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Primer buque propulsado por Turbinas de Gas, el Petrolero Auris |
La turbina de gas como máquina
propulsora principal fue experimentada por primera vez en el petrolero Auris de
12.250 dtw. Este buque había sido construido en 1948 con una planta de
propulsión diesel-eléctrica basada en cuatro diesel generadores Sulzer de media
velocidad y 1.100 bhp cada uno. La corriente eléctrica era suministrada a un
único motor eléctrico síncrono de 3.750 bhp acoplado a la línea de ejes de la
hélice.
La conversión consistió en
sustituir uno de los cuatro diesel-generadores por una planta de turbina de gas
con una potencia de 1.200 bhp.
Petrolero Auris, sala control máquinas (www.photoship.co.uk)
La primera turbina de
gas-alternador fue proyectada y construida en Inglaterra, trabajos realizados
por British Thomson-Houston, donde las pruebas de factoría empezaron en 1950 y
la instalación en el Auris fue llevada a cabo en 1951.
El diseño de la turbina de gas
fue influenciado por el espacio disponible en el buque, lo cual dictaron la
necesidad de una disposición de elementos en vertical.
El aire fresco entraba por unos
conductos especiales y era comprimido en el compresor axial, posteriormente
pasaba a un intercambiador de calor que aprovechaba la temperatura de los gases
de la combustión para calentar el aire fresco. Las dos cámaras de combustión
estaban posicionadas de forma muy ingeniosa dentro de los propios conductos de exhaustación
para elevar al máximo la temperatura en las cámaras de combustión.
Los gases calientes producto de
la combustión de fuel oil en las dos cámaras de combustión eran llevadas
primero a la turbina HP y después pasaban a la turbina LP que estaba acoplada
al alternador. Los gases escape pasaban al intercambiador de calor a
contraflujo que calentaba el aire de admisión, y posteriormente los gases
quemados salían a la atmósfera.
La primera turbina de gas entró
en servicio en 1951 y fue probada durante cinco años de operación, con pocos
fallos. Se probó el consumo de fuel oil pesado (HFO) pero después del primer
viaje se encontraron indicios e corrosión en los álabes de la turbina HP, por
lo cual se pasó a consumir Diesel Oil marino (MDO). Los test acumularon 20.510
horas de operación en cinco años, de las cuales 6.649 horas fueron usando HFO.
Sorprendentemente, los motores Sulzer sufrieron de menos fiabilidad que la
turbina de gas en ese intervalo de tiempo.
La segunda turbina de gas
ensayada en el Auris fue en realidad la primera que fue utilizada para ir
acoplada a la línea de ejes de propulsión de un buque. En efecto, esta unidad
fue realizada con una disposición direct-drive
con engranajes y acoplamientos hidráulicos, acoplando la turbina de gas en
sustitución del motor eléctrico para accionar la línea de ejes del propulsor
del buque.
La nueva instalación de turbina
de gas quedó lista en julio de 1958, desarrollando una potencia de 5.550 shp,
bastante superior a los 3.850 shp que proporcionaba la antigua instalación diesel-eléctrica.
Por ello fue necesario sustituir el antiguo propulsor por otro de diámetro
similar pero con más pitch y área
desarrollada que el anterior, aumentando la velocidad del buque de 12,9 knots a
13,5 knots.
Fuentes: wikipedia, Science Museum (London), www.photoship.co.uk,www.merseamuseum.org.uk |
Publicado el 2013-12-31 11:30:17 por Carlos Rodriguez | Abrir |
Motores Marinos Sulzer, evolución e historia | |||||||||||||||||||
El fabricante Sulzer Brothers, de Suiza, fue una firma
especializada en motores marinos lentos de dos tiempos, tradicionalmente de
simple acción, turboalimentados y con barrido de lazo-transversal.
Sulzer Brothers fue un
fabricante activo en los sectores de diseño de motores de dos y cuatro tiempos,
la relación de la firma Sulzer con Diesel data del año 1879 en el que Rudolf
Diesel, como joven ingeniero, siguió sus estudios trabajando como aprendiz sin
paga en el taller Hermanos Sulzer en Winterthur, Suiza.
El primer motor Diesel construido por Sulzer fue puesto en marcha en
junio de 1898 después de que la compañía Hermanos Sulzer firmara un
acuerdo con Rudolf Diesel para la fabricación de motores con la nueva
tecnología.
La fabricación de motores Diesel
se inició en 1903 en Winterthur, fueron motores verticales de cuatro tiempos
con inyección de combustible con aire.
