32. Caja de humos. -

Los tubos arrojan  los gases calientes en la caja de humos, á donde son llamados por la aspiración debida al vapor de escape ó del soplador (ventilador).

Fig. 48. — Puerta redonda de caja de humo.

La puerta, de la caja de humos debe cerrar herméticamente, por cuanto las entradas de aire perjudican el tiro produciendo el incendio de la carbonilla (1).

A la antigua puerta de dos hojas, complicada y difícilmente estanca, prefiérese la redonda única, (fig. 48) en la que, ejercida, la presión por el tornillo al centro, la hace adherir fuertemente por todo el contorno.

Fig.  49.—Parrilla para-chispas, con varillas dejando huecos do 10 mm.

Muchas veces se aplica, un robinete (grifo) de riego que permite apagar el fuego dentro de una caja de humos mal cerrada: hay que servirse de este grifo lo menos  posible y con prudencia; ya que el agua acelera la destrucción de las chapas del fondo de esta caja. En Francia, el artículo 11 le las ordenanzas de 15 noviembre de 1846 prescribe que «las locomotoras deben estar provistas do los aparatos necesarios al objeto de detener los fragmentos escapados del coke por la parrilla, é impedir la salida de chispas por la chimenea» (2); a este efecto, una parrilla construida de barras delgadas, espaciadas de 10 en 10 mm. (figura 49) se monta en la caja de humos.

Fig. 51. — Parrilla para-chispas de los ferrocarriles Rumanos.

Cuando la chimenea se prolonga hacia ahajo dentro la caja de  humos por un cono cuya abertura desciende hasta el nivel de la tobera de escape, la parrilla es á su vez llevada por este cono (fig. 50).

Fig. 53. — Caja de humos de las locomotoras compound de los ferrocarriles de París á Lyon y al Mediterráneo, con chimenea de núcleo central.

Al colocar así la parrilla sobre un paso de escasa sección, exagérase la resistencia que ella opone, en el lugar mismo en que la velocidad de los gases es grande. Aplícase un guarnecido especial en aquellas partes que la parrilla no cubre por completo, y por esto se colocan chapas perforadas á los costados de los escapes variables, con válvulas (fig. 58). Una pequeña parrilla guarnece asimismo, la abertura central del escape y la base de la chimenea anular (fig. 50) Ciertas parrillas para-chispas tienen barras dispuestas en superficie cónica, entre la tobera del escape y la base de la chimenea (fig. 51).

Los ferrocarriles del Mediodía, para el paso de las Landas de Gascuña, donde los incendios se producen y propagan con gran facilidad en los bosques de pinos, emplean dos parrillas superpuestas, colocadas en grandes cajas de humos, largas de casi 1,5 m. con la chimenea hacia su parte posterior. La parrilla inferior se compone de barras distantes 10 mm.:  la parrilla superior es una tela metálica de alambre de acero redondo de 2 mm. de diámetro; dejando vacíos cuadrados de 4 mm. de lado.

Naturalmente tales parrillas perjudican siempre por poco que sea, el tiro. Es consecuencia de ensayos el que la Compañia del Mediodía haya adoptado esta disposición que aumenta la seguridad sin causar un estorbo excesivo, no obstante que la superficie de estas parrillas sea bastante extensa.

En América, la caja de humos (flg. 52) tinne una gran longitud, y recibe una tela, metálica, de mallas apretadas para parar las carbonillas, de las que puede contener una cantidad considerable.

Una chapa, emplazada delante del desemboque de los tubos y dejando una abertura, variable, á la parte inferior, rechaza los gases hacia el fondo de la caja.

Esta disposición ha reemplazado después de una quincena de años, á la gruesa chimenea con porción de trastos interiores, montada sobre una pequeña caja de humos. Es conveniente consignar la tendencia, en América, á una cierta reducción de la longitud de las cajas de humos.

En Europa se construyen cada día mayores. Durante mucho tiempo se ha pensado que el volumen de la caja de humos, debía ser pequeño para que el tiro fuera grande. Pero la combustión parece hacerse también con las cajas alargadas que recojen á necesidad una. gran cantidad de carbonillas sin obstruirse (3).

