Montaje de elementos del recalentador de vapor de
la locomotora Euskadi del Museo Vasco del Ferrocarril
En
los últimos tiempos se puede observar en la literatura ferroviaria cierta
confusión en la utilización del término «recalentador», el cual se emplea
indistintamente para calificar, tanto a los aparatos cuya función es la de
incrementar la temperatura del vapor en su camino desde la caldera hacia los
motores, como a los equipos cuyo propósito es el de calentar el agua con el que se alimenta la propia caldera. Ambas son operaciones completamente diferentes, por
lo que no parece conveniente denominarlas del mismo modo, algo por otra parte
relativamente reciente, ya que, en el pasado, sí que se establecía una clara
diferencia entre los aparatos precalentadores
y los recalentadores. ¡La presencia o
ausencia de esa modesta «p» resulta fundamental para evitar equívocos!
En
efecto, si utilizásemos un símil culinario, cuando preparamos una sopa,
calentamos el agua necesaria. Si esa sopa se enfría, la podemos «recalentar»,
es decir, volver a calentar, para tomarla. Asimismo, aunque lo normal es preparar la sopa
con agua a temperatura ambiente, se puede intentar acelerar el proceso de
cocción empleando en lugar del agua fría del grifo, agua caliente procedente
del calentador eléctrico o de gas, es decir, agua calentada previamente al
proceso de elaboración de la sopa y, por tanto, precalentada.
Salvando
las distancias, en las locomotoras de vapor también se pueden realizar tres
procesos similares. Para producir el vapor necesario para la marcha, se calienta
el agua en la caldera. Aunque el vapor generado de este modo se puede utilizar
directamente, el denominado vapor saturado, si queremos incrementar el
rendimiento de la locomotora sin aumentar por ello el consumo, podemos
«recalentar» ese vapor, con lo que se incrementa de forma notable su
temperatura, su volumen y capacidad expansiva y, sobre todo, eludimos el grave
problema que genera la condensación del vapor a baja temperatura. Dado que el
vapor de la caldera ya está caliente, el nombre adecuado para denominar a los
aparatos utilizados en el proceso es el de recalentador (literalmente, volver a
calentar), como es el caso del más común en nuestros ferrocarriles; el Schmidt,
que consiste en un grupo de serpentines alojados en el interior de los tubos de
humo y, por tanto, en contacto directo con los gases calientes de la combustión. Al pasar el vapor por su interior, éste experimenta un notable
aumento de temperatura. En concreto, en una locomotora timbrada a 16 kg/cm², el
vapor, que ha salido de la caldera a 203 grados, ve incrementada su temperatura
al pasar por el recalentador hasta los 350 grados centígrados.
Cosa
muy distinta es la función de los aparatos diseñados para preparar el agua con
el que se va a alimentar la caldera. En principio, al introducir el agua del
ténder, que se encuentra a temperatura ambiente, en la caldera, ésta se enfría
y la presión tiende a disminuir. Este
hecho, en principio es inevitable y resultaba sumamente problemático, por
ejemplo, cuando era imprescindible inyectar en plena rampa, precisamente donde
se requiere que la potencia de la locomotora no desfallezca. Para ello se
diseñaron diversos sistemas para poder elevar la temperatura del agua antes de
introducirla en la caldera, aparatos que, por tanto, la calientan previamente.
Estos aparatos, que en la literatura ferroviaria moderna son denominados
«recalentadores», en realidad deberían llamarse, tal y como se hacía en el
pasado, «precalentadores», ya que no calientan agua que previamente ya había
estado caliente, sino que actúan sobre agua que se encuentra en el ténder a
temperatura ambiente.
Locomotora Renfe 241-2106, ex MZA 1806, en cuya
bancada se aprecia la bomba de alimentación de agua precalentada, en este caso
del sistema ACFI. Foto, Xavier Santamaría
En
realidad, existen diversas formas de «precalentar» el agua de alimentación de
la caldera. El más simple era el de enviar vapor de la caldera al ténder,
cerrando el grifo de purga del inyector, pero este procedimiento era únicamente
válido cuando se trabajaba a bajas temperaturas y su eficacia era muy limitada.