En 1905 la compañía construyó el primer motor diesel de dos tiempos
marino directamente acoplado y reversible, cinco años más tarde introdujo un
motor de dos tiempos sin válvulas con pistones refrigerados.
En 1910 se instalaron en el buque italiano “Romaña” dos motores Sulzer de
4 cilindros, sin válvulas, que desarrollaban 280 kW a 250 Rev./min cada uno.
En 1912 se construyeron los motores de dos tiempos sin válvulas y con
cruceta para el buque oceánico alemán “Monte Penedo”, llevaba dos motores
Sulzer 4S47 de 625 Kw a 160 rev./min cada uno.
La evolución siguió rápidamente y
en la década de 1920 Sulzer se convirtió en una marca famosa en todo el mundo
por la fabricación de motores diesel para barcos, para centrales eléctricas y
ferrocarriles.
La inyección de combustible sin aire fue introducida a partir de
1932 y rápidamente se convirtió en norma para todos los tipos de motores diesel
lentos, en gran medida debido a la mejora del rendimiento y reducción de las
necesidades de mantenimiento.
El siguiente paso fue el
desarrollo de la turbo alimentación, la cual permitía mejorar la potencia
específica de los motores, requiriéndose, para un mismo nivel de potencia, un
motor más pequeño, con menos peso y menos necesidades de espacio. El primer
motor diesel lento de dos tiempos turboalimentado fue el Sulzer 6TAD48, que
estuvo operativo en 1946.
A partir de 1956 los diseños de
motores Sulzer lentos de cruceta, fueron de dos tiempos, simple acción,
turboalimentados, sin válvulas y con barrido por lazo. Eran los tipos de las
series RD, RND, RNDM, RLA y RLB.
Los RD son motores lentos, de dos tiempos, diesel, de cruceta, con sobrealimentación con turbocompresor y enfriador de aire de barrido. Lo más característico es su sistema de barrido en lazo con lumbreras de admisión y escape, y la presencia de válvulas rotativas en los escapes, sistema que servía para optimizar el ciclo de funcionamiento desfasando el escape con respecto a la admisión, pero que debido a las altas temperaturas de los gases de escape, provocaba que estas válvulas rotativas, que giraban con un decalaje determinado para cada cilindro, se deterioraran provocando averías y gastos de mantenimiento.
Por ello en la siguiente evolución, las series RND, RNDM, RLA y RLB, se abandonó este sistema en favor del famoso sistema Sulzer con paquetes de barrido (múltiples válvulas de láminas que abrían en el sentido de la corriente de aire), lo cual permitía obtener del desfase admisión-escape actuando sobre la admisión en vez del escape.
A finales de 1983 se rompe con la
tradición de motores sin válvulas con la introducción de la serie RTA, con
barrido uniflujo con válvulas en culata y turbocompresor a presión constante.
Eran motores con carreras muy largas y diámetros de cilindro de 380 a 840 mm,
aumentando a 960 mm a partir de 1994.
En 1981 se ensayaron sistemas
electrónicos para la inyección de combustible, los ensayos se iniciaron en un
motor de investigación. Esto llevó en 1998 a la realización de un primer motor
lento controlado electrónicamente para ensayos, demostrando las ventajas del
control electrónico sin las limitaciones impuestas por la actuación mecánica de
las bombas de inyección de combustible y de la bomba de actuación de la válvula
de gases de escape.
En 1988 Sulzer empezó la fabricación de la serie de motores RTA-C con la
introducción del modelo RTA84C como un motor diseñado para la próxima
generación de grandes y rápidos portacontenedores. Este motor ofrecía una mayor
potencia que el modelo anterior, el modelo RTA84 que a su vez ya había
demostrado ser muy popular para la propulsión de grandes portacontenedores. El
motor RTA84C, a su vez, fue aceptado por el mercado y se convirtió, durante
algunos años, en el motor líder del mercado para la aplicación en grandes
portacontenedores.
En marzo de 1990, el nombre de la compañía se cambió a Sulzer
Diesel Ltd. En noviembre de 1990, la
empresa pasó a denominarse New Sulzer Diesel Ltd (NSD) cuando fue vendido por Sulzer a grupos de
construcción naval alemanes e italianos, con el Sulzer manteniendo una
participación minoritaria. En abril de 1997, New Sulzer Diesel Ltd (NSD)
fue totalmente asumida por Metra
Corporation, que se fusionó con Wärtsilä Diesel para crear Wärtsilä NSD
Corporation, que más tarde se convirtió en Wärtsilä Corporation New
Sulzer Diesel Ltd, la cual pasó a
denominarse Wärtsilä NSD Switzerland Ltd. La empresa suiza pasó a denominarse Wärtsilä Ltd Suiza en el año 2000.
