vferrer.net

Las aguas empleadas para la producción de vapor contienen, en disolución, sales naturales que han adquirido a lo largo de su paso por los terrenos. Dichas sales pueden estar disueltas o en suspensión. Al evaporarse el agua se concentran estas soluciones salinas más allá del punto de saturación, provocando la formación de depósitos insolubles. Es evidente que, aún con las sales más solubles, si se pasa el punto de saturación se engendran costras duras sobre las paredes calentadas.

Las sales que normalmente se suelen encontrar están constituidas por sulfatos, carbonatos, cloruros de cal y de magnesio, sales de sosa y de potasa, etc. De todas las enumeradas las de potasa y las de sosa, por ser las más solubles de todas ellas, no ofrecen el inconveniente de tener que cambiar el agua de la caldera por su exceso de alcalinidad. Pero en cambio las sales de sodio y de magnesio precipitan y forman depósitos duros y compactos que se adhieren a las paredes y que deben extraerse rompiéndolas con un martillo, mientras que los cienos se eliminan con un lavado.

Las incrustaciones presentan los mismos inconvenientes que los barros, pero mucho más acentuados, y, además, al desprenderse pueden ser causa de avería en la caldera.

La rapidez con que se forman estas incrustaciones la podemos ver en que cada litro de agua natural al transformarse en vapor deja, en tales condiciones, un residuo sólido que oscila de 20 a 300 miligramos y a veces una cantidad superior. Si tomamos como término medio 150 miligramos por litro serán 150 gramos por metro cúbico de agua. Ahora bien, como muchas calderas de locomotoras vaporizan de 15 a 20 m3 de agua por hora, es fácil darse cuenta de la rapidez con qué se forman las incrustaciones cuando las aguas de alimentación son malas.

Estas incrustaciones exigen un mayor gasto de combustible, pues una de 4 mm de espesor exige un gasto de un 16% superior. Si el espesor de la incrustación es de unos 6 mm gastará el 50% más. Y si fuera de 12 mm gastaría 150% más para producir igual cantidad de vapor.

Las aguas reciben el nombre de Dulces las que contienen poca cantidad de sales incrustantes y Duras las del estado contrario. La dureza del agua se clasifica en TOTAL, PERMANENTE y TEMPORANEA.

• Total es el estado en que se encuentra.
• Permanente es la dureza del agua cuando se ha hervido, con cuya operación se libera el anhídrido carbónico disuelto dando como resultado la precipitación de carbonatos.
• Temporánea es la representada por la diferencia entre la total y la permanente.

Cuando se depura el agua, además de las corrosiones, se pueden presentar las incrustaciones, las cuales se suelen combatir con los llamados desincrustantes. Entre los más extendidos tenemos el alquitrán - grafito que se extiende sobre el interior de la caldera - o el petróleo que se mezcla con el agua de alimentación. Otros productos que se utilizaban, pero que no son recomendables pues podían dañar órganos del mecanismo, eran el vidrio picado y la arcilla, entre otros, que rascaban el interior de la caldera.

Es fácil comprender la importancia de la DEPURACIÓN de las aguas de alimentación de las locomotoras.

En un principio se utilizaron métodos empíricos que son los más costosos y los menos eficaces, si bien fueron los más empleados por las Compañías. Entre lo más usuales estaban los que consistían en añadir al líquido cuerpos inertes tales como talco, arcilla, patatas, cenizas de hulla, etc. Solo tenían una acción física obrando por presencia al dividir la masa líquida. Los materiales astringentes tales como los colorantes o mucilaginosas, la melaza, el serrín, los líquenes, etc., actúan únicamente por causa de sus ácidos orgánicos y de sus sales dando lugar a cuerpos en suspensión. En cuanto a los innumerables remedios secretos tales como tartrífugos, anticalcáreos, desincrustantes y otros, no se pueden tener en consideración por no estar fundados en principios físicos.

Así pues, el tratamiento químico es el único medio racional. Solo el exacto análisis de las sales que contiene el agua en disolución proporciona un dato positivo y de valor real para decidir el tratamiento que debe aplicarse.

El tratamiento químico de la depuración puede - o podía, con la desaparición del vapor murió también él - operarse antes o después de ser introducida el agua en la caldera.

Modernamente las técnicas de depuración tenían lugar de la siguiente manera: primero en el cubato y luego en la caldera, siendo esta la forma de operar mas completa.