Las figuras 53 y 54 representan cajas de humo de dimensiones medias, recientemente construidas.

Sitúase ordinariamente la chimenea en la parte posterior ó al centro de las cajas largas, siendo la anterior la que rocoje las cenizas y carbonillas.

Una abertura obturada por una chápatela (fig. 54) es muy útil para vaciar la carbonilla. Conviene que su maniobra sea fácil y sobre todo, que el cierre sea hermético.

Fig. 54. — Caja de humos de las locomotoras núrns, 3701 - 3745 de los ferrocarriles del Oeste con escape anular y tolva de descarga.

33. Chimenea.—

La chimenea en las locomotoras ha de ser forzosamente corta. Admítese generalmente que se la ha de dar una altura igual al menos á tres veces su diámetro, tomado en su parte más estrecha, pero á pesar de esto, se ven más bajas. Es cierto que se la puede hacer penetrar en el interior de la caja de humos, lo cual compensa la insuficiencia del exterior. Conviene también que presente por encima de la tobera del escape, una embocadura en forma de embudo invertido (fig. 54). Las chimeneas son generalmente cilíndricas, pero son preferibles las de forma ensanchada en la parte superior. El diámetro es siempre ligero. Sobre la mayor parte de las locomotoras que figuraron en la Exposición Universal de 1900, el diámetro de la chimenea en su parte más estrecha, era de 400 á 430 mm. Algunas, ostentaban chimeneas más estrechas: sobre la locomotora del Great Eastern railway, el diámetro descendía hasta 355 mm. Por el contrario, la cota de 455 mm. se hallaba sobre la locomotora tipo Atlantic, del Norte, y la de 460 mm. sobre las últimas máquinas del Mediodía y del Orleans. Por excepción, ciertas locomotoras belgas tienen una chimenea de larga sección cuadrada, que se reune á la caja de humos, ensanchándose hacia abajo (fig. 26): esta disposición se alía á la vasta parrilla Belpaire, sobre la cual el tiro, ha de ser moderado.

Fig. 56.  — Capitel de chimenea.

Remátase frecuenteiüente la chimenea con una visera puesta adelante (Fig. 55) que aumenta ligeramente el tiro; el capitel (fig. 56) tiene al parecer una acción análoga, pero parece que se pone más bien, con intención decorativa. Hay tendencia á suprimirlo, toda simplificación, por insignificante que parezca, es de desear en la construcción de la locomotora.

Los ceniceros cerrados hacen menos útiles las tapas ó capuchones (fig. 53) que se ponían otras veces en las locomotoras, no obstante consérvanse en muchas de ellas provistas de cenicero (4).

Para evitar la proyección de chispas, sobre todo, cuando las locomotoras alimentan su combustión con madera se ha adjuntado á las chimeneas gruesas envolturas de chapa, destinadas á separar las partes sólidas entrañadas por las corrientes gaseosas. El chorro que se escapa por la chimenea cilindrica (fig. 57) es desviado bruscamente por las aletas, y las carbonillas caen en la envoltura cónica.

34.   Escape. —

La disposición del escape tiene gran influencia sobre la producción de vapor en la caldera. La corona de la tobera por la cual escapa el vapor no debe elevarse muy alta; se obtiene un buen tiro cuando su altura no extralimita de mucho el nivel de la fila superior de los tubos. Tiéndese además á colocar la tobera aun más baja, notablemente sobre ciertas máquinas inglesas recién construidas (fig. 198).

Por lo demás, es en razón á la entrada de la chimenea lo que reglamenta la tobera: si bajamos la embocadura de la chimenea, ha de bajarse también la tobera. Excepcionalmenle una tobera elevada da buenos resultados sobre las locomotoras del camino de hierro de Lyon, pero con la adición en la chimenea ya larga, de un núcleo pleno que abre en cono el chorro de vapor (fig. 53). Los conductos de escape deben trazarse sin codos bruscos de manera que las corrientes venidas de los dos cilindros no se contraríen.