En el año 2001 entro en servicio
a bordo de un Bulk-Carrier el primer motor Sulzer controlado electrónicamente,
tipo RT-flex58T-B, con
inyección de combustible common rail.
En el año 2002, en el transcurso de los estudios iniciales para la realización de un nuevo motor, Wärtsilä y Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Japón alcanzaron un acuerdo de cooperación para realizar conjuntamente el diseño de un motor con cigüeñal convencional, que para Wärtsilä fue el Sulzer RTA50. En base a este diseño Wärtsilä decidió también desarrollar un motor Sulzer RT-flex50 con sistemas common rail controlando electrónicamente la inyección de combustible y el control de las válvulas. También se han tenido en cuenta los desafíos regulatorios, tales como los controles de las emisiones de gases nocivos y los niveles de ruido. Los motores de baja velocidad cumplen sin dificultad las actuales normas de emisión de NOx de la OMI pero los controles más estrictos requieren el tratamiento de los gases de exhaustación utilizando una reducción catalítica selectiva (SCR).
Los avances alcanzados últimamente en desarrollo de software para ordenador ha facilitado el diseño,
desarrollo y prueba de las nuevas mejoras introducidas en los motores, pero
éstos también se aprovechan del la utilización de hardware a escala total para
evaluar las innovaciones introducidas en
los componentes y sistemas de los nuevos motores.
Sulzer mantiene la producción de
motores diesel lentos con cigüeñal convencional de la serie RTA, además de los
motores con control electrónico de la serie RT-flex introducidos en el mercado
en el año 2001.
Actualmente Wärtsilä y Mitsubishi Heavy Industries Ltd (MHI) forman una
alianza estratégica con el fin de ampliar su expansión en el mercado de los
motores lentos.
En las imágenes siguientes pueden
contemplarse algunos ejemplos de buques que iban propulsados por motores
lentos Sulzer con barrido en lazo;
Fuentes: - Sulzer Technical Review 4/1974 - WOODYARD (Pounder's Marine Diesel Engines And Gas Turbines, 9Th Edition). - Scavenging of two-stroke cycle Diesel engines - Paul H. SCHWEITZER (1949). - WARTSILLA (http://www.wartsila.com/en/marine-solutions/overview). - El Portico de Astano - Fene.com CURSOS DE FORMACIÓN RELACIONADOS:
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Publicado el 2019-06-12 10:32:37 por C.G Rodriguez Vidal | Abrir | |||||||||||||||||||
Sistemas BWTS para tratamiento de agua de lastre en buques |
Actualmente no hay noticias de
que en España existan suministradores de equipos completos para tratamiento de
agua de lastre, lo cual representa una enorme pérdida de oportunidades de negocio,
debido a que la OMI obligará inminentemente su implantación en la mayoría de los
buques que navegan por todo el mundo.
Salida del LNG Bayelsa con agua de Lastre cogida en Ferrol y llevada a aguas del Caribe. Espera el LNG Lobito con agua de lastre embarcada en aguas de Sudáfrica y que será descargada dentro de la ría de Ferrol.
EL PROBLEMA DE LA
CONTAMINACIÓN BIOLÓGICA
Estudios realizados en varios
países han puesto de relieve que muchas especies de bacterias, plantas y
animales pueden sobrevivir en el agua de lastre y en sus sedimentos
transportados, incluso después de viajes de varios meses de duración. La
descarga ulterior de agua de lastre y sedimentos en aguas de los puertos
receptores puede dar lugar al asentamiento de organismos acuáticos
perjudiciales y agentes patógenos que pueden constituir un riesgo para la vida
de los seres humanos, para la flora y la fauna autóctonas y para el medio
marino. Y si bien se han descubierto varias causas responsables de la
transferencia de organismos entre áreas marinas geográficamente separadas a
gran distancia, la descarga de agua de lastre de los buques parece ser una de las
más importantes
Con el agua de lastre de los
buques se transportan especies marinas
y, cuando es expulsada del buque
para poder realizar la carga de mercancías,
son también expulsadas especies foráneas, siendo su cantidad significativa
debido a la cantidad de agua
involucrada, miles de millones de toneladas anuales.