Para poder aplicar el primer sistema de depuración del agua en el cubato, se idearon una serie de aparatos especiales que recibieron el nombre de DEPURADORES automáticos. De entre ellos los más importantes que se desarrollaron fueron los Gaillet, Desrumeaux, Dervaux, Breda, Lassen, Lassen y Hjort, etc. Como es de suponer, nuestros ferrocarriles se limitaron a adquirir aquellos sistemas que mejor les parecieron, de acuerdo con sus posibilidades e intereses.

Veamos a continuación el funcionamiento del depurador tipo Gaillet. El depurador “D” es vertical, con diafragmas cónicos, y el saturador inmediato “S” tiene forma de un cono alargado invertido. El depósito de cal se reúne en el vértice. En el cono se vierten, una vez al día, uno o varios cubos de cal en polvo. El agua llega por la parte inferior del recipiente, atraviesa la cal de abajo a arriba y se encuentra transformada en emulsión o lechada. Luego, a medida que va ascendiendo abandona las partículas sólidas de cal y, clarificada y saturada, se dirige al depurador para que allí reaccione con el agua que se trata de purificar. En las figuras, “B” es el tubo por donde entra la solución de hidrato de cal, así como el agua, que se introduce por las llaves “K” y “V”.

El depurador o clarificador está fundado en el principio de que un líquido en movimiento ascendente se desprende de las partículas sólidas que contiene cuando la velocidad vertical a que está sometido es menor que aquella con la cual caen en el seno del liquido los corpúsculos que lleva en suspensión, lográndose este resultado por la disposición de los conos “G”. En el aparato hay una caja reguladora colocada en la parte superior y dividida en tres compartimentos, “C”, “F” y “R” en que están contenidas las soluciones de sosa, lechada de cal y agua. Esta llega hasta ellas por el tubo “J” que, a este efecto, está provisto de tres llaves.

Otro tipo de depurador es el que fabrica la casa Babcok-Wilcox basado en el empleo de una substancia llamada Zerolit. Básicamente consiste en hacer pasar el agua de alimentación a través de ella. El zerolit es un silicato doble de aluminio y sodio cuya base, el sodio, es reemplazable por cal y magnesia en aguas duras. Cuando la capa filtrante de zerolit ha perdido su actividad es muy fácil regenerarlo haciendo pasar por ella una solución de sal común, con lo cual recobra sus propiedades primitivas.

Nuestros ferrocarriles no fueron indiferentes a estas técnicas, y si bien nuestras empresas utilizaron medios empíricos durante muchos años también es cierto que en los últimos tiempos se habían empleado diversos sistemas de depuración colocándonos al nivel del resto de los ferrocarriles europeos.

El ablandamiento de las aguas de las locomotoras hizo posible el empleo de hogares de acero y de tubos del mismo material, consiguiéndose grandes economías. Uno de los primeros sistemas de depuración científica que se empleó en nuestro suelo fue el Desrumeaux (funcionaba igual que el Gaillet descrito), el cual combinaba la acción de la cal y del carbonato sódico convenientemente dosificados.

Si bien no se conseguían aguas de O grados de dureza la reducían a limites aceptables en la práctica. Estos tipos tenían el inconveniente de la dosificación justa del combinado sal - sosa.

Con la aparición en nuestro país de los hogares de acero, y la fuelización de las locomotoras, las condiciones impuestas para las aguas a utilizar tenían que ser muy rigurosas, y no solo era obligado el consumo de aguas no incrustantes sino que tenían que ser también anticorrosivas y antiespumantes.

Así pues teniendo ya el tratamiento de aguas una consideración científica, se abandonaron los sistemas empíricos y se pasó a la utilización de diferentes sistemas en nuestra Red, sistemas que variaban de una a otra Zona en razón de las aguas del subsuelo. El T.I.A. - Tratamiento Interno Integral Armand - se utilizó en la 3a. Zona, el NISE en las 4a. y 5a. Zonas y parte de la 2a. y el POLYRADIA en el resto de la 2a. Zona.

Los dos últimos tienen lugar fuera de la locomotora, es decir en el cubato, y el primero directamente en aquella.

El NISE es uno de los de mayor aplicación en nuestros ferrocarriles siendo su funcionamiento esquemático el siguiente:

Se basa en el intercambio de cationes. En el diseño adjunto está detallado. La columna de mayores dimensiones es el intercambiador, siendo el filtro de salmuera el que le sigue en tamaño, y el más pequeño es el depósito de la sal, que es la substancia que se emplea para regenerar el producto intercambiador una vez agotado su poder por el calcio y magnesio absorbidos. Si bien el esquema representa una instalación de una unidad, también existieron estas con dos descalcificadores siendo similares en todo a la aquí representada.