Tales son los detalles estudiados por el constructor de máquinas, y el maquinista debe tomarlos tal como están ejecutados. El puede verificar si la tobera está bien montada al centro de la chimenea y si en el escape de válvulas (aletas ó mandíbulas) generalmente empleado en Francia (fig. 58), las dos válvulas se abren y cierran simétricamente.

Si la distribución está bien  estudiada  y  bien  arreglada, los cuatro golpes de escape, por vuelta de rueda, se suceden á intervalos iguales; pero no es raro que la distribución presente, á ciertos puntos de marcha, pequeñas irregularidades inevitables, que no indican por esto que el reglamento de la distribución sea defectuoso.

La tobera de escape puede ser formada por un tubo de abertura invariable: dícese en  éste caso que el escapé es fijo: ó bien como sobre la mayor parte de las máquinas francesas, un mecanismo permite variar la sección de la abertura: el escape es entonces variable.

Para activar la combustión y por consiguiente la producción del vapor, se reduce la sección de la tobera, á lo que llamamos apretar el escape: auméntase así la velocidad del chorro de vapor que arrastra los gases del hogar.

Fig. 58. — Escape variable, de válvulas: barrote á través de la tobera.

Pero el cierre del escape présenta, sus inconvenientes: al reducir la sección del paso abierto al vapor, se aumenta la contrapresión sobre los pistones durante el escape: con una  tobera  muy apretada, esta contrapresión que no debería traspasar la de la presión atmosférica, toma, con frecuencia un valor doble, y á veces más; el trabajo dado por el vapor se reduce.

Fig. 59. —E scape anular fijo.

Si prodúcese más vapor, es menos bien utilizado. Por otra parte, un escape muy apretado provoca arrastres de combustible.

Es pues importante que el apriete del escape sea siempre moderado en lo posible.

Los escapes fijos son forzosamente siempre harto estrechos: no obstante en algunos casos la sección es muy grande y la acción es insuficiente; muchas veces es al contrario, podrían ser muy abiertos lo cual reduciría la contrapresión sobre los pistones. El escape variable no tiene este defecto, pero á una condición, y es, el servirse de él juiciosamente. Ocurre con mucha frecuencia que el personal de las máquinas deja casi siempre el escape variable én una misma posición, apretado, y no le toca sino para cerrarle de tiempo en tiempo, y muchas veces de una manera excesiva: se obliga entonces al vapor á pasar por un orificio á todas luces insuficiente; la falta de punto de parada para limitar el contacto de las válvulas de escape es, en efecto, un vicio de construcción no muy raro y que es además fácil de corregir. Procediendo de una tal suerte, no se saca todo el partido de que es susceptible tan buen aparato como el escape variable: no es solamente variable para reducir la abertura media presentada al vapor, sino para aumentarla todas las veces en que uno no tenga necesidad de un tiro enérgico. Es esta una maniobra fácil, que no hay que olvidar.

Fig. 60. — Escape anular variable, de las locomotoras belgas.

Ciertos escapes son anulares (fig. 59); el vapor sale por una corona, comprendida entre dos toberas concéntricas: los gases son aspirados al esterior y al interior del torrente del vapor. Por el contrario, es un poco menos fácil el variar su sección, lo cual es no obstante posible (fig. 60).

Otros sistemas de escape se han hecho variables por derivación de una parte del vapor que escapa por un orificio cuando se quiere moderar el tiro. Esta disposición se ha realizado de una manera muy sencilla sobre las locomotoras de la Compañía del Oeste por M.M. Saillot y Bézier, agentes de esta Compañía, (fig. 61): la sección útil de escape de vapor varía según la posición dada á la mariposa que guarnece el pequeño conducto cilindrico situado en el centro del aparato.