Se desplazan así especies
indígenas provocando un desastre ecológico sin precedentes y difícilmente
reversibles
Según explicaciones del Ingeniero Naval Primitivo González (experto en BWTS): Se ha observado que los organismos que se asientan no
tienen que ser necesariamente peligrosas para el ser humano pero, sin embargo,
pueden causar daños severos en su nuevo asentamiento. Algunos invasores han
afectado en muchos lugares la flora y la fauna natural compitiendo por el
alimento, por el habitat y por otros recursos. La peor consecuencia ecológica
es el desplazamiento de una especie nativa por un invasor exótico. Esto puede
provocar no sólo la extinción de esa especie, sino también la de otros
organismos que dependen de la anterior, ya que la cadena trófica puede ser seriamente
trastocada debido a la invasión de una
sola especie extraña.
La gravedad del problema es que, a diferencia de lo
ocurrido con los derrames de hidrocarburos y otras contaminaciones marinas
causadas por el tráfico marítimo, las especies y organismos marinos exóticos
transferidos no pueden ser limpiados mediante medios físicos artificiales ni
absorbidos o eliminados de forma natural por los océanos. Una ver asentados son
casi imposibles de erradicar y pueden causar daños muy graves.
CONVENIO
AGUA DE LASTRE
- Se dirige a los Estados
de abanderamiento/registro de los buques y a los que regulan sobre plataformas
“off-shore”, flotantes y fijas, adyacentes a la costa.
- Se aplica a los buques de
todo tipo, excepto los que operan sólo en las aguas de un Estado, los buques de guerra y otros especiales.
- Trata de la gestión del
agua de lastre y de sus sedimentos, para evitar la toma y descarga de organismos dañinos.
- Fija la obligación de
cooperar con el resto de los Estados Miembros.
- La Guía fue sometida para su revisión y
adopción, como Convenio Internacional, en la Conferencia
Internacional sobre la Gestión del Agua de Lastre, en la OMI en febrero de 2004.
- Fue aprobada, con la participación de 74
países, un miembro asociado, dos Organizaciones Intergubernamentales y 18 ONGS,
en total 95 Delegaciones.
- El Convenio entrará en vigor 12 meses después
de la fecha en que se haya ratificado
por al menos 30 Estados cuya flota mercante total represente como mínimo un 35%
del tonelaje de registro bruto de la flota mercante mundial.
RESUMEN
DEL CONVENIO DEL AGUA DE LASTRE
· Los buques construidos
antes de 2009, con una capacidad de agua de lastre entre 1500 y 5000 m3, que
representan la mayoría, realizarán el cambio del agua de lastre (con una
efectividad mayor del 95%) a más de 200 millas de la costa más cercana, en
aguas de más de 200 m de profundidad.
· Si la distancia de 200
millas no es posible, el cambio se efectuará
a más de 50 millas y a más de 200 metros de profundidad. Si aun así no
es realizable, el Estado correspondiente, de acuerdo con los adyacentes, podrá
establecer zonas para el cambio del agua de lastre dentro de sus aguas
juridiscionales.
· En cuanto a calidad de la
aguas: todos los buques construidos en o después de 2009, con una capacidad de
agua de lastre menor o igual a 5000 m3, no podrán descargar agua de lastre que
contenga más de 9 organismos viables por m3 con tamaño igual o mayor de 50 µ,
ni más de 9 organismos viables por cm3, con tamaño mínimo entre 10 y 50 µ.
· A partir de 2014 se
aplicarán estas medidas a los buques con una capacidad de lastre entre 1500 y
5000 m3 construidos antes de 2009.
· Y desde 2016 a los buques
con una capacidad de lastre menor de 1500 m3,
construidos antes de 2009, y mayores de 5000 construidos en o después de
2012.
· Hasta finales de 2016,
los buques con una capacidad de agua de lastre menor de 1500 m3, construidos
antes de 2009, y los de una capacidad de agua de lastre mayor de 5000 m3,
construidos antes de 2012, podrán optar, alternativamente, por realizar el cambio de agua de lastre
(con efectividad mayor de 95%) en
altamar.
· Se establecen
limitaciones para las concentraciones máxinas de colonias de Vibrio Cholera,
Intestinal Enterococci y Estericchia Coli.
· Además, los Estados
dispondrán instalaciones para recepción
de los sedimentos en puertos y
terminales donde se limpien/reparen los tanques de lastre.