Tratamientos de este tipo existieron en Valladolid, Peñafiel, León, Chinchilla, Alicante, Agramón, Aranda de Duero, Gallur, Burgos, etc. Sería una lista interminable.

En cuanto al T.I.A. - muy utilizado en Francia, país del que procede - el precedente esquema explica de forma clara su funcionamiento.

Otro sistema que se utilizó en nuestro país, especialmente por la Compañía del Norte, fue el depurador Carroll el cual, al igual que el anterior, se encontraba montado en la locomotora. Se basaba en los efectos que las altas temperaturas producen en las aguas muy cargadas de sales calcáreas. Este sistema procedía de América y fue introducido en Europa por medio de Francia.

Consistía en un cilindro “A-B” de plancha de acero que se soldaba en el interior de la caldera, en sentido longitudinal, por encima de los tubos de calefacción. De este modo quedaba sumergido en el agua hasta su mitad aproximadamente. Su extremo “A” reposa sobre un soporte de cualquier forma y el otro “B” atraviesa la cara posterior de la caldera, quedando obturado y unido a esta por el platillo “P”. Una plancha longitudinal “D”, provista de pequeños orificios de forma elíptica, constituye un diafragma que divide el cilindro en dos compartimentos. La parte superior de este tiene, también, agujeros. El compartimento inferior recibe el agua de alimentación procedente del inyector por el tubo “L”, el cual tiene una llave “M” que es preciso abrir para dar paso al agua. Una válvula de retenida “V” permite la entrada del líquido, pero no su salida, y un grifo de purga “N” por el que se expulsa cuando es preciso.

Resulta de esta disposición que si el compartimento inferior tiene una temperatura superior a 130 grados al penetrar en él el agua de alimentación se desprende inmediatamente de las sales y materias de cualquier clase. Por efecto de la ebullición el agua pasa inmediatamente al compartimento superior por los orificios del diafragma y, atravesando los del cilindro, entra en la región del vapor y cae, en forma de lluvia, sobre la del interior de la caldera.

Hasta aquí la descripción y funcionamiento de los depuradores en la realidad y que, evidentemente, poco afectan a nuestros pequeños modelos a escala. Ahora bien, por ser una de las muchas instalaciones con que contaron nuestros ferrocarriles, así como muy desconocidas, por si algún aficionado está interesado en su realización las describiremos. Para ello se ha elegido una de las que podríamos llamar tipo, del sistema NISE, y que en su día se encontró instalada en la estación de Agramón, línea de Cartagena a Chinchilla.

Se componía todo el conjunto de: cubato, caseta con la instalación depuradora, balsa de decantación y, en este caso concreto, de la existencia en el interior de la caseta de una caldera de vapor fija encargada de la elevación del agua del depurador al cubato.

Su realización, al nivel de maqueta, no requiere ninguna dificultad. El cubato puede variar dentro de las mil y una formas existentes. La instalación depuradora suele estar, bien en la misma base del cubato, bien en una caseta independiente, cual seria el caso citado, y cuya realización no tiene ninguna dificultad dado que, arquitectónicamente, son muy poca cosa. En cuanto a la balsa es un elemento que tenía como misión una previa decantación del agua haciendo que se quedaran allí los lodos y barros en suspensión, cosa que tiene vital importancia cuando las aguas de alimentación provienen de un río.

Finalmente, decir cuan harto difícil se ha presentado la realización de estas líneas debido en buena parte a la falta de documentación sobre el tema así como a la prácticamente total desaparición de los datos existentes en RENFE al ser estas unas instalaciones que murieron con el vapor.

Igualmente, la práctica total destrucción de estas instalaciones, dejándolas convertidas en meros montones de chatarra y escombros, ha dificultado aún más, si cabe, este pequeño estudio.

Por último, la mayoría de la bibliografía consultada, al ser traducciones de obras técnicas de origen extranjero, hacen referencia, como es natural, a sus ferrocarriles. Al no existir ninguna obra genuinamente nuestra dificulta, aún más si cabe, su conocimiento.

BIBLIOGRAFÍA

- La caldera de vapor, de L. Cei. Ed. G. Gili 1925.
- Manual de Maquinistas y fogoneros. Ed. G. Gili 1930.
- Descripción general de los ferrocarriles.
- La locomotora. Ed. G. Gili 1954.
- Revista Ferroviarios.
- G.I.R.E.