Mejóranse en bastantes casos los escapes ordinarios de válvulas, montando á través de la tobera, á igual distancia de las dos válvulas, una varilla (figs. 58 y 62). Esta varilla tiene la forma de un cuchillo de balanza, en donde la arista divide en dos partes iguales la vena de vapor; además, lleva en su centro un cono destinado á esparcir el chorro en todos sentidos. Estas varillas son de anchos diferentes según las máquinas; en los ferrocarriles del Este donde las aplicaciones son numerosas emplean los anchos de 25, 20 y 15 mm.

Fig. 61. — Escape variable Saillot y Bézier, de derivación central, del ferrocarril del Oeste.

Ciertas toberas de escape están remontadas por un trozo de tubo con embocadura (fig. 63), que los americanos llaman petticoat: una porción de los gases calientes es aspirada á través del tubo directamente por el chorro de vapor, el resto es entrañado en la chimenea por la corriente gaseosa que sale del tubo.

Puede permitirse un arreglo en la altura de este petticoat como lo demuestra la figura. Este aparato funciona bien sin otro inconveniente que el de estorbar un poco la caja de
humos.


35. Soplador. —

El soplador activa el tiro por medio de un chorro de vapor tomado en la caldera y enviado á la chimenea. En los estacionamientos, ó en marcha, cuándo el regulador está cerrado, él ventilador ayuda á evitar la humareda; abriéndole antes de cerrar el regulador se evita el retorno de la llama y el del humo por la puerta del hogar; retorno que ensucia la delantera de la máquina y con  frecuencia peligroso si la puerta está abierta.

Ciertos ventiladores lanzan un solo chorro en la chimenea, pero se prefiere una serie de pequeños orificios practicados en un tubo curvado en forma de anillo (figs. 64, 50 y 51): el aparato es más eficaz y menos ruidoso. Una série de pequeños taladros hechos en el núcleo central de la chimenea de la fig. 53 forman un soplador anular.

El gasto de vapor del soplador varía con la dimensión de los orificios y la abertura del grifo. Con una presión de 10 kg. por cm.² en la caldera, puede estimarse que un soplador de 10 agujeros de 2 mm. de diámetro, consume próximamente 130 kg. de vapor en una. hora, con el rubinete enteramente abierto.

Para activar la producción de la locomotora, se agrega algunas veces la acción del ventilador á la del escape. Es esta una maniobra desdichada., puesto que con ella se aumenta el gasto del vapor. Sirviéndose con cuidado de un escape variable puede siempre evitar este empleo anormal del soplador, por lo menos si el escape está bien dispuesto. La reforma de los escapes se impone sobre las locomotoras para las cuales la acción suplementaria del ventilador ha de ser con frecuencia precisa.

Fig. 63.  — Escape circular fijo remontado del petticoat (forma especial de embudo); chimenea cónica con deflector y reserva de carbonillas, de los ferrocarriles del gobiemo de Nueva-Zelanda.

36. Caja de fuego -

La construcción de la caja de fuego se une á la del hogar, que ella encierra: las principales disposiciones han sido indicadas en el § 28. Una sola chapa puede formar las paredes laterales y la cara superior: ó bien se emplean tres chapas remachadas juntas.

La cara de atrás es una chapa embutida, es decir, con los bordes rebatidos, sobre la cual se roblonan las paredes laterales y la pared superior. Todo la parte inferior de la placa de atrás está arriostrada con el hogar; la parte superior de esta placa está retenida por armaduras y en otro caso consolidada por tirantes que la sujetan al cuerpo cilindrico.

Fig. 64. — Soplador anular.

Adelante, otra placa embutida se remacha sobre la parte inferior de la ultima virola del cuerpo cilindrico: en la parte superior, si la caja de tuego tiene figura de cuna semicilindrica, esta es lo más frecuente remachada directamente sobre la virola; sinó otra placa embutida se hace necesario para la unión. Las dos partes embutidas pueden formarse de una sola pieza.


37. Cuerpo cilíndrico. —

El cuerpo cilíndrico está formado de dos ó de varias virolas de chapa. Estas virolas se ensamblan por medio de remaches con recubrimiento (fig. 65), ó con cubre-juntas, simples ó dobles. Los cubrejuntas se aplican al roblonado longitudinal de cada virola, y al ensamblaje de dos virolas entre sí (fig. 26).