PROCEDIMIENTO PARA
APROBACIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUA DE LASTRE
Para aprobación de los sistemas de tratamiento de agua de
lastre se ha creado el grupo técnico experto en sustancias activas formado por
el Grupo de Expertos en Aspectos Científicos de Protección del Medioambiente
Marítimo (GESAMP) más el Grupo de agua de lastre (BW) a fin revisar todas las
propuestas sujetas a aprobación de sistemas de tratamiento de agua de lastre
que utilizan sustancias activas.
SUMINSTRADORES DE TECNOLOGIAS APLICABLES AL TRATAMIENTO DE AGUA DE
LASTRE
Se consideran solamente suministradores de equipos completos
para tratamiento de agua de lastre basados a bordo de los buques, aunque
también se pueden considerar suministradores de partes de equipos.
Destacan países tecnológicamente avanzados y con tradición en el
desarrollo de equipos de aplicación en el sector marítimo, como son:
Estados Unidos, Japón, Alemania, Korea, también Grecia y Holanda.
TECNOLOGIAS MÁS
UTILIZADAS
Las tecnologías más utilizadas se
pueden observar en la siguiente gráfica confecionada por Lloyd´s
Register, donde destaca en el pretratamiento físico el sistema de
filtración y en la desinfección hay más dispersión entre las soluciones
adoptadas como son UV radiación, Electrolisis, Electroclorinación,
cavitación, etc.
ESTADO DE LA
TÉCNICA EN ESPAÑA
Actualmente no hemos encontrado
noticias de la existencia suministradores españoles de equipos completos para
tratamiento de agua de lastre basados a bordo de los buques.
Por lo cual muy posiblemente no
llegaremos a tiempo para el desarrollo de estos equipos que ya deben ser
incluidos obligatoriamente en las nuevas construcciones, los cuales deberán ser
comprados a suministradores extranjeros, o en el futuro quizá fabricados bajo
licencia de fabricantes de otros países que nos vendan la tecnología.
Es importante intentar coger
parte de esta tarta que actualmente se están repartiendo en países que
invierten en I+D aplicado al naval, como son EEUU, Japon, Korea, UK, etc. Cuanto más nos retrasemos
más complicado será entrar debido a las patentes, que impedirán realizar los
desarrollos más lógicos o evidentes.
Actualmente, el estado de la técnica
en España no está demasiado atrasado, gracias al impulso llevado a cabo por el
Grupo de Innovaciones Marinas de La Universidad de A Coruña, que cuenta con un
equipo de tecnólogos dedicados en al estudio de la técnica de los equipos para tratamiento
de agua de lastre, según nos cuenta el director del proyecto D. Primitivo González,
el cual es uno de los expertos más importantes de España en esta materia, con
continuos viajes al año para tener conocimiento de los desarrollos de estos
sistemas llevados a cabo en distintas partes del mundo.
Esperemos no perder también el
tren de la tecnología asociada al tratamiento de agua de lastre, ya que en el
mundo se va a mover (ya se está moviendo) mucho dinero y posibilidades de
negocio, y la tecnología necesaria para desarrollar estos equipos no es tan
inalcanzable como para no intentarlo y renunciar a nuestra parte del pastel,
hay que recordar que todavía hay muchos astilleros en España, y todavía
poseemos una importante flota mercante que se espera vuelva a estar en expansión
en los próximos años.
FUENTES:
1- Grupo de Innovaciones Mariñas de la Universidad de La Coruña
2- http://www.imo.org
3- Updated Methodology for Information Gathering and Conduct of Work of the GESAMP BWWG MEPC 63, Londres 2012 4- IMO. BWM.2/Circ.13/Rev.1 GESAMP BWWG, Londres 2011. 5- Lloyd’s Register. Ballast water treatment technology, curren status. Londres 2010. EC3M 4BS |
Publicado el 2013-12-31 11:34:25 por Carlos Rodriguez | Abrir |
Motor de émbolos opuestos Doxford | ||
Fabricante británico de motores diesel de gran potencia,
tradicionalmente incorporó el barrido uniflujo con émbolos opuestos, el pistón
superior era refrigerado por agua y el inferior por aceite. El fabricante decía
que con este sistema se conseguía más potencia por cilindro que en un motor
normal, con la misma p.m.e.
Los motores Doxford se
diferenciaban de los producidos por otros fabricantes de motores de émbolos
opuestos en que estos eran accionados por bielas a un único cigüeñal, dos
bielas para el pistón superior y una para el pistón inferior, mientras que otros
fabricantes de motores con pistones opuestos llevaban dos cigüeñales y tren de
engranajes para transmitir el movimiento entre ambos cigüeñales (Fairbanks Morse, Junkers, etc).
