del Instituto Naeional de Industria en re- lación con el incremento de la Marina mercante.
El problema de construir cuanto antes una Marina mercante nacional digna, por su importancia, de nuestras más puras tradiciones y de la posición que España ha de ocupar en el mundo, adquiere, en virtud de circunstancias especiales y notorias, ca- racterísticas de urgencia y apremio.
Ya desde la misma Guerra de Liberación—donde el dominio del mar, heroicamente impuesto por nues- tra Marina de guerra y la subsiguiente libertad de comercio, fueron factores bien ponderados de victo- ria—constituyó este aspecto de nuestra reconstruc- ción—punto, además, programático del Movimien- to—preocupación constante del Gobierno. Por ello
—y después de una intensa labor desarrollada a lo largo de toda la Cruzada para recuperar y roerga- fizar nuestra Marina mercante, gravemente mer- mada por las contingencias de la guerra y de la ac-
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tuación marxista—, el 2 de junio de 1939 se dieta la Ley básica de Crédito Naval, punto de partida de una legislación concordante no interrumpida has- ta la fecha.
Mientras tanto, el desenvolvimiento de la guerra mundial, con la intensa intervención de los factores marítimos y las enormes pérdidas de tonelaje subsi- guientes, viene a acusar la magnitud de los proble- mas de este carácter, de importancia vital desde cualquier punto de vista que se les considere.
La iniciativa privada nacional, tanto en los as- pectos constructivos como en los de tipo armador, respondió en la medida posible a los impulsos de aquella legislación y a los incentivos de las circuns- tancias. No es, sin embargo, suficiente en cantidad ni en ritmo la labor desarrollada o en proyecto, en relación con los programas supuestos. Los resulta- dos tangibles, traducidos en nuevo tonelaje en ser- vicio, son relativamente pobres, teniendo en cuenta el tiempo transcurrido, y es natural que así sea.
Las consecuencias de nuestra guerra, tanto por lo oua se refiere al material a flote como al de algunas de las instalaciones; la evidente insuficiencia de ca- pacidad material de dichas instalaciones, y, en par- ticular, de las correspondientes a la maquinaria pro- pulsora, auxiliar, de accesorios y equipos; las difi- cifld de importación y las de todo orden en rela- ción con los suministros de materiales de toda cla- ses; la imposibilidad de reclutar, o improvisar con rapidez, personal especializado que por medio de turnos de trabajo activase el ritmo de este último, son circunstancias que, subsistiendo, a pesar de to- dos los estímulos, evidencian la necesidad de adop- tar medidas de excepción.
Se precisa una intervención activa del Estado que, establecida- ya, en una forma u otra,- en la mayor parte de los países marítimos, centre, -encuadre y complemente la acción de la iniciativa privada,- ven- ciendo obstáculos comunes que impiden alcanzar el ritmo previsto. Es absolutamente necesario concre- tar en órdenes amplios programas de construcción
que, garantizando a los astilleros, talleres, indus- trias básicas y auxiliares una continuidad en la la- bor, estimulen la ampliación de todas las instala- ciones. Es preciso unificar tipos y multiplicar den- tro de ellos el número de unidades repetidas a cons- truir, para mejorar rendimientos y precios y darte unidad orgánica a la futura flóta. Se requiere, en re- lación conesta unificación, atender de un manera muy especial a todos los aspectos del problema mi- litar que entraña el tráfico marítimo en tiempo de guerra. Debe procederse a realizar activamente las ya citadas ampliaciones de las instalaciones existen-
tes y, en su caso, cuando sea necesario, a montar nuevos astilleros y talleres, - procurando vencer, de - una manera orgánica, las dificultades existentes cfl
relación con los suministros de materiales y herra- mental. En los aspectos armadores—faltos actual- mente de organización y definiciones respecto a fu- turas e importantes líneas----es preciso adelantarse a dictar ordenes de buque que, respondiendo a cual- quiera de las posibles soluciones, evite pérdidas de tiempo irrecuperables. Hay que provocar la consti- tución de nuevas organizaciones que, superando con- diciones de tipo puramente económico, y con espí- ritu completamente nuevo, se apresten a manejar adecuadamente el material que se construya, muy superior al de nuestra antigua Marina, y a amol- darse a las especiales e imprevisibles circunstancias de la guerra y la postguerra. Hay qué evitar, en la justa y conveniente medida, que los incentivos extraordinarios y anormales de la situación presen- te perturben de manera desproporcionada e inevita- b'e el rendimiento de la labor actual y, sobre todo, la finalidad esencial que se persigue: crear una im- portante y bien concebida Marina mercante que, ca- paz de desempeñar el papel fundamental que en la defensa nacional le asignan las características geo- gráficas y económicas de nuestra Patria, constituya a la; vez un valioso elemento comercial económico y dé todo orden en tiempo de paz y sea exponente claro y proporcionado de lo que España representa en el mundo.
Como instrumento de Gobierno, en lo que se re- fire a determinadas realizaciones industriales en las materias expuestas, el Instituto Nacional de Indus- tria posee -en su Estatuto los elementos precisos para desarrollar, en lo que compete, esta labor trascen- dental, que encaja exactamente en la misión gene- ral que se le ha asignado. A él se encomienda, por lo tanto, debiendo—bajo las necesarias directrices del Gobierno, establecidas en cada caso a través de los organismos administrativos adecuados—llevarla a cabo con toda la posible premura.
En su virtud,
DISPONGO:
Artículo 1Y En los términos previstos en los ar- tículos 1.0 y 2.° y los demás de aplicación de- la Ley de 25 de septiembre de 1941, se encomienda al Ins- tituto Nacional de Industria la creación de una o varias Empresas, cuya finalidad será la de lograr el más rápido y forzado incremento de nuestra Marina mercante, de acuerdo con las pautas, cifras globales de desplazamientos, tipos de buques y ritmos ge- nerales de construcción señalados por los organis-
mos competentes del Estado. -
Art. 2.° Para dar cumplimiento a la finalidad se- ñalada en el artículo 1.0, serán misiones del Insti- tuto, en lo que a estas actividades se refiere, y a tra- 374