Fig. 65. — Roblonado con recubrimiento y simple fila de remaches.

Algunos cubre-juntas longitudinales son de ancho desigual (fig. 66); el cubre-juntas exterior, más estrecho, se fija de cada lado por una sola hilera de roblones separados; las
segundas filas de roblones mas separados, cojen solamente el cubre-junta interior y la chapa de la virola.

La virola no se debilita mucho por los taladros juntos de las primeras filas, pues una ruptura de virola siguiendo los taladros, no bastaría á destruir el ensamblaje; además, una raja resultante de un mal remachado, el largo del cubre-junta es menos peligroso.

La caja de humos se compone de una virola, prolongación de las del cuerpo cilindrico, ó bien tiene ella un mayor diámetro: la placa tubular es entonces remachada sobre una cantonera circular, que envuelve la primera virola del cuerpo cilindrico; los bordes son vueltos y reciben la virola de la caja de bumos (fig. 26).


38.    Enlace de la caldera  con el bastidor  -

La caldera descansa sobre el bastidor por la caja de humos y por la caja de fuego, y frecuentemente también sobre puntos intermedios. La caja de humos está sólidamente sujeta por bulones al bastidor, ó á los cilindros cuando estos son interiores; las tuercas, emplazadas en el interior de la caja de humos, son de bronce y ciegas para proteger los bulones.

Cuando se enciende el fuego, la caldera.se dilata ó alarga al calentarse: la dilatación del hierro y del acero es próximamente l mm. por metro, cuando la temperatura se eleva á 100º. Puede contarse término medio sobre una variación de 150º ó un poco más entre la caldera fría y en fuego. Si la caldera es larga de 6 m. ella se dilatará entonces de 6x1,5 ó 9 mm. Necesítase qué la caja de fuego pueda resbalar sobre el bastidor: de este modo no está la caldera ligada invariablemente: pero ella descansa sobre sus soportes. Se consolida este ligamento por grapas, que se oponen á  la separación de la caldera del bastidor, á merced de las trepidaciones en marcha, y cuando se levanta la máquina por el cuadro del hogar.

Es preciso también que este resbalamiento de la caldera sobre el bastidor se produzca siempre libremente, manera de evitar tirones y rupturas en una, ó en otra parte de la máquina (5).

Sobre ciertas máquinas-ténders del Norte (fig. 282), la trasera de la caldera descansa sobre rodillos para facilitar la dilatación, más está mantenida por una chapa vertical perpendicular á los largueros, bastante alta para ceder cuando la caldera se dilata.


39.  Domo. —

La mayor parte de las calderas de locomotoras están provistas de un domo ó cúpula, en  lo alto del cual se toma el vapor, lo más lejos posible de la superficie del agua. Se evita ó reduce así el arrastre de agua que puede proyectarse encima de esta superficie, y el vapor sale más seco. En cuanto al efecto del volumen más ó menos grande del domo, formando reserva de vapor, parece insignificante: es de no mucha utilidad él exagerar la dimensión de los domos, lo cual debilita la caldera. Muchas locomotoras austríacas tienes dos cúpulas reunidas por un grueso tubo horizontal. Es esto un aumento de precio y de peso, sin necesidad bien manifiesta.

El domo es una pieza de calderería de cierta complicación: se compone á menudo de una chapa, de virolas superpuestas remachada ó soldada sobre si misma, que una corona de reborde conecta al cuerpo cilindrico.

El borde del orificio abierto en el cuerpo cilindrico debe consolidarse por una pestaña. El domo está cerrado en su parte superior por un plato desmontable, que lleva algunas veces las válvulas de seguridad. Un tubo interior en la caldera toma el vapor en el domo y le conduce al regulador, de no estar montado en lo alto del domo mismo.

Las calderas de las máquinas Crampton y de algunas otras construidas por aquella época no tenían domo: el vapor se tomaba en lo alto de la caldera por un largo tubo, abierto por una raja ó múltiples taladros en su parte superior. Tubos análogos á este aparato Crampton son algunas veces montados en el interior de las calderas para llevar el vapor al domo y separar el agua arrastrada; en general, esta tubería no tiene más que un interés secundario.


40. Recalentadores —

La temperatura del  vapor saturado, es decir, en contacto con el agua que le produce, se determina por cada valor de la presión. Puede aumentarse esta temperatura, siempre manteniendo la presión en un mismo valor, en haciendo circular el vapor, separado del  agua, en un aparato recalentador.

Fig. 67. — Recalentador Schmidt, para locomotoras de simple expansión, y para locomotora compound, con recalentamiento del vapor en la reserva intermedia. Los gases calientes, llevados por el tubo grueso montado en el fondo del cuerpo cilindrico, circulan en derredor de los tubos de vapor y salen cerca de la base de la chimenea.

El vapor así recalentado es muchas veces empleado en las máquinas fijas; de lo cual resulta una economía de combustible, ya que el peso del vapor consumido disminuye, y esto á espensas de un gasto de calor para la recalefacción, que no es muy grande. Esta reducción en el consumo puede obedecer á dos causas: de una parte el vapor recalentado á una densidad más débil que el vapor saturado tiene igual presión y, por consecuencia, un mismo volumen admitido en el cilindro tiene un peso menor; por otra parte, con el vapor recalentado, la condensación sobre las paredes del cilindro, que aumenta el consumo, se reduce.

Esta condensación exige que el vapor vuelva previamente al estado de saturación.

Para que un recalentador funcione bien, es necesario que esté en contacto con los gases todavía bastante calienten. Los gases muy calientes pueden deteriorarle rápidamente, ya que las chapas de los recalentadores no las refresca el agua como á la de las calderas.

El empleo del vapor recalentado á muy alta temperatura, hace un poco más difícil él engrase de la distribución y de los pistones. Por esta razón en las máquinas fijas se prefiere generalmente para este uso la distribución por medio de válvulas de las llamadas de sopapa.

Recientemente se ha aplicado la sobrecalefacción á las locomotoras. El aparato representado por la fig. 67,  un gran tubo montado hacia la parte baja del cuerpo cilindrico, transporta los gases del hogar á una vaina ó estuché que da la vuelta á la caja de humos en donde se encuentran los tubos recalentadores. Sobre una locomotora compound puede dividirse el recalentador en dos, como se ve en la parte derecha de la figura, para recalentar el vapor primeramente á la salida de la caldera, y después á su paso de un cilindro al otro.

No se emplean sobre las locomotoras la distribución por válvulas de sopapa, pues las válvulas cilindricas resisten mejor que las planas el vapor recalentado.

Si es verdad que procuran una economía de combustible ó un aumento de potencia, para un mismo consumo, los recalentadores tienen evidentemente el defecto de ser una nueva causa de averías. Una práctica prolongada podrá demostrar la importancia real de las ventajas é inconvenientes de tales aparatos.


(1) Que forma grandes escorias cuando el volumen es considerable, quema las juntas, y al elevar la temperatura, puesto que se enrojecen las contrapuertas y aun las puertas ponen en equilibrio las masas de aire caliente y la tensión del vapor es estática entonces.— N. del T.

(2) En España, léase el artículo 33 y siguientes del Reglamento pura la ejecución de la Ley de policía sobre ferrocarriles de 8 de septiembre de 1878.

(3) Escrito y sostenido en buena hora, por que la vida del fogonero era y es imposible con esas cajas de humo raquíticas que han de limpiarse, abrasándose cada 25 Km. — N. del T.

(4)   Nosotros apreciamos que debían conservarse en todas, por ser un instrumento precioso para ahogar un fuego en casos urgentes, á pesar del cenicero. - N del T.

(5) Y á fin de conseguirlo, el maquinista no debe olvidar nunca el poner, cuando hace el engrase general, cuatro gotas de aceite con ayuda de la lavativa, sobre esas grapas conocidas con el nombre genérico de placas ó soportes de dilatación. — N. del T.