El último
motor de dos tiempos lento diseñado por los británicos fue retirado de la
producción en 1980, pero algunas unidades del tipo J permanecen todavía en
servicio. En sus últimos años la empresa también diseñó y produjo el inusual
motor de tres cilindros modelo 58JS3C, que desarrollaba 4.050 kW a 220 rev/min
y se desarrolló específicamente para propulsar pequeños portacontenedores. El
diseño 58JS3C fue basado en el tipo J, pero con mejoras para hacer frente a la
mayor velocidad de rotación con una relativamente corta carrera de los pistones.
Motor de EMBOLOS OPUESTOS DOXFORD en el SCIENCE MUSEUM
Videos: Fuentes: Doxford Engines Ltd, Science Museum CURSOS DE FORMACIÓN RELACIONADOS:
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Publicado el 2019-06-12 10:36:29 por C. Rodriguez Vidal | Abrir | ||
Historia del motor Fairbanks Morse 38-D8-1/8 y análisis comparativo frente a su competencia |
El motor diesel de émbolos opuestos Fairbanks-Morse 38D8-1/8 fue inspirado
en el avanzado motor diesel alemán de aviación Junkers Jumo 204, el cual entró
en producción en 1932. A pesar de que el Fairbanks-Morse era más grande y
pesado que el Junkers, y que además estaba destinado a la propulsión de buques
y tracción ferroviaria, conservaba las características de alta potencia
específica, bajo consumo específico y elevada densidad de potencia en
comparación con los motores existentes para submarinos de esa época.
Fairbanks-Morse 38D8-1/8 Sección del motor Fairbanks-Morse 38D8-1/8 [1].
A mediados de los años 30, cuando comenzó la
producción del Fairbanks-Morse 38D8-1/8, el panorama era el
siguiente. La marina de los Estados Unidos estaba interesada en construir grandes
submarinos oceánicos de muy largo rango de acción con el fin de realizar largas
patrullas por el Océano Pacífico. En ese momento, Estados Unidos poseía los grandes
submarinos de flota Argonaut, Nautilus y Narwhal, el primero submarino minador
y los dos siguientes submarinos cruceros. Éstos llevaban la clásica propulsión
directa típica de los submarinos de esas fechas, con el motor diesel acoplado
directamente al eje de salida, a continuación un embrague, después el
motor/generador eléctrico, otro embrague, la reductora y finalmente el eje de
la hélice. El USS Narwhall llevaba dos grandes motores principales BuEng
(licencia MAN), 10 cilindros, 4 tiempos y 1750 kW, los cuales no demostraron un
buen resultado, por lo cual se reemplazaron posteriormente por 4 Winton a
principios de la guerra.
El gran submarino-crucero USS Narwhal (SS-167), one of the "V-boats"submarines.
Esta disposición de la máquina con propulsión directa tenía algunos
inconvenientes en cuanto a la propulsión de grandes submarinos oceánicos cuando
se trataba de buscar una velocidad más elevada. El problema era que los motores
diesel disponibles en esa época, con un tamaño y peso compatibles con el
reducido espacio existente en submarinos, tenían una potencia bastante limitada
para que esos grandes submarinos alcanzaran las velocidades requeridas, que
eran del orden de 18 nudos o más. Una manera de aumentar la potencia de los
motores era que crecieran en longitud aumentando el nº de cilindros, pero por
encima de 10 cilindros en línea la fiabilidad se comprometía debido a las
vibraciones. Otra solución era aumentar el número de motores, pero el problema
era cómo transmitir la potencia de estos motores adicionales hasta las hélices,
ya que no se podía utilizar la solución de cuatro hélices debido a la escasa
manga de los submarinos.
Los submarinos Type XXI seguían una disposición similar en la planta propulsora, pero con motores eléctricos mucho más potentes.
La opción que se adoptó en los submarinos norteamericanos a partir de la
clase Tambor fue la utilización de propulsión eléctrica permanente (tanto
navegando en superficie como en inmersión) con motores de corriente continua
alimentados por cuatro diesel-generadores con elevada densidad de potencia.
Esta configuración se puede apreciar en la Fig. siguiente, la cual ilustra la planta
propulsora de los submarinos de la clase Balao. La Fig.(b) representa un
esquema con los motores eléctricos acoplados a reductoras y la Fig.(a) el
sistema más moderno, con motores eléctricos de corriente continua directamente
acoplados, los cuales giraban mucho más lentos y eran de mayor tamaño. Esta
disposición aportó múltiples ventajas: aumento de la potencia instalada,
posibilidad de ubicar los motores en la posición más conveniente, eliminación
de embragues, flexibilidad en la producción de energía en caso de avería o
mantenimiento en algún motor diesel, mejora del control de daños (damage
control) aumentando su capacidad de supervivencia y, sobretodo, mejora en la utilización
de la energía según las necesidades operativas (por ejemplo, desarrollo de la
máxima potencia para recargar baterías, para propulsión, o múltiples
combinaciones entre ambas). Los inconvenientes eran el coste y una ligera
disminución de rendimiento global de la planta debido a la necesidad de
realizar una doble conversión de la potencia mecánica-eléctrica y
eléctrica-mecánica, así como por utilizar motores diesel más rápidos (los
cuales generalmente tienen menor rendimiento térmico). Con el fin de mejorar en
lo posible la eficiencia de la propulsión, en unidades posteriores se
sustituyeron los motores eléctricos acoplados por medio de reductora por
motores eléctricos acoplados directamente a la línea de ejes. Éstos se
disponían en tandem, con dos unidades por eje y sin necesidad de reductora
entre el motor eléctrico y el eje de cola, lo cual reducía las pérdidas en la
transmisión de potencia, bajaba el ruido generado y mejoraba la fiabilidad del
conjunto, U. S. Navy.
Planta propulsora de los submarinos de la case Balao, con propulsión eléctrica permanente. Con dos disposiciones para los motores electricos (a) Transmisión directa; (b) transmisión con reductora. http://www.maritime.org/fleetsub/elect/foldout/fig2-01.htm
Los diesel generadores
con alta densidad de potencia destinados a la propulsión de la nueva generación
de submarinos norteamericanos inicialmente se reducían a tres fabricantes, cada
uno de los cuales presentaba motores de concepto distinto y además con diseños
muy audaces y avanzados para la época. Éstos eran Hooven-Owens-Rentschler, GM
Cleveland Division (originalmente Winton) y Fairbanks-Morse.
Hooven-Owens-Rentschler fabricó
el H.O.R Modelo 99 DA, que era un motor de dos tiempos y doble efecto (con
combustión por ambas caras del pistón) fabricado con licencia MAN. Había sido
el motor utilizado en los cruceros alemanes de la clase de Leipzig, conocido
como MAN 30/44. Este motor fue un completo fracaso debido a constantes
problemas de falta de fiabilidad, por lo que pronto fue abandonado y los
submarinos que los llevaban fueron remotorizados principalmente con los Winton,
U. S. Navy.
USS Salmon fue uno de los Submarinos que incorporaron los nefastos H.O.R Modelo 99 DA, motores diesel de dos tiempos y doble efecto.
El motor original Winton
fue el 201. Sus sucesores fueron el GM Cleveland 248, 258 y 278. Todos ellos eran
motores diesel de dos tiempos y simple efecto, barrido uniflujo, con válvulas
de escape en la culata y compresor de lóbulos tipo Roots. Estos motores eran de
mayor velocidad (750 rpm) y mucho más ligeros que los motores diesel usados en
los submarinos de esa época. El GM 16-278 dio bastante buen resultado,
utilizándose con profusión en prácticamente todas las clases de submarinos
norteamericanos durante la II Guerra Mundial, U. S. Navy.
Sala de máquinas del submarino USS Cod, submarino Clase Gato, que llevaba 4 × General Motors Model 16-248 V16 El motor Fairbanks-Morse 38D8-1/8 en el que se basa este artículo era de dos tiempos con barrido uniflujo, émbolos (o pistones) opuestos y compresor espiral de lóbulos tipo Roots. Existían las versiones de 9 y 10 cilindros, siendo esta última la preferida. Era un motor muy apreciado por su capacidad de soportar el trato duro, mantenía bien las temperaturas y difícilmente entraba en sobrecarga, siendo además muy fiable y fácil de reparar, por lo que era el preferido de las tripulaciones que lo manejaban, U. S. Navy.
El Krupp-GW F46a6pu era
producido por la fábrica Krupp-Germaniawerft de Kiel. Los incorporaban los
submarinos U-Boote del tipo VII. Las primeras versiones generaban 1400 CV a 470
rpm (versiones posteriores 1500 CV). Tenían una sola válvula de admisión y de
escape, bombas de inyección individuales de la firma Bosch y eran reversibles (la
“u” significa reversible, “umsteuerung”),.
El MAN M9V40/46 era producido
en la fábrica MAN de Augsburg para el nuevo U-Boot del tipo IX, del que a
finales de 1943 ya se habían ordenado 450 unidades. Eran motores de 9 cilindros
sobrealimentados con turbo, que desarrollaban 2.200 CV a 470 rpm. El
turbocompresor era un diseño independiente desarrollado a partir de una
licencia de la casa Büchi de Mannheim en la fábrica de la marca Suiza Brown
Boveri Company (BBC),.
El MAN M6V40/46 KBB fue
desarrollado para los U-Boote del tipo XXI. Éstos eran una nueva versión de los
existentes M6V40/46 (equivalentes de MAN a los Krupp-GW F46a6pu), modificados
para incrementar considerablemente sus prestaciones. Un sistema de
turbocompresor BBC con refrigeración por agua aumentaba la potencia hasta los
2.000 CV a 520 rpm. El M6V40/46 pasaría a denominarse M6V40/46KBB
(Kreiselpumpe). La entrega de estos motores se retrasó debido al rediseño de
algunas piezas para soportar el incremento de potencia (del 40% sobre el M6V40/46
original). Este motor no disponía de sistema de reversión de la marcha, para lo
cual se empleaban los motores eléctricos.
Comparando estos motores llama la atención que, a
pesar de ser motores que emplean técnicas muy diferentes, alcanzan cifras de
rendimiento bastante igualadas, como es el caso del MAN M9V40/46 y el Fairbanks-Morse
38D8-1/8, los cuales superan el 37% a plena carga. Sin embargo, es importante mencionar
que el motor alemán cuenta con la ventaja del turbocompresor
y de operar con el ciclo de 4 tiempos. El rendimiento del GW F46a6pu, que lleva
compresor mecánico, es sensiblemente inferior.
Otra cualidad interesante de los motores norteamericanos es que a pesar de
girar a más revoluciones la velocidad media del pistón es todavía más reducida
que en los motores alemanes, esto da idea de lo conservador de su diseño para
la obtención de una buena fiabilidad y resistencia al desgaste.
Un apartado importante para los submarinos es el dato de la densidad de
potencia (kW/t), en el cual se imponen claramente los motores nortemericanos. El
hecho de trabajar con el ciclo de dos tiempos, operar a más altas revoluciones
y poseer menores cilindradas les otorga una considerable ventaja.
Por tanto, según los datos recogidos en la Tabla se puede concluir que
los motores norteamericanos demuestran, al menos sobre el papel, superioridad
técnica frente a los motores alemanes, los igualan en consumo específico de
combustible y los mejoran claramente en densidad de potencia y compacidad. En
el apartado de fiabilidad, los indicadores de velocidad media de pistón,
presión media efectiva, presión de barrido y cilindrada unitaria también otorgan
algunos datos favorables a los motores norteamericanos. La eficacia de su diseño
también se confirmó a partir de los informes de sus tripulaciones y la
evidencia de su amplio programa de producción.
La disposición de la
maquinaria de los submarinos de la USS Navy, con los generadores de diesel
independientes y motores eléctricos de propulsión, se convirtió en el estándar
de la posguerra para submarinos convencionales (no nucleares) en otras marinas
de guerra, y todavía se usa en la actualidad mientras no se imponga otra
alternativa como podría ser la propulsión con pila de combustible.
ENLACES RELACIONADOS: 1- Motor de émbolos opuestos Fairbanks Morse 38D8-1/8. Análisis CFD del proceso de barrido 2- Motores diesel en los Uboote 3- Revista Ingeniería Naval, nº 905, julio/agosto 2012: "Descripción técnica y análisis CFD del motor marino de émbolos opuestos Fairbanks-Morse 3808-1/8", por C. Rodríguez Vidal y M.I. Lamas Galdo. 4- U.S. NAVY. The FleetType Submarine, 1946, ISBN 1411677536. 5- RODRIGUEZ VIDAL, Carlos; ANTELO GONZÁLEZ Felipe. Sistemas de distribución en motores lentos de dos tiempos con barrido uniflujo, en lazo y transversal. Ingeniería de Mantenimiento Marítimo. 2009, pp. 46-51. 6- Wikipedia, USS Narwhal, USS Cod, USS Lamprey, Type VI, IX, XXI, etc |
Publicado el 2014-01-06 01:20:04 por C. Rodriguez & I. Lamas | Abrir |
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