Por ello, a lo largo del siglo XX se desarrollaron diversos sistemas que
aprovechaban para el precalentamiento del agua el calor residual del vapor del
escape, el que suelta la locomotora por la chimenea, bien sea mediante intercambiadores de calor, tipo Caille y Ponttonié o
Knorr, o bien con precalentadores de mezcla, como el Worthington, el ACFI o el
DABEG, en los que el agua del ténder se mezcla con el del escape, al cual
previamente se le ha hecho pasar por un separador de aceite. Dado que los
precalentadores de mezcla reaprovechan parte del vapor de escape, lo que por
tanto reduce el consumo de agua, este tipo de precalentadores también eran
denominados «economizadores».
Posiblemente,
el sistema más singular de precalentamiento de agua para la alimentación de la
caldera haya sido el denominado Franco-Crosti, ¡tan singular que en España solo
ha existido una locomotora con este tipo de generador! Sin embargo, a diferencia
de los anteriores, en los que se aprovecha el vapor del escape, en este caso se
empleaban los gases de la combustión para incrementar la temperatura del agua.
En
cualquier locomotora de vapor, lo ideal sería que los gases de la combustión
salieran por la chimenea a una temperatura próxima a la ambiental. Esto
significaría que los gases generados en la combustión del carbón han cedido
todo su calor a las partes metálicas de la caldera en su recorrido desde el
hogar hasta la caja de humos y que éstas, a su vez, lo han transferido al agua
de la caldera. Sin embargo, en la práctica esto no era posible, pese a la
introducción de elementos como la bóveda refractaria, con los que se pretendía
incrementar el recorrido de los gases y, por tanto, mejorar la capacidad de intercambio de
calor. Pese a ello, el humo era expulsado por la chimenea a temperaturas
próximas a los 350º.
Para
intentar aprovechar este calor residual, los ingenieros italianos Attilio
Franco y Piero Crosti, diseñaron una caldera secundaria situada en un lateral o
debajo de la principal, aunque también hubo locomotoras que, para no
incrementar en exceso el gálibo, tenían dos calderas secundarias, más pequeñas,
situadas en los laterales, por las que se recirculaban los gases del escape. En
esta caldera o calderas secundarias, se calentaba el agua del ténder con el
calor residual de los gases de escape, agua que, a su vez, había sido
introducida mediante un sistema precalentador de aprovechamiento del vapor de
escape. El escape, por lo general, se realizaba mediante toberas laterales a la
caldera situadas delante de la cabina de conducción.
Si
con los sistemas precalentadores mediante el aprovechamiento del vapor de
escape se lograba alimentar la caldera con una temperatura próxima a la de la
ebullición del agua, cerca de los 100º, con las calderas Franco-Crosti, era
posible hacerlo a temperaturas superiores a los 150º, sin que ello supusiera un
gasto adicional de combustible o agua, por lo que el rendimiento de la
locomotora se incrementaba de forma considerable, hasta un 18,9%. El mayor
inconveniente se encontraba en que la baja temperatura de los gases de
combustión, sobre todo si se empleaban carbones de baja calidad, provocaba una
concentración de anhídrido sulfuroso (dióxido de azufre) y ácido sulfúrico que generaba
graves problemas de corrosión.
En
España, la única aplicación del sistema de precalentamiento Franco-Crosti fue la
transformación realizada sobre la locomotora Renfe 140-2.438 (ex-Norte 4.883),
aunque en un principio, según informaba la prestigiosa revista Railway Gazette
en su número de abril de 1948, estaba prevista la modificación de una máquina de la serie 1.400 de MZA. La única
Franco-Crosti Española fue dotada de una caldera con el precalentador situado debajo
de la caldera, no a un costado, por lo que la altura del conjunto era
considerable. Además, lo más llamativo es que el escape, gracias a un nuevo diseño elaborado por Piero Crosti se pudo emplazar sobre la caja de humos, al modo tradicional, en lugar de hacerlo en un
lateral, que era la práctica común en las locomotoras Franco-Crosti y era
también la disposición inicialmente prevista para la transformación de una
locomotora 1.400 de MZA. De este modo, la visibilidad del maquinista se vio notablemente mejorada.
Proyecto de adaptación de una caldera con
precalentador Franco-Crosti a una locomotora 1.400 de MZA publicado en Railway
Gazette. Archivo Histórico Ferroviario, Fundación de los Ferrocarriles
Españoles
hola
ResponderEliminarCual era la diferencia entre los precalentadores,Worthington,ACFI y DABEG?.
un